Hetebølge utryddet istidens gigant

Ny DNA-forskning frikjenner oss mennesker for å ha utryddet mammuten. Istidens gigant bukket i stedet under for klimaendringer med varme og voldsom nedbør som på en avgjørende måte forandret landskapet og utløste massedød på tundraen.

Ny DNA-forskning frikjenner oss mennesker for å ha utryddet mammuten. Istidens gigant bukket i stedet under for klimaendringer med varme og voldsom nedbør som på en avgjørende måte forandret landskapet og utløste massedød på tundraen.

Shutterstock

Snø og sludd velter ned over den utmagrede mammuten som kjemper for livet. Etter lang tids forgjeves jakt på mat er den ullhårete giganten overlatt til den visse død i omgivelser som på kort tid har endret seg radikalt.

Det som før var en kald, tørr steppe med en lett tilgjengelig buffé av gress og urter, er nå forvandlet til et snølandskap.

Katastrofen ligger like rundt hjørnet: Mens den utsultede mammuten avventer sin uunngåelige skjebne, har flokken i desperasjon dratt videre for å finne mat, men snart må artsfellene også gi tapt.

Mammutenes dager er talte, istidskjempenes før så mangfoldige landskap er totalt forandret på grunn av et varmere klima som har endret økosystemet og gjort Arktis til en skygge av seg selv.

Borte er de proteinrike plantene som mammutene pleide å meske seg med, igjen står bare trær og busker.

Mennesket jaktet på mammuten, men ikke i et omfang som førte til utryddelse. Eske Willerslev, professor

De kalde, tørre slettene myldret en gang av liv, men klimaendringer førte til massedød.

© Shutterstock

Forskerne har lenge vært uenige om det var vi mennesker som var skyld i at mammuten og de andre store pattedyrene fra istiden forsvant – eller om klimaendringer var skurken, men nå frikjenner en internasjonal studie mennesket en gang for alle.

Alt tyder nå på at økende temperaturer og et dyvått landskap ble mammutens skjebne.

Studien er basert på DNA-analyser, og den er utført av en forskergruppe med den danske professoren Eske Willerslev i spissen.

Mammuten var istidens konge

Takket være den tette og tykke pelsen var den opptil seks tonn tunge ullhårete mammuten perfekt tilpasset den intense kulda som preget istidens Arktis. Ørene var små og halen kort, noe som hindret tap av kroppsvarme og potensielt dødelige forfrysninger.

Med de spisse støttennene kunne mammuten slåss og forsvare seg mot rovdyr. De lange støttennene fungerte også som en slags snøskrape når dyret lette etter gress og andre småplanter på den arktiske steppen.

Her levde kjempen i tusenvis av år side om side med ullhåret neshorn, steppebison, reinsdyr, ulv, løver, hyener og en rekke andre arter, men for om lag 45 000 år siden fikk dyrene plutselig selskap av en ny art: Homo sapiens.

Forskerne har tatt prøver 74 ulike steder i Arktis, blant annet i Sibir, der mammuten holdt stand helt fram til for 3900 år siden (sirkel). Prøvene spenner over 50 000 år.

© Shutterstock

Funn av både skarpe redskaper av stein og knokler og rester av byttedyr forteller om at mennesker overlevde i polarsirkelen ved å drive jakt, men mennesket var slett ikke den største trusselen mot mammutene.

Etter at istiden hadde vært på sitt kaldeste for mellom 26 000 og 19 000 år siden, begynte en global oppvarming. Økende temperaturer kan medføre drastiske omveltninger overalt på kloden, men ved polene rammer de ekstra hardt. Når isen smelter, akselererer oppvarmingen ettersom den nakne jorden tar opp mer varme.

Derfor kan global oppvarming relativt raskt forårsake tydelige endringer i økosystemene nord for polarsirkelen. Den tendensen ser vi også i dag: Økende temperaturer har fjernet om lag 13 prosent av isdekket i Nordishavet hvert tiår siden 1980-årene.

Den raske oppvarmingen som førte til istidens avslutning for om lag 11 000 år siden, førte til store endringer i økosystemene i Arktis, men forskernes kunnskap om nøyaktig hvilken effekt klimaendringene hadde på de store pattedyrene, har så langt vært overfladisk.

DNA forteller om livet i Arktis

For forskere som arbeider med fortiden, er Arktis et paradis. Mens organisk materiale, for eksempel DNA, brytes ned raskt i tropene, er den arktiske fryseren fenomenal til å bevare sporene for ettertiden.

Forskere har for eksempel oppdaget ekstremt godt bevarte rester av mammuter som har vært frosset ned i tusenvis av år. I Sibir fant jegere i 2010 en 39 000 år gammel unge med både hud, pels og en nesten intakt hjerne. Mammuten, som har fått navnet Juka, døde om lag åtte år gammel.

I 2010 fant forskere en nesten intakt 39 000 år gammel mammut i permafrosten i Sibir. Mammuten med kjælenavnet Juka døde om lag åtte år gammel.

© Aaron Tam/AFP/Ritzau Scanpix

Så langt har forskerne vært avhengige av fossiler for å skaffe seg innsikt i mammutens historie, men takket være en banebrytende metode som bruker såkalt miljø-DNA, har professor Eske Willerslev og forskergruppen hans nå hatt mulighet til å følge livets utvikling i Arktis gjennom femti tusen år takket være mikroskopiske mengder DNA som har ligget gjemt i bakken.

DNA-et stammer fra både dyr og planter.

© Shutterstock & Ken Ikeda Madsen

Forskere trekker eldgammelt DNA ut av isen

Prøver med DNA fra jorden eller isen gir forskerne et detaljert overblikk over de dyrene og plantene som har eksistert i Arktis gjennom de siste femti tusen årene.

© Shutterstock

1. Forskere tar prøver

Forskerne har samlet inn 535 jordprøver fra i alt 74 ulike steder i Arktis. Prøvene fra den frosne jorden inneholder DNA fra både dyr og planter – DNA-et ligger løst i jordprøvene.

© Shutterstock

2. Isen lagrer arvemateriale

I laboratoriet utvinner forskerne DNA-et fra prøvene. Mengden DNA mangedobles ved hjelp av den såkalte PCR-teknologien. Med mer DNA til rådighet kan forskerne begynne å sekvensere og kartlegge DNA-et.

© Shutterstock

3. Dyr og planter identifiseres

Forskerne lagrer DNA-sekvensene i en database og sammenligner den med en referansedatabase som inneholder genomer fra kjente planter og dyr. Dermed kan forskerne se hvilke arter DNA-et stammer fra.

I den nye studien har DNA-jegerne samlet inn 535 sedimentprøver fra dyr og planter 74 ulike steder i Nord-Atlanteren, Nord-Amerika og i det nordlige Sibir. Etter å ha utvunnet DNA fra prøvene sammenlignet forskerne DNA-et med velkjente genomer i en referansedatabase.

Formålet var å oppklare nøyaktig hva slags dyr og planter som i sin tid fantes på de enkelte stedene, og når. Modellen tok dessuten høyde for klimaets utvikling i hele den femti tusen år lange perioden.

Analysene avslørte en klar sammenheng mellom plantesammensetningen og tilholdsstedene for mammutene og de andre store pattedyrene i Arktis.

Etter hvert som isen smeltet på grunn av temperaturstigningene, ble store deler av tundraen forvandlet til et dyvått snølandskap – en skarp kontrast til de kalde og tørre slettene mammutene var vant med.

© Mauricio Anton/SPL

I prøvene som ble samlet rundt om inn i polarsirkelen, fant forskerne store mengder DNA fra blant annet ullhårete mammuter, ullhåret neshorn, steppebison, reinsdyr og hest. Ikke overraskende avslørte analysene at de store planteeterne oppholdt seg de samme stedene samtidig, noe som indikerer at det var mye mat her.

En av begrensningene ved miljø-DNA-metoden er imidlertid at forskerne ikke kan identifisere alle artene med hundre prosents sikkerhet. Av de enorme mengdene genetisk materiale i alle prøvene var det en del det ikke var mulig å spore eieren til.

For at forskerne skal kunne klare det, krever det at nært beslektede genomer finnes i referansedatabasen. Forskerne fant for eksempel DNA fra kamel- og Panthera-slekten – sannsynligvis stammer DNA-et fra arktiske kameler og steppeløver. Men på grunn av manglende genomer i databasen kunne ikke forskerne bekrefte artene med sikkerhet.

Voldsom nedbør stanset festen

Selv om den nye studien avslører at Arktis vrimlet av liv under istiden, kjenner ikke forskerne det nøyaktige tallet på arter. Alt tyder imidlertid på at mangfoldet var ekstremt stort.

I store deler av istiden var den arktiske sletten en stabil næringskilde for planteeterne – overalt myldret det av urter, blomster, gress og busker. Og da istiden var på sitt kaldeste, stortrivdes dyrene takket være overfloden av mangfoldig vegetasjon.

Men globale klimaendringer utløste en klar endring av vegetasjonen på tundraen og fjernet mammutenes eksistensgrunnlag – selv om det visse steder skjedde mye senere enn tidligere antatt.

Fram til for bare 3900 år siden holdt kjempene overraskende nok stand i det sentrale og nordvestlige Sibir, der istidsvegetasjonen fortsatt fantes. Tidligere har forskerne ment at elefantens langhårede slektning forsvant fra fastlandet for om lag ti tusen år siden.

Temperaturstigningene forvandlet tundraen til et dyvått snølandskap – en skarp kontrast til den kalde og tørre sletten som dyrene hadde tilpasset seg.

Vegetasjonen endret nå karakter, noe som fikk voldsomme konsekvenser for dyrene, som ble tvunget til å søke nye beiteområder.

DNA-prøver løftet sløret for klimaendringenes voldsomme konsekvenser nord for polarsirkelen. Ved slutten av istiden var vegetasjonen blitt helt annerledes, og mammuten hadde ikke lenger noe å spise.

© Shutterstock

Istiden når høydepunktet

For 26 000 til 19 000 år siden: DNA-prøver forteller om et mangfold av dyr og planter på det kalde, tørre gressteppet. Mammutene lever side om side med hester, steppebison, ullhåret neshorn, ulv, reinsdyr og gnagere.

© Mauricio Anton/SPL

Nedsmeltning forvandler Arktis

For 11 000 år siden: Istiden går mot slutten etter hvert som de globale temperaturene stiger. Oppvarmingen fører til voldsom nedbør, noe som endrer vegetasjonen fundamentalt. Gress og urter blir avløst av trær og busker.

© Shutterstock

De siste mammutene bukker under

For 3900 år siden: Mammutene overlever lengst i det sentrale og nordvestlige Sibir, der istidsvegetasjonen holder seg lengst, men også her inntreffer det nå endringer, og mammutene finner ikke mat lenger.

Et av de tydeligste mønstrene forskerne observerte, var at områder dominert av vannplanter og bestemte gressarter som trives i våtområder, var hjemsted for langt færre pattedyr. Det er en klar indikasjon på at de våte miljøene svekket dyrenes livsbetingelser.

I modellene fant forskerne ingen tegn til at menneskets nærvær hadde noen betydning for utbredelsen av mammuten og andre store pattedyr. Det eneste dyret som ofte befant seg i samme område som mennesket, var haren.

Av samme grunn finner forskerne det usannsynlig at jakt skulle ha utløst mammutenes undergang.

Isbjørnen er hardt rammet

Selv om det er flere tusen år siden klimaendringene gjorde kort prosess med istidens spektakulære dyr, holder historien nå på å gjenta seg.

Den globale oppvarmingen truer tilværelsen mange steder. De siste årene har mange arter blitt rammet av en kraftig tilbakegang, og ikoniske dyr som elefanten, tigeren og isbjørnen har nå fått sin plass på rødlisten over truede arter.

Akkurat som tilfellet var i istiden, rammer oppvarmingen ekstra hardt i Arktis. Etter hvert som innlandsisen smelter og havisen forsvinner, blir det vanskeligere å klare seg for isbjørnen.

Isbjørnen er langt fra den eneste arten i fare, men landjordas største rovdyr er, akkurat som fortidens arktiske kjemper, særlig utsatt: Smeltingen av is akselererer oppvarmingen i området, og økosystemene nord for polarsirkelen vil antagelig være blant de første til å bukke under når temperaturen stiger.

Dermed risikerer isbjørnen å følge i samme skjebnesvangre spor som den ullhårete mammuten.