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segunda-feira, 1 de julho de 2024

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Os últimos mamutes peludos do mundo foram consanguíneos

Uma nova análise genómica mostra que a última população sobrevivente de mamutes peludos era endogâmica, mas esta baixa diversidade genética não pode explicar a sua misteriosa extinção.

Estudar esta última população de mamutes peludos poderia ajudar a prevenir a extinção de espécies animais hoje.

Os mamutes peludos surgiram pela primeira vez há cerca de 300.000 anos. Eles já estiveram espalhados pela tundra fria da Europa, Ásia e América do Norte.

Há 10 mil anos, os últimos mamutes peludos do mundo estavam isolados na Ilha Wrangel. A ilha de 150 km de comprimento fica na costa norte do extremo leste da Sibéria. Este último reduto dos icônicos animais da Idade do Gelo durou até 4.000 anos atrás.

Paisagem da ilha tundra
Paisagem da Ilha Wrangel. Crédito: Love Dalén.

“Podemos agora rejeitar com segurança a ideia de que a população era simplesmente demasiado pequena e que estava condenada à extinção por razões genéticas”, disse Love Dalén, geneticista evolucionista do Centro de Paleogenética, uma colaboração conjunta entre o Museu Sueco de História Natural. e Universidade de Estocolmo.

Dalén é o autor sênior do novo estudo publicado na revista Cell .

“Isso significa que provavelmente foi apenas algum evento aleatório que os matou, e se esse evento aleatório não tivesse acontecido, ainda hoje teríamos mamutes”, acrescenta Dalén.

O estudo baseia-se nos genomas de 21 mamutes peludos – 14 da Ilha Wrangel e 7 da população do continente que antecedeu o gargalo genético. As amostras fornecem uma janela sobre como a diversidade genética dos mamutes mudou ao longo de 50 mil anos.

Os mamutes Wrangel mostraram sinais claros de endogamia e baixa diversidade genética. A população originou-se de no máximo 8 indivíduos antes de crescer para 200–3.000 em 20 gerações. Mas esta diversidade genética diminuiu muito lentamente ao longo dos 6.000 anos em que os mamutes estiveram na Ilha Wrangel, sugerindo que o tamanho da população se manteve estável até ao fim.

Os mamutes Wrangel mostraram sinais de algumas mutações prejudiciais. Mas a análise genética também mostrou que eles estavam eliminando lentamente as piores mutações.

“O que aconteceu no final ainda é um mistério – não sabemos por que eles foram extintos depois de terem estado mais ou menos bem por 6.000 anos, mas achamos que foi algo repentino”, diz Dalén.

Os investigadores esperam que novas análises genéticas dos últimos 300 anos de existência da espécie – ausentes neste estudo – possam esclarecer como foram extintas.

Entretanto, os cientistas dizem que estudar os mamutes peludos da Ilha Wrangel pode ajudar a informar a conservação das criaturas actuais para prevenir extinções.

“Os mamutes são um excelente sistema para compreender a atual crise de biodiversidade e o que acontece do ponto de vista genético quando uma espécie passa por um gargalo populacional, porque refletem o destino de muitas populações atuais”, diz a primeira autora Marianne Dehasque, também do Centro de Paleogenética.

“É importante que os programas de conservação atuais tenham em mente que não é suficiente fazer com que a população volte a ter um tamanho decente; você também precisa monitorá-lo ativa e geneticamente porque esses efeitos genômicos podem durar mais de 6.000 anos”, acrescenta Dalén.

terça-feira, 23 de novembro de 2021

 

Por que esta presa antiga estava a 150 milhas da terra, a 10.000 pés de profundidade?

Uma descoberta no Oceano Pacífico ao largo da Califórnia leva a “um momento 'Indiana Jones' misturado com 'Jurassic Park'.”

Credit...Leonardo Santamaria

Uma jovem mamute estava vagando há muito tempo perto do que se tornaria a Costa Central da Califórnia, quando sua vida chegou ao fim prematuramente. Embora ela tenha morrido em terra, seu corpo enorme encontrou o caminho para o Oceano Pacífico. Carregados por correntes, seus restos mortais foram à deriva por mais de 150 milhas da costa antes de se estabelecerem a 10.000 pés abaixo da superfície da água, na encosta de um monte submarino. 
 
Lá ela se assentou por milênios, sua existência conhecida por ninguém. No entanto, tudo mudou em 2019, quando cientistas do Monterey Bay Aquarium Research Institute tropeçaram em uma de suas presas enquanto usavam veículos operados remotamente para procurar novas espécies de águas profundas na costa de Monterey, Califórnia.

“Estávamos voando e eu olho para baixo e vejo e penso 'isso é uma presa'”, disse Randy Prickett, piloto sênior de ROV do instituto. Nem todos acreditaram nele a princípio, mas Prickett conseguiu convencer seus colegas a dar uma olhada mais de perto. “Eu disse 'se não pegarmos isso agora, você vai se arrepender'”.

A tripulação tentou coletar o objeto misterioso. Para sua consternação, a ponta do espécime em forma de cimitarra se quebrou. Eles pegaram o pequeno pedaço e deixaram o resto para trás.

Só depois que os cientistas examinaram o fragmento tiveram certeza de que o que encontraram era realmente uma presa. Mas de que animal e em que período de tempo ainda era desconhecido.

A descoberta de tal espécime no fundo do mar é incomum. Presas e outros restos de esqueletos de criaturas pré-históricas são geralmente encontrados no subsolo ou encerrados em permafrost perto do Círculo Polar Ártico. Embora alguns espécimes tenham sido encontrados em águas rasas no Mar do Norte na Europa Ocidental, os restos mortais de um mamute, ou de qualquer mamífero antigo, nunca foram encontrados em águas tão profundas.

Steven HD Haddock, biólogo marinho do instituto que liderou a pesquisa de 2019, geralmente se concentra na bioluminescência e na ecologia de organismos gelatinosos do fundo do mar. Mas ele não conseguiu resistir ao fascínio desse obstáculo científico. Então ele reuniu uma equipe de cientistas do instituto, da Universidade da Califórnia, de Santa Cruz e da Universidade de Michigan para resolver o mistério.

ImageO cientista sênior do MBARI Steven Haddock apontou para a estrutura interna da presa em uma tela do Western Flyer.
Crédito ... Darrin Schultz / MBARI

A pesquisa preliminar dos colegas do Dr. Haddock apresentou a possibilidade de que este não era apenas um mamute - em vez disso, pode ter sido um que morreu durante o Paleolítico Inferior, uma era que durou de 2,7 milhões a 200.000 anos atrás e da qual espécimes bem preservados são esparsos.

Um estudo mais aprofundado deste espécime pode ajudar a responder a perguntas de longa data sobre a evolução dos mamutes na América do Norte. A descoberta também sugere que o fundo do oceano pode estar coberto de tesouros paleontológicos que aumentarão nosso conhecimento do passado remoto. Mas antes que a equipe pudesse realmente avançar a ciência, eles teriam que voltar ao mar para coletar o resto da presa.


Em 27 de julho, embarquei no Western Flyer, o maior navio de pesquisa do MBARI, com uma variedade de outros tripulantes. Junto com o passeio estavam Daniel Fisher, um paleontólogo da Universidade de Michigan que estuda mamutes e mastodontes, e Katherine Louise Moon, uma pesquisadora de pós-doutorado na Universidade da Califórnia em Santa Cruz que estuda o DNA de animais antigos.

Before the outing, Dr. Moon was able to extract just enough DNA from the broken tip to determine that the tusk came from a female mammoth. Her conclusion was supported by Dr. Fisher, who said the tusk’s shape and size were characteristic of a young female mammoth. Terrence Blackburn, another researcher at Santa Cruz, was unable to join the trip, but his preliminary work also provided an estimate of how many years it had been since the mammoth died.

De volta ao barco, demorou dois dias para chegar à montanha submarina onde estava a presa, já que Haddock e seus colegas pararam em vários pontos ao longo do caminho para coletar espécies raras e não descritas de medusas e ctenóforos, invertebrados também conhecidos como geléias de favo. O sol mal estava chegando ao horizonte na manhã de 29 de julho quando o barco finalmente atingiu seu alvo. O Dr. Haddock e sua equipe não perderam tempo em iniciar a busca, posicionando-se na sala de controle do navio enquanto o resto da tripulação ainda tomava o café da manhã.

Um ar de excitação encheu a sala escura enquanto os cientistas assistiam nas telas enquanto o ROV, batizado de Doc Ricketts em homenagem ao famoso marinho biólogo que influenciou John Steinbeck , lentamente descia às profundezas. Quando o drone aquático chegou ao seu destino, o lado de um monte submarino com cerca de 10.000 pés de profundidade, a sala estava lotada de cientistas, engenheiros e membros da tripulação do navio, todos ansiosos para testemunhar a redescoberta da presa.

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O veículo operado remotamente Doc Ricketts suspenso sobre a “janela do casco” no navio de pesquisa Western Flyer.
Crédito ... Todd Walsh / MBARI

Quase tudo no monte submarino inclinado abaixo do ROV estava coberto por uma crosta negra de ferro-manganês. Isso a princípio dificultou a localização da presa. No entanto, após menos de 15 minutos de busca, a pedreira apareceu de repente em uma das telas.

“É exatamente como deixamos”, disse o Dr. Haddock.

A tripulação ficou maravilhada, mas não podiam comemorar ainda. Eles ainda tinham que coletar a presa e não havia garantia de que ocorreria sem problemas. O Dr. Haddock e sua equipe estavam preocupados que o dente longo pudesse ser muito frágil para ser removido, então eles demoraram a registrar fotos e vídeos que poderiam ser usados ​​para criar um modelo 3-D no caso de quebrar durante a tentativa de recuperação.

Esponjas domésticas e dedos de plástico macio foram presos aos braços do veículo para tornar mais fácil para os pilotos pegarem suavemente a presa. A sala ficou em silêncio enquanto as garras pegavam o fóssil incrustado. Todos na sala assistiram nervosamente enquanto o robô erguia a presa. Então, com muito cuidado, o drone moveu o objeto para a gaveta de coleta. No segundo em que a presa foi liberada, o silêncio foi quebrado por uma torrente de aplausos. A presa foi encontrada e recuperada em menos de duas horas.

Pouco tempo depois, o ROV voltou à superfície e foi trazido de volta a bordo do navio. O Dr. Haddock e o Dr. Fisher moveram a presa para o laboratório do navio e não perderam tempo medindo, limpando e fotografando o espécime.

Depois de calçar um par de luvas e um macacão esterilizado, a Dra. Moon juntou-se a eles. Ela puxou uma serra de arame e cortou um pedaço da presa, permitindo-lhe tirar uma amostra de seu tecido mais interno. Ela disse que esperava que esta amostra contivesse mais DNA de mamute do que foi recuperado da amostra da ponta da presa dois anos atrás - o suficiente para determinar a espécie de mamute que acabou nesta sepultura aquosa, bem como sua linhagem.

“Estamos todos incrivelmente entusiasmados”, disse o Dr. Moon. “Este é um momento 'Indiana Jones' misturado com 'Jurassic Park'.”

No fundo do mar: recuperando um tesouro antigo

Annie Roth
Annie Roth 📍Relatório de Santa Cruz, Califórnia.

Em 27 de julho, cientistas que trabalhavam com o Monterey Bay Aquarium Research Institute embarcaram em um navio de pesquisa para caçar um tesouro antigo perto da costa da Califórnia.

Eu os vi recuperá-lo e tirei algumas fotos →









Item 1 de 8

Extrair e analisar o DNA de animais antigos como este mamute “é bastante rotineiro para nós agora, o que é uma coisa muito legal de se dizer”, disse o Dr. Moon naquele dia na nave. Avanços recentes no campo do DNA antigo permitiram estudos genéticos de animais de até um milhão de anos .

Depois que a Dra. Moon coletou suas amostras, a presa foi entregue ao Dr. Fisher para análise para revelar a idade do mamute quando ele morreu e como eram as condições durante sua vida. Em novembro, nenhum dos pesquisadores havia concluído seus estudos, mas seus resultados iniciais parecem promissores.

A presa, que tinha cerca de um metro de comprimento, estava coberta por uma espessa crosta de ferro-manganês. O fundo do mar é rico nesses metais e, em alguns lugares, uma casca de ferro-manganês se formará ao redor de qualquer objeto que permaneça no mesmo lugar por tempo suficiente - pelo menos alguns milhares de anos. A espessura da crosta sugeria que a presa era velha, mas para descobrir exatamente quantos anos, Dr. Blackburn, cujo laboratório em Santa Cruz é especializado em geocronologia, estudou a decomposição de materiais radioativos em amostras da ponta da presa original recuperada em 2019.

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Crédito ... Darrin Schultz / MBARI

Ele estimou que a presa estava no fundo do mar por muito mais de 100.000 anos, embora essas descobertas ainda não tenham sido revisadas por especialistas e não sejam definitivas.

“É um tesouro”, disse Dick Mol, paleontólogo do museu Historyland, na Holanda, que não participou da recuperação ou análise da presa.

Presas de mamute com mais de 100.000 anos são “extremamente raras”, acrescentou Mol, e estudá-las poderia dar aos cientistas novos insights sobre o Paleolítico Inferior, uma era mal compreendida da história da Terra.

Os cientistas sabem que há cerca de 200.000 anos a Terra estava passando por um período glacial e nossos ancestrais estavam migrando para fora da África . Mas eles não sabem exatamente como as mudanças climáticas do planeta afetaram os mamutes e outros animais de grande porte durante esse período. O que também não está claro é como a chegada à América do Norte alterou a diversidade genética dos mamutes.

“Na verdade, não sabemos muito sobre o que estava acontecendo durante aquele período”, disse Fisher. “Não temos acesso a muitos espécimes desse período e isso se deve em grande parte ao fato de que é difícil ter acesso a sedimentos dessa idade.”

Os mamutes, parentes peludos e de orelhas pequenas dos elefantes modernos, apareceram pela primeira vez há cerca de cinco milhões de anos e foram extintos há cerca de 4.000 anos. Os primeiros mamutes saíram da África e se espalharam para o norte, evoluindo em espécies distintas ao longo do caminho, até colonizarem grande parte do hemisfério norte.

Os primeiros mamutes a se aventurarem na América do Norte eram conhecidos como Krestovka ou mamutes da estepe. Esses mamutes vieram da Eurásia há 1,5 milhão de anos e o fizeram marchando pelo Estreito de Bering, que não era coberto pela água como é hoje. Centenas de milhares de anos depois, outra espécie de mamute, o mamute lanoso, também cruzou o estreito de Bering e se juntou a seus primos na América do Norte. Os dois se hibridizaram para produzir o mamute colombiano, mas ninguém sabe exatamente quando. Um estudo recente estimou que o hibridização evento de ocorreu pelo menos 420.000 anos atrás , mas mais pesquisas são necessárias para confirmar isso.

Se a presa for tão antiga quanto os cientistas suspeitam, "poderia realmente ajudar a esclarecer o momento desse evento de hibridização", disse Pete Heintzman, professor associado do Museu da Universidade do Ártico da Noruega que estuda o DNA de mamutes e outras criaturas da era do gelo.

Embora a exposição à água salgada possa ser destrutiva para o tecido biológico, o mar profundo pode ser ideal para a preservação do DNA.

“É escuro, frio e ambientalmente estável”, disse o Dr. Heintzman, que não está envolvido com a análise contínua da presa. Os vestígios mais bem preservados normalmente vêm de permafrost e cavernas, que, como o mar profundo, têm temperaturas baixas e estáveis ​​e nenhuma luz.

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Crédito ... Leonardo Santamaria

Independentemente de quanto DNA os cientistas são capazes de extrair dessa presa, há muito que pode ser aprendido estudando seu tecido. Elefantes, mamutes e outros proboscídeos armazenam grandes quantidades de informações em suas presas. Eles crescem camada por camada, criando uma estrutura que se assemelha a uma pilha de cones de sorvete. Como os anéis das árvores, o tamanho e a forma dessas camadas podem dizer aos cientistas muito sobre a história de vida do animal com resolução quase diária, incluindo, no caso das fêmeas, com que frequência eles produziram descendentes. Além disso, cada camada microscópica contém isótopos que refletem o que o animal estava comendo. Esses isótopos podem ser rastreados até locais específicos, permitindo que os cientistas aprendam não apenas o que o animal estava comendo, mas também onde.

O que quer que os cientistas consigam aprender com essa presa de mamute, é improvável que seja o único remanescente preservado de um antigo animal terrestre no oceano.

“Provavelmente há muito mais por aí”, disse Mol, que ajudou a descobrir os restos mortais de vários mamutes nas águas rasas do Mar do Norte. Ele recomendou que os exploradores de alto mar "comecem a trazer paleontólogos com eles quando exploram o fundo do mar, porque eles sabem o que procurar".

O Dr. Haddock tira outra lição da descoberta: o mar profundo precisa de proteção contra mineração e perfuração.

“Neste ambiente realmente único, pouco explorado e amplamente subestimado, há muito valor em ter um habitat que não seja perturbado”, disse o Dr. Haddock.

The tusk was surrounded by polymetallic nodules, naturally forming clusters of minerals found only in the deep sea that are rich in valuable elements such as manganese, iron, nickel, titanium and cobalt. Although no one has started harvesting the nodules, mining companies have not been quiet about their desire to do so.

Se o monte submarino onde o Dr. Haddock e sua equipe encontraram o espécime tivesse sido perturbado pela extração de óleo ou minerais, é provável que a presa tivesse sido soterrada por sedimentos e nunca encontrada. O mar profundo é o maior habitat da Terra e a grande maioria dele está desprotegido. Preservar este vasto e misterioso reino não só pode garantir um futuro para as inúmeras criaturas que vivem lá, dizem os cientistas, mas também pode garantir que tesouros naturais antigos ainda possam ser encontrados.

“Para mim, foi uma experiência única na vida ter esse encontro com essa criatura”, disse Haddock. “Fico imaginando como era a vida para esse mamute. Eu penso em como sua presa acabou no oceano e como ela estava apenas esperando que a encontrássemos por tanto tempo. ”

Correção :  

Uma manchete em uma versão anterior deste artigo distorceu a profundidade em que a presa foi encontrada. Eram 10.000 pés, não 3.000. O erro se repetiu no texto do artigo.

sexta-feira, 19 de agosto de 2016

ÚLTIMOS MAMUTES FORAM EXTINTOS POR FALTA DE ÁGUA


Estudo a partir de sedimentos de lago revela que animais desapareceram há 5,6 mil anos, depois de ficarem isolados pela elevação do nível do mar

Foto: WIKIMEDIA COMMONS
Últimos mamutes foram extintos por falta de água
Fim dos mamutes da ilha St. Paul é agora uma das extinções com a datação mais precisa
Uma das últimas populações de mamutes da Terra foi extinta há cerca de 5,6 mil anos, em uma ilha próxima ao atual Alasca (Estados Unidos), depois de ficar isolada pela elevação do nível do mar e sofrer com o reduzido acesso à água doce, de acordo com um novo estudo.
A pesquisa, publicada nesta terça na revista científica PNAS, foi liderada por cientistas da Universidade do Alasca em Fairbanks e da Universidade Estadual da Pensilvânia (Estados Unidos).
Depois de analisar as datações de camadas de sedimentos em um lago da ilha de St. Paul, os cientistas concluíram que o mamute lanoso (Mammuthus primigenius) foi extinto no local há 5.650 anos - com margem de erro de apenas 80 anos -, alguns milhares de anos depois do desaparecimento das últimas populações da mesma espécie remanescentes em terra firme.
A ilha St. Paul fica no Mar de Bering - situado entre o oeste Alasca e o leste da Rússia - cerca de 640 quilômetros ao norte das Ilhas Aleutas. Durante a última glaciação, a ilha fazia parte da ligação por terra firme que existia entre a Ásia e a América do Norte.
Com o fim do período glacial, há 10 mil anos, a elevação do nível do mar separou os dois continentes. A ilha St. Paul já havia se formado há cerca de 14 mil anos e começou a encolher rapidamente. Há 9 mil anos, a redução do tamanho diminuiu de ritmo, até que há 6 mil anos a ilha chegou ao seu tamanho atual, de 108 quilômetros quadrados.
O estudo também indicou que a ilha no Mar de Bering passou por uma fase extremamente seca, com o declínio da qualidade da água doce exatamente na época em que os mamutes desapareceram.
De acordo com um dos autores do estudo, Matthew Wooller, da Universidade do Alasca, a reconstituição dos eventos passados na ilha St. Paul fornecem uma oportunidade única para a pesquisa. Segundo ele, nos continentes, os mamutes foram extintos há cerca de 12 mil anos por causa das mudanças climáticas, mas na ilha as coisas ocorreram de outra forma.
"Os mamutes ficaram isolados quando o nível dos oceanos se elevou. Ali, na ilha que se formou - sem nenhuma presença humana -, os animais sobreviveram quase 5 mil anos a mais que as populações isoladas em terra firme", afirmou Wooller.
Segundo ele, a redução do tamanho da ilha também diminuiu as oportunidades para que os mamutes encontrassem novas áreas com água. Os humanos começaram a chegar à ilha apenas no ano de 1787.
Em 2013, a equipe de cientistas coletou sedimentos do leito de alguns lagos de água doce da ilha St. Paul. Ali, Wooller e seu colega Kyungcheol Choy, também da Universidade do Alasca, mediram os níveis de isótopos estáveis de oxigênio presentes nos restos pré-históricos de insetos aquáticos preservados nos sedimentos, antes, durante e depois da extinção dos mamutes.
Os organismos aquáticos que viviam nos lagos mantiveram em seus corpos assinaturas específicas dos isótopos e, com isso, os cientistas puderam estudar seus exoesqueletos para descobrir que os níveis dos lagos haviam diminuído, reduzindo a qualidade da água e levando os mamutes à extinção.
Situação sombria. A análise de isótopos de nitrogênio de ossos e dentes datados de mamutes também mostrou que as condições climáticas ficaram cada vez mais secas, acelerando a extinção. Segundo Wooller, essas "diversas linhas de evidências" da redução do nível dos lagos são uma forte indicação de que essa foi a razão da extinção dos animais. "Os resultados nos dão um retrato sombrio da situação desses mamutes. As fontes de água doce parecem ser o indício do que os levou àquela situação insustentável", disse Wooller.
O estudo não apenas revelou uma das extinções pré-históricas mais bem datadas, mas também mostrou a vulnerabilidade de populações de pequenas ilhas às mudanças climáticas. De acordo com outro dos autores, Russel Graham, da Universidade da Pensilvânia, com o novo estudo, o fim dos mamutes da ilha St. Paul é agora uma das extinções com a datação mais precisa.

"É incrível que tudo se encaixe tão precisamente com a datação da extinção há 5,6 mil anos", afirmou Graham. Além dos mamutes, os únicos mamíferos que viveram na ilha na pré-história foram raposas do Ártico, musaranhos e ursos polares - mas estes últimos só apareceram há cerca de 4 mil anos.

segunda-feira, 4 de maio de 2015



 
 LIVRO
 
Era uma vez o futuro de gigantes: O que as extinções da Era do Gelo nos diz sobre o destino dos maiores animais da Terra.
 
 
Sharon Levy, "Once and Future Giants: What Ice Age Extinctions Tell Us About the Fate of Earth's Largest Animals" (2011) | 280 páginas
 
 
 
 
 
Until about 13,000 years ago, Europe and North America were home to a menagerie of massive mammals. Mammoths, camels, and lions walked the ground that has become our cities and streets. Then, just as the first humans reached the Americas, these Ice Age giants vanished forever.
In Once and Future Giants, science writer Sharon Levy digs through the evidence surrounding Pleistocene large animal ("megafauna") extinction events worldwide, showing that understanding this history—and our part in it—is crucial for protecting the elephants, polar bears, and other great creatures at risk today. These surviving relatives of the Ice Age beasts now face an intensified replay of that great die-off, as our species usurps the planet's last wild places while driving a warming trend more extreme than any in mammalian history.
Inspired by a passion for the lost Pleistocene giants, some scientists advocate bringing wolves back to Scotland, and elephants to America's Great Plains as stand-ins for their extinct native brethren. By reintroducing big browsers and carnivores to colder climes, they argue, we could rescue some of the planet's most endangered animals while restoring healthy prairie ecosystems. Critics, including biologists enmeshed in the struggle to restore native species see the proposal as a dangerous distraction from more realistic and legitimate conservation efforts.
Deftly navigating competing theories and emerging evidence, Once and Future Giants examines the extent of human influence on megafauna extinctions past and present, and explores innovative conservation efforts around the globe. The key to modern-day conservation, Levy suggests, may lie fossilized right under our feet.

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terça-feira, 7 de abril de 2015

End of the Big Beasts

  • By Peter Tyson
  • Posted 03.01.15
  • NOVA

Who or what killed off North America's mammoths and other megafauna 13,000 years ago?

It takes a certain kind of person to tackle this question in earnest. You have to be itching to know the answer yet patient as a Buddha, for the answer is frustratingly elusive. I know I'm not the type. I'm intrigued by the question but far too anxious to calmly accept, as some experts suggest, that it might be years or decades, if ever, that a definitive, widely accepted solution will come.
giant ground sloth The giant ground sloth is just one of numerous large mammals that vanished forever as the Ice Age wound down in North America. The question is, Why? Enlarge © Karen Carr [www.karencarr.com]
 
The four people I spoke to about the megafaunal or "large-animal" extinctions possess this sort of edgy sangfroid. While keeping an open mind, they also stand in four decidedly different camps regarding why America's rich complement of big beasts went extinct quite suddenly at the end of the Ice Age. The four camps are known tongue-in-cheek as "overkill," "overchill," "overill," and "overgrill" *:
  • Archeologist Gary Haynes, University of Nevada Reno, and others think that the continent's first human hunters, fresh from Siberia, killed the megafauna off as they colonized the newly discovered land.
  • Donald Grayson, an archeologist at the University of Washington, Seattle, along with colleague David Meltzer of Southern Methodist University, believes that climate changes at the end of the Pleistocene epoch triggered the collapse.
  • Mammalogist Ross MacPhee of the American Museum of Natural History has advanced the idea, with virologist Preston Marx, that a virulent "hyperdisease" brought by the first Americans might have raced through species with no natural immunity, bringing about their demise.
  • And, in the newest hypothesis advanced, geologist James Kennett, U.C. Santa Barbara, and colleagues propose that a comet impact or airburst over North America did it.
So why is the answer so elusive? As often happens in the paleosciences, it largely comes down to lack of empirical evidence, something all four hypotheses arguably suffer from. (There's a fifth hypothesis, actually—that a combination of overkill and overchill did it.)
giant short-faced bear No evidence has turned up that the giant short-faced bear, the sabertooth cat, or any of the other extinct big beasts shown in this painting (save for the mastodon) were ever hunted by early Americans. Enlarge © Karen Carr [www.karencarr.com]
 

Overkill

In the early 1960s, ecologist Paul Martin of the University of Arizona postulated that the first Americans, after crossing into the Americas over the Bering Land Bridge, hunted the megafauna to extinction. For many years, "overkill" became the leading contender. The timing seemed more than coincidental: Humans were thought to have arrived no earlier than about 14,000 years ago, and by roughly 13,000 years ago, most of the megafaunal species abruptly vanish from the fossil record.
But skeptics have asked, Where's the evidence? Grayson and Meltzer (overchill) have noted that late-Ice Age sites bearing megafaunal remains that show unequivocal sign of slaughter by humans number just 14. Moreover, they stress, only two types of giants were killed at those 14 sites, mammoth and mastodon. There's no sign that early hunters preyed on giant ground sloths, short-faced bears, or the massive, armadillo-like glyptodonts, for instance. (Forensic studies of a cache of Clovis tools found in 2008 suggest the Clovis people did hunt now-extinct camels and horses.) That's hardly enough evidence, Grayson and Meltzer argue, to lay blame for a continent's worth of lost megafauna at the foot of the first Americans.
Gary Haynes (overkill) begs to differ. "I don't care what anybody else says, 14 kill sites of mammoth and mastodon in a very short time period is extraordinary," he told me. It's one thing to find a campsite with some animal bones in it, he says, quite another to find the actual spot where an ancient hunter felled and butchered an animal—where, say, a spearpoint turns up still sticking in bone. "It's very, very rare to find a kill site anywhere in the world," he says. And absence of other megafauna in kill sites doesn't mean they weren't hunted. "There is no doubt Native Americans were eating deer and bear and elk," Haynes says, citing several large mammals that pulled through. "But you cannot find a single kill site of them across 10,000 years."
The dearth of widely convincing evidence only serves as a spur.
Could what scholars agree must have been a relatively modest initial population of hunters have emptied an entire continent of its megafauna virtually overnight, geologically speaking? (In fact, it's three continents: South America and, to a lesser extent, Northern Eurasia also lost many large species at the end of the Ice Age.) For his part, Ross MacPhee (overill) finds it hard to swallow. "I just don't think it's plausible, especially if we're also talking about collapses for megafauna that didn't actually go extinct." Certain populations of surviving big beasts, including bison in North America and musk oxen in Asia, are known to have fallen precipitously at the end of the Ice Age. "It gets a little bit beyond probability in my view that people could have been so active as to hunt every animal of any body size, in every context, in every possible environment, over three continents."
map of animal extinction around the world This map shows how catastrophic animal extinctions occurred around the world not long after humans first arrived in a geographical region. Numbers indicate percentages of extinct genera during the past 100,000 years. Enlarge © Linda Huff
 

Overchill

Could climate change have done it? Scholars generally agree that North America witnessed some rapid climate adjustments as it shook off the Ice Age beginning about 17,000 years ago. The most significant swing was a cold snap between about 12,900 and 11,500 years ago. Known as the Younger Dryas, this partial return to ice-age conditions may have stressed the megafauna and their habitats sufficiently to cause widespread die-offs, Grayson and others believe.
Detractors, again, point to the lack of evidence. "There aren't any deposits of starved or frozen or somehow naturally killed animals that are clearly non-cultural in origin that you would expect if there was an unusual climate swing," says Haynes. "I don't think that evidence exists." Another question dissenters have is how the megafauna survived many abrupt glacial and deglacial shifts during the past two million years only to succumb to the one that closed the Pleistocene. "It just doesn't hold water," Jim Kennett (overgrill) told me.
Grayson admits that overchill advocates have failed to develop the kind of records needed to test climate hypotheses in detail. But he focuses on climate change, he says, because he sees absolutely no sign that people were involved. "You can't look at climate and say climate didn't do it for the simple reason that we don't really know what to look for," Grayson told me. "But what you can do fairly easily is look at the evidence that exists for the overkill position. That position would seem to make fairly straightforward predictions about what the past should have been like, and when you look to see if it was that way, you don't find it."
dire wolf menacing a peccary If climate change was the culprit, why didn't animals like the now-vanished dire wolf (shown here menacing a peccary) go extinct in any of numerous switches from glacial to non-glacial conditions in the past two million years? Enlarge © Karen Carr [www.karencarr.com]
 

Overill

A lack of data has particularly plagued the "overill" hypothesis. This is the notion that diseases brought unwittingly by newly arriving people, either in their own bodies or in those of their dogs or perhaps rats, could have killed off native species that had no natural immunity. MacPhee devised this hypothesis with Preston Marx after realizing that the link between initial human arrival and subsequent large-animal extinctions was strong not just in North America but in many other parts of the world (see map), but that in his opinion, convincing evidence for hunting as the culprit simply did not exist.
Despite what he calls "prodigious effort" using DNA techniques and immunological probes, however, MacPhee and his colleagues have failed to detect clues to any pathogens in megafaunal bones, much less nail down a specific disease, like rabies or rinderpest, that could have jumped from one type of animal to another and wiped out all the big beasts. "There's no evidence, and there's virtually no possibility of getting any evidence," Kennett told me.
"[Overill] doesn't even have circumstantial evidence, because we can't prove there was hyperdisease," Haynes says. "We can prove people were here, and we can prove climates were changing." Fair enough, says MacPhee, though he points out that the burgeoning ability of Asian bird flu to infect across species boundaries seems to suggest that some diseases are ecologically and genetically preordained to, as he puts it, "go hyper."
armadillo-like glyptodonts Did a hyperdisease race through animals as diverse as armadillo-like glyptodonts (here), mammoths, camels, and cheetahs? The jury is still very much out. Enlarge © Karen Carr [www.karencarr.com]
 

Overgrill

The most recent hypothesis, advanced by Kennett and 25 other scientists in a 2007 Proceedings of the National Academy of Sciences paper, concerns the proposed cosmic impact. Right about the time the Younger Dryas began and at least 15 of those 35 extinct mammals and arguably the Clovis culture itself appear to vanish abruptly from the fossil record—that is, right about 12,900 years ago—Kennett et al see markers of a major catastrophe. The markers lie in a thin layer at the base of a "black mat" of soil that archeologists have identified at over 50 Clovis sites across North America.
According to Kennett, fieldworkers have uncovered fossils of the 15 genera of mammals that survived right up to Younger Dryas times just beneath—but neither within nor above—this black mat. (Some fossil bones butt up against this layer so closely that the mat has blackened them, Kennett told me.) Stone-tool remains of the Clovis culture also end just beneath the mat, he says. Moreover, Kennett and the team he works with have identified charcoal, soot, microscopic diamonds, and other trace materials at the base of the mat. These materials indicate, he says, that a comet (not an asteroid—different constituents) exploded in the atmosphere or struck the surface, likely in pieces. This triggered widespread wildfires and extinctions, changed ocean circulation, and coughed up sun-blocking ash and dust, all of which helped unleash the Younger Dryas. Tokens of this cosmic cataclysm have shown up in the Greenland ice sheet as well, Kennett says.
Aren't you just dying to know what happened?
Where then, skeptics ask, is the crater? Unlike the asteroid strike at the end of the Cretaceous, the one thought to have ended the reign of the dinosaurs, this 12,900-year-old event currently has no hole or holes definitively linked to it. Kennett says it's still early, noting that it took nearly a decade for scientists to discover the dinosaur-ending impact crater after evidence for a cosmic collision 65 million years ago first turned up in sedimentary layers around the world. Then again, there may be no crater, Kennett says. He cites Tunguska: In 1908, an object that scholars believe was a meteor or comet exploded high above the Tunguska River in Siberia, leveling trees over 800 square miles but leaving no crater.
Vance Haynes points out layer of dark soil to geophysicist Allen West Archeologist Vance Haynes, who first discovered the "black mat" in this Arizona riverbed in the 1960s, points it out to geophysicist Allen West. Enlarge Courtesy Doug Hamilton
 
Critics also take issue with the black-mat evidence. Haynes (overkill) argues that the mat's charcoal-rich layer could as likely be from human-caused fires as from comet-caused wildfires, while Grayson (overchill) questions the purported collapse of Clovis populations, for which he and many other archeologists see very little evidence.
Finally, there are the extinctions themselves. Of the 35 extinct genera, 20 or so cannot be shown to have survived up to the Younger Dryas. The youngest date, for example, for fossils of Eremotherium, a giant ground sloth, is 28,000 years ago. "So the idea that this impact could have caused the extinctions of all these animals just does not make sense," Grayson says. In response, Kennett points out that the fossil record is imperfect, and one would not expect to see the most recent occurrence of rare forms like Eremotherium to extend right up to the Younger Dryas, as the remains of more common animals like mammoths, horses, and camels do.

Soldiering on

If there's one thing all scholars involved in this famously contentious debate would welcome it's more data. For in science, as Kennett put it to me, "data eventually rules." Grayson, for one, feels the field would benefit from a better understanding of just when each of those 20 rarer genera of big beasts went extinct. "Until we know when these extinctions occurred, I think we're wasting our time in trying to explain them," he says.
In the meantime, the dearth of widely convincing evidence only serves as a spur. MacPhee may be speaking for all researchers working on this mystery when he says: "What's of interest here for me personally is that these Pleistocene extinctions have occupied the minds of some very able thinkers over the last half century or so, and nobody's come up with anything that's drop-dead decisive. So it's attractive as an intellectual problem."
Granted. But hey, aren't you just dying to know what happened?

*Gary Haynes offered this sobriquet when I asked him if a playful term for the comet hypothesis had caught on yet.