Копролиты — «секреты» по которым ученые могут узнать о диете древних динозавров, и не только

Копролиты — «секреты» по которым ученые могут узнать о диете древних динозавров, и не только.

Странные камни не слишком гламурны, но является доказательством того, что даже то, что выбрасывается, может стать источником чуда. Природа бесконечно трансформируется, оставляя красоту в самых неожиданных местах.

КОПРОЛИТ — КАМЕНЬ С «СЕКРЕТАМИ»

Раньше копролиты принимали за настоящие окаменелости животных. С начала XVIII века исследователи не знали природы происхождения отдельных изображений копролитов, встречающихся в научной литературе, считая их шишками древних растений или костями позвоночных (C.J. Duffin, 2012). В XIX веке некоторые ученые относили их к головоногими моллюскам, потому что некоторые из них имели спиральную форму.   

Слово «копролит» ввел в обиход в XIX веке геолог Уильям Баклэнд. Он  первым предположил, что эти странные камушки с характерной формой — вовсе не минералы, а окаменелые фекалии.

Необычные палеонтологические объекты представляют повышенный научный интерес для ученых. Они не источают аромат, так как являются окаменевшими экскрементами древних животных. Ученые любят копролиты не за их аромат, а за бесценную информацию, которую они содержат.

В «приличном обществе» такая тема не обсуждается, не красива, но переполнена ценной информацией для науки.

Когда мы думаем об археологических находках, в голову приходят золотые артефакты, кости динозавров или древние надписи. Менее очевидный, но куда более удивительный и интересный источник информации о прошлом — это копролиты. Один из самых необычных артефактов в палеонтологии и археологии. Хотя звучит немного странно, зато они дают уникальную информацию о жизни древних существ — от динозавров до людей. Иногда копролиты настолько хорошо сохранились, что можно определить, кто их оставил — по форме, размеру и даже по следам зубов!

Слово копролит происходит от греческих слов «копрос» и «литос», что означает «навозный камень». Окаменелые фекалии животных встречаются повсеместно в отложениях всех систем и имеют различную форму, зависящую от анатомических особенностей животных, которым они принадлежали. Размеры копролитов варьируют от микроскопических до гигантских (более 60 см). 

ЦЕННОСТЬ КОПРОЛИТОВ ДЛЯ ПАЛЕОНТОЛОГОВ

Главной ценностью копролитов для палеонтологов является то, что они дают представление о рационе доисторических животных, так как содержат фрагменты непереваренной пищи — кости, раковины, зубы, растительные остатки, а также могут рассказать об их строении, поведении и окружающей среде.

Так, в копролитах возрастом более 250 млн лет обнаружены остатки волос, что означает наличие шерстистого покрова у ряда пермских рептилий. Также очень ценны встречающиеся в копролитах споры и пыльца растений, так как по ним можно определить возраст находок. Иногда количество копролитов в породе так велико, что их добывают как сырье для производства фосфорной кислоты.

Первая большая коллекция копролитов была собрана в 1824 году знаменитой Мэри Эннинг (Mary Anning, 1799–1847), английским палеонтологом-любителем, которой принадлежит множество интереснейших палеонтологических находок в графстве Дорсет, в том числе целый скелет ихтиозавра, скелеты плезиозавров, птерозавра и др. М. Эннинг впервые верно интерпретировала обнаруженные ею необычные объекты как копролиты, а описал их известный английский геолог Уильям Баклэнд (William Buckland, 1784–1856) в 1829 году.

Вам также может быть интересно: http://clck.ru/3MxDuD

ЧТО ВХОДИТ В СОСТАВ КОПРОЛИТОВ

Состав зависит от диеты животного, условий фоссилизации (окаменения) и окружающей среды. Основные компоненты:

• минерализованные органические остатки (преобладают в окаменелых образцах) включают в себя:

— фосфаты кальция (апатит) – основной компонент, который образуется при замещении органики;

— кремнезем (SiO₂) — может замещать органические структуры;

— кальцит (CaCO₃) – встречается в копролитах морских животных;

— пирит (FeS₂) – иногда присутствует в морских копролитах из-за восстановительной среды;

— глинистые минералы — смешиваются с фекальной массой при захоронении.

• органические остатки (редко сохраняются, но могут быть обнаружены):

— фрагменты костей, хитина, растительных волокон — непереваренные остатки пищи;

— липиды и стеролы – химические следы пищи (например, холестерин у хищников, фитостерины у травоядных);

— ДНК и белки — в исключительных случаях (например, в копролитах возрастом до нескольких тысяч лет).

• элементы-индикаторы:

— высокое содержание фосфора (P) и кальция (Ca) – характерно для плотоядных;

— кремний (Si) – может указывать на растительную диету (поглощение фитолитов);

— сера (S) – встречается в копролитах морских рептилий.

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ КОПРОЛИТОВ

Для датирования органических материалов один из самых популярных методов — это радиоуглеродный анализ. Он позволяет определить возраст артефактов до 50 000 лет назад.

• радиоуглеродный анализ:

Все живые организмы в своем теле содержат углерод, который они получают из воздуха, воды и пищи. В природе есть несколько форм углерода — изотопов: — углерод-12 (стабильный) и углерод-14 (радиоактивный).

Когда организм умирает, он перестает получать новые атомы углерода. Углерод-14 начинает распадаться с периодом 5730 лет, то есть каждые 5730 лет количество C-14 уменьшается вдвое.

КАК ПРОВОДЯТ АНАЛИЗ

1. Берут образец (кость, зуб, древесину, ткань).
2. Удаляют загрязнения (грязь, химикаты).
3. Образец помещают в специальный прибор — например, масс-спектрометр.
4. Измеряют соотношение C-14 к C-12.
5. По количеству оставшегося C-14 вычисляют возраст. 

У метода высокая точность (до ±30 лет для молодых образцов) — можно использовать для очень маленьких экземпляров (например, один волосок).

Для образцов старше 50 000 лет метод не подходит — C-14 практически исчезает. Если образец контактировал с более древними или современными источниками углерода — возраст может быть искажен.

• визуальный и микроскопический анализ:

— макроскопическое описание — форма, размер, слоистость;

— петрографический шлиф — изучение тонких срезов под микроскопом для выявления непереваренных остатков (костей, чешуи, пыльцы);

— сканирующая электронная микроскопия (SEM) – детальное изучение поверхности и состава.

•  химические и спектроскопические методы:

— рентгенофлуоресцентный анализ (XRF) — определение элементного состава;

— инфракрасная спектроскопия (FTIR) – выявление органических соединений;

— масс-спектрометрия (например, GC-MS) — анализ липидов и других органических молекул.

• изотопный анализ:

— стабильные изотопы углерода (δ¹³C) и азота (δ¹⁵N) — помогают определить трофический уровень (хищник/травоядное) и тип питания.

•  палеопаразитология:

— выявление яиц паразитов (гельминтов) под микроскопом — позволяет судить о здоровье древних животных и их экосистемах.

• 3D-сканирование и томография;
• Микро-КТ (компьютерная томография) — неразрушающий метод изучения внутренней структуры.

О ЧЕМ ГОВОРЯТ КОПРОЛИТЫ НЕАНДЕРТАЛЬЦЕВ

Неандертальцы жили на территории Европы и Ближнего Востока примерно с 400 000 до 40 000 лет назад. И хотя они часто изображаются как «примитивные», исследования последних десятилетий показали, что это были сложные существа с богатой культурой.

Одними из самых изученных среди неандертальских экскрементов считаются копролиты из пещеры Эль-Сидрон (El Sidrón), Испания. Они дают прямую информацию о том, чем питались наши древние родственники, как работал их кишечник, какие паразиты у них были и даже как они взаимодействовали с окружающей средой.

В пещере Эль-Сидрон, расположенной в северной части Испании (провинция Астурия), по останкам более 2000 костей неандертальцев было обнаружено поселение группы людей, живших примерно 50 000 лет назад.

КАК ПРОВОДИЛИ И ЧТО ПОКАЗАЛИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследуя находки, ученые использовали микроскопический и химический анализ, а также анализ ДНК и биомаркеров (желчи и стероидов), которые помогают отличить фекалии от других органических остатков, понять состав и происхождение этих копролитов.

Пищу для проживания добывали охотой, собирали травы, коренья, ягоды — они могли питаться разнообразно, но в данном случае основное внимание было на животной пище.

Анализ копролитов дал удивительные результаты:

• в рационе питания около 80% составляло мясо — в основном оленина, зубр, возможно, лось;
• были найдены следы растений: мхи, лишайники, грибы, следы коры сосны, которая возможно, использовалась как топливо или как обертка для пищи;
• яйца паразитов, подтверждают, что неандертальцы ели сырую или недоваренную рыбу, или же заражались через воду или почву; 
• обнаруженные в копролитах остатки горечавки и полыни, растений, которые известны сегодня своими противопаразитарными свойствами, подсказывали, что они сознательно употребляли эти травы для борьбы с внутренними паразитами;
• была высказана гипотеза, что неандертальцы сознательно употребляли эти травы для борьбы с внутренними паразитами. Возможно, у них уже существовало элементарное знание о лечении.

В ЭТО СЛОЖНО ПОВЕРИТЬ

В наше время удивить покупателей уже невозможно, но все-таки некоторым мастерам это удается. Археологи до сих пор находят огромные «туалеты» древних животных, так что дефицита в материалах нет. Ювелиры, специализируясь на изготовлении украшений с экскрементами динозавров, уверяют — копролиты не пахнут, а при правильной полировке еще и отличаются особой красотой.

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ О КОПРОЛИТАХ

А). Копролиты показывают древний рацион людей и животных в прошлом.

Б). В Южной Америке, в пещерах Чилийской Патагонии, археологи нашли копролиты возрастом более 14 000 лет — одни из самых древних. В исследованиях нашли следы мяса морских млекопитающих и ягнят, остатки диких тыкв, перцев, ягод, кореньев, — это доказывает, что люди уже тогда возделывали эти культуры.

В). Это помогло понять, что первые люди в Америке соблюдали сбалансированную диету: охотились, собирали растения, очень эффективно использовали природные ресурсы.

Г). Средневековые копролиты позволяют изучать паразитов, бактерии и состояние ЖКТ у древних организмов.

 Д). В истории человечества копролиты использовались даже в быту:

• в Древнем Египте высушенные экскременты животных использовались в качестве топлива;
• в средние века люди собирали «древний помет» для производства пороха (из-за высокого содержания нитратов);
• в Японии и Китае в старину высушенные экскременты животных применяли в медицине в качестве лекарств;
• анализ ДНК позволяет узнать, какие виды животных и растений находились в желудке организма;
• исследование микробиоты кишечника древних людей помогает понять эволюцию микрофлоры;
• изучение химического состава позволяет определить диету, уровень стресса и даже сезонность питания.

Е). Неандертальцы и ранние Homo sapiens могли делать краски из охры и крови животных, чтобы рисовать на стенах, лицах или телах, возможно как часть охотничьего ритуала или обряд очищения.

Ж). В 1995 году палеонтолог Кирк Джонсон нашёл в канадской провинции Саскачеван один из крупнейших когда-либо найденных копролитов — весом более 8 кг , длиной около 40 см!

И). Среди коллекционеров и музеев некоторые копролиты высоко ценятся. Один из самых дорогих копролитов, предположительно от тираннозавра, был продан на аукционе за $10 000 . Он весил около 8 кг и имел внутри остатки костей.

К). Самым важным «фекальным» музеем на планете Земля является частный музей «Poozeum» в Соединённых Штатах Америки. Создатель музея — Джордж Фрэндсен, археолог по образованию.