Jääkausien aikana pleistoseenikaudella maapallon ilmasto oli nykyistä huomattavasti kylmempi ja kuivempi. Metsiä oli selvästi vähemmän kuin tänä päivänä, ja metsien sijasta maapalloa peittivät eri tyyppiset arot. Tuolloin ehkä koko maailman vallitseva kasvillisuustyyppi oli pohjoinen arotundra – toiselta nimeltään mammuttiaro – joka peitti valtavan ison alueen pohjoista pallonpuoliskoa. Arotundravyöhyke kulki koko maapallon poikki Atlantilta aina Alaskaan ja Yukoniin saakka. Esim. valtaosa Euroopasta oli arotundraa: metsiä esiintyi vain Välimeren rannoilla ja vuorten etelärinteillä. Skandinaaviaa sekä suurta osaa Brittein saaria peittivät mannerjäät, mutta muu osa Eurooppaa oli arokasvillisuuden vallassa. Samantyyppinen kasvillisuus oli vallalla myös Amerikan mantereella mannerjäätiköiden eteläpuolella.

Arotundra ei ollut mikään homogeeninen ympäristö, vaan suuresti vaihteleva ekosysteemi. Karuimmillaan arotundra muistutti nykyisen kaltaisia kuivia ja kivikkoisia tundria, kun taas rehevimmillään miltei lauhkeita aroja. Kasvillisuus oli kuitenkin enemmän ruohovaltaista, siinä missä nykyinen tundra on matalia varpuja ja saroja. Arotundra ei ollut kokonaan puuton, vaan lämpimimmillä ja kosteimmilla paikoilla, kuten jokivarsissa ja sopivissa eteläpuolen raviineissa, kasvoi myös pensaita tai puita. Aiemmin arotundran on ajateltu olleen karu ja vähätuottoinen ympäristö, mutta todellisuudessa se saattoi olla huomattavan tuottava ja kasvilajistoltaan monimuotoinen, joka elätti lukuisan joukon isoja kasvinsyöjiä aina villamammutista saakka.

Arotundra muuttui myös ilmaston mukana. Kylmimmillä kausilla puita ja pensaita oli vähiten, kun taas lämpimämpina interstadiaaleina puut lisääntyivät, ja metsäaro valtasi alaa. Ilmaston vaihteluista huolimatta arotundra on pohjoisen pallonpuoliskon vallitseva ekosysteemi ainakin 100.000 vuoden ajan. Nykyään arotundraa ei kuitenkaan enää ole; paikoitellen (kuten Siperian koillisosasta jedoma-alueilla) saattaa olla vielä löydettävissä arotundran kaltaisia kasviyhteisöjä pieninä sirpaleina nykyisen soistuneen, sara- ja varpuvaltaisen tundran seasta. Arotundran katoamisen syynä pidetään yleisesti holoseenikauden alkua, eli viimeisimmän jääkauden loppumista ja ilmaston nopeaa lämpenemistä ja muuttumista kosteammaksi. Muuttuvan ilmaston mukana arotundra väistyi lehti- ja havumetsien sekä nykyisen tundran tieltä, ja hävisi käytännössä kokonaan noin 10.000 vuotta sitten.

Venäläinen tutkija Sergei Zimov on kuitenkin toista mieltä. Zimov toki myöntää, että ilmastolla oli osuutensa arotundran väistymisessä eteläisiltä leveyksiltä, mutta Zikovin mukaan pohjoisten leveyksien arotundra oli itse asiassa suurten kasvinsyöjien ylläpitämä ekosysteemi, joka hävisi pohjoisen isojen eläinten myötä.

Zimov kumppaneineen on esitellyt hypoteesiaan mm. vuonna 2012 julkaistussa tieteellisessä artikkelissa (pdf ladattavissa tästä). Ensinnäkin artikkelissa huomautetaan, ettei arotundra ollut rajoittunut vain tiettyyn ilmastovyöhykkeeseen, vaan samankaltainen ekosysteemi ulottui aina läntisestä Euroopasta Alaskaan ja Yukoniin saakka. Esim. sademäärä vaihteli huomattavasti: Euroopassa vuosittain saattoi sataa 300 mm, kun taas Siperiassa jäätiin hyvin vaatimattomaan 100 mm. Tutkijoiden mukaan ilmastollisesti arotundraa voisi edelleen esiintyä Siperian itä- ja pohjoisosissa. Vaikka nykyisin Siperiankin ilmasto onkin jääkausiaikaa kosteampi, niin lisääntynyt haihdunta tekee ilmastosta edelleen hyvin kuivan.

Seuraavaksi artikkelissa tutkijat pyrkivät arvioimaan, miten paljon pleistoseenikauden arotundralla oikein eli isoja kasvinsyöjiä. Tähän he pyrkivät laskemalla ikiroudasta paljastuvia eläinten luita (ja niitä on muuten Siperian pohjoisosissa paljon). Vaikka artikkelissa myönnetäänkin, että laskelmat ovat hyvin karkeita, niin eläinten määrä oli tutkimuksen mukaan seuraava: yhdellä neliökilometrillä eli keskimääräin yksi mammutti, viisi biisonia, seitsemän hevosta ja 15 peuraa; laskien kaikki yhteen, neliökilometri arotundraa elätti huimat 10.5 tonnia kasvinsyöjiä! Tulos perustuu Kolyma-joen alueen jedomalla tehtyihin laskelmiin, mutta tutkijoiden mukaan tulokset pätevät laajemminkin, sillä pleistoseenikauden eläinten luita löytyy yhtä runsaasti muualtakin Siperian pohjoisosista.

10 tonnia kasvinsyöjiä neliökilometrilla on toki huima määrä kasvinsyöjiä ankara ilmasto huomioiden – se lienee lähellä teoreettista maksimia. Zimov väittääkin, että nimenomaan eläinten runsaus ylläpiti tuottoisaa aroelinympäristöä ja ravinteista maaperää, ja oli arotundran esiintymisen edellytys. Eläinten laidunnus ja tallaus esti mm. sammalten tai hidaskasvuisten varpujen vakiintumisen, ja tämän seurauksena kasvillisuutta dominoivat nopeakasvuiset heinät, ruohot ja matalat pajut, jotka olivat myös hyvää ravintoa isoille kasvinsyöjille. Lisäksi eläimillä oli keskeinen osa ravinteiden kierrossa. Koska talvet olivat pitkiä, kesä kylmä ja maaperä ikiroudassa, orgaaninen aines hajosi maaperässä hyvin hitaasti – mutta eläinten suolistossa nopeasti. Näin ollen eläimet itse lannoittivat arokasvillisuutta, ja ylläpitivät sen tuottavuutta.

Zimov onkin vakuuttunut, että ihminen hävitti pohjoisen suuret nisäkkäät. Hän onkin ylimetsästys-hypoteesin vankka kannattaja. Zimovin mukaan jääkauden loppumista seuranneella ilmaston lauhtumisella oli oma epäsuora osansa pleistoseenikauden megafaunan häviämisessä, mutta toisin kuin yleensä ajatellaan: ilmaston lauhtuminen hyödytti ennen kaikkea nykyihmistä. Jääkausiajan Siperian pohjoisosat olivat hyvin kylmiä ja karuja, ja Zimov spekuloikin että ilmasto esti merkittävän ihmisasutuksen leviämisen alueelle. Vasta ankarimman ilmastovaihteen väistyessä ihmiset pystyivät asettumaan alueelle pysyvästi, ja muutaman tuhannen vuoden aikana metsästivät isot eläimet sukupuuttoon.

Zimov ei ole jättänyt ajatuksiaan pelkästään hypoteesin tasolle, vaan on päättänyt todistaa olettamuksensa arotundran katoamisesta käytännössä. Niinpä hän alkoi puuhata jo 80-luvulla itäsiperialaisen, Kolyma-joen varrella sijaitsevan tutkimusaseman ympäristöön koealuetta, joka on sittemmin nimetty Pleistoseenipuistoksi. Pleistoseenipuiston ajatus on yksinkertainen: hankitaan alueelle riittävästi isoja kasvinsyöjiä, ja katsotaan mitä alueen kasvillisuudelle tapahtuu. Tällä hetkellä Pleistoseenipuisto (joka on nykyisin Sergein pojan, Nikita Zimovin johdossa) kattaa noin 16 neliökilometrin aidatun alueen, jonne Zimovit ovat pyrkineet hankkimaan joukon isoja kasvinsyöjiä.

Projekti on kuitenkin edennyt hyvin hitaasti. Zimoveilla on ollut ongelmia hankkia varsinkin isoja eläimiä, joita alueella ei nykyään enää esiinny. Tällä hetkellä Pleistoseenipuiston runsain laji peura (eli poro) Lisäksi puistossa on muutamia kymmeniä jakutianponeja, joka paikallinen Siperian olosuhteisiin sopeutunut hevosrotu. Puolivillejä hevosia puistossa on muutamia kymmeniä. Puistossa on myös jokunen hirvi, muutama Wrangellin saarelta kuljetettu myskihärkä ja yksinäinen visentti, joka on lyöttäytynyt myskihärkien seuraan. Puistossa oli myös vapiteja, mutta ne kaikki karkasivat aidan yli (vapitit ovat erinomaisia hyppäämään). Tänä vuonna Zimoveilla on tarkoitus hankkia puistoon Pohjois-Amerikan biisoneita sekä jakkeja; molempien lajien arvellaan olevan keskeinen laji projektin onnistumisen kannalta. Pitkän aikavälin tavoitteena – kunhan kasvillisuus on vakiintunut – on palauttaa alueelle mm. saiga-antilooppi. Mammuttia puistoon ei ole saatavilla vielä pitkään aikaan, mutta perivenäläiseen tapaan vanhempi Zimov on keksinyt mammutille korvaajan: toisinaan hän ajelee puistossa vanhalla panssarivaunulla, kaataen puita kumoon kuin iso norsu ikään.

Pleistoseenipuiston touhuja seuraillessa (esim. puiston nettisivujen kautta) tulee väistämättä mieleen, että isoista tavoitteista huolimatta toiminta on kaikesta huolimatta melkoista puuhastelua. Esim. kaikki puistoon pyydystetyt myskihärät ovat uroksia, joten laji ei pysty lisääntymään ennen kuin paikalle saadaan naaraita. Moskovan läheltä hankituista visenteistä neljä nuorta yksilöä kuoli ensimmäisenä syksynä, kun eläimet eivät olleet sopeutuneet aikaisin saapuvaan talveen (yksilöt alkoivat vaihtaa talvikarvaa vasta kun pakkasta oli -30 astetta); vain aikuinen urosvisentti jäi henkiin ja on sittemmin sopeutunut hyvin ilmastoon. Puiston toimintaa onkin tästä syystä kritisoitu (ja sinällään aiheesta) – ei ole oikein yrittää tuoda puistoon eläimiä, jotka eivät ankarassa ilmastossa menesty. Tästä syystä puistossa katseet onkin käännetty visenttien sijasta Pohjois-Amerikan biisoneihin, joita esiintyy vastaavassa ilmastossa mm. Alaskassa.

Toinen kritiikin aihe on yritys tuoda alueelle vieraslajeja (kuten biisoneja tai jakkeja), joiden pelätään vaurioittavan herkkää ekosysteemiä. Zimov kuitenkin on vakuuttunut, että alueella esiintyvä tundra on luonnonton ympäristö, joka on syntynyt vain isojen eläinten puuttuessa – eikä tundrassa sinällään ole mitään suojeltavaa. Zimovin mukaan hänen tarkoituksenaan vain on palauttaa alueen luontainen ekosysteemi, joka on ollut vuosituhansia kadoksissa. Isojen eläinten tuomisessa ei sinällään ole suurta riskiä, koska tarvittaessa eläimet on helppo poistaa alueelta.

Puuhastelusta huolimatta puistossa on saatu ensimmäisiä merkkejä kasvillisuuden muutoksesta. Ennusteiden mukaisesti laidunnetulla alueella tavanomainen tundrakasvillisuus on vähentynyt, ja heinät ja ruohot lisääntyneet. Tällä hetkellä muutoksia on toki tapahtunut vain melko rajatulla ja aidatulla alueella, ja vielä on pitkä matka siihen, että Pleistoseenipuiston koe osoittaisi todellisen arotundran palautumista. Mutta kieltämättä Zimovin hypoteesi on omalla tavallaan kiehtova ja jossain määrin mahdollinen. Laiduntavien eläinten tiedetään ylläpitävän omalaista lajistoa, esim. Suomessa vuosikymmeniä käytössä olleiden metsälaitumien kasvilajisto poikkeaa täysin havumetsien lajistosta; ja perinnebiotooppien lajisto hiljalleen häviää laidunnuksen loppuessa. Ja Afrikassa norsu on savannien avainlaji, ja ilman norsuja savannit alkavat hiljalleen muuttua pensaikoiksi tai metsiksi. Siis miksipä ei olisi mahdollista, että isot kasvinsyöjät ylläpitivät arotundraa? Zimovien projektin tuloksia onkin mielenkiintoista seurata tulevina vuosina, vaikka ei hypoteesiin uskoisikaan.

Sergei Zimovin on pohjimmiltaan kuitenkin geofyysikko, joka on pitkään tutkinut Siperian ikirouta-alueita ja ikiroudan fysikaalisia muutoksia. Hänen perimmäinen tavoite ei ole palauttaa kadonnut arotundra, vaan pelastaa maapallo ilmastokatastrofilta. Arktisten alueiden ikiroudassa on valtavat määrät orgaanista hiiltä, huomattavasti enemmän kuin ilmakehässä on hiilidioksidia. Ikiroudan sulamista on jo pitkään pidetty merkittävänä uhkana ilmastolle, ja viime vuosina ikiroudan sulamisen on osoitettu vain kiihtyneen. Ikiroudan sulaminen mm. vapauttaa metaania, joka on voimakas kasvihuonekaasu. Suuret metaanipäästöt saattavat tehdä tyhjäksi yritykset pysäyttää ilmaston lämpeneminen. Maapallon ilmaston tulevaisuus saattaakin riippua ikiroudan säilymisestä.

Talvisin maahan satava lumi on tehokas eriste, ja paksu lumikerros hidastaa maaperän routimista. Ilmiö on tuttu Suomessakin, kuten monet koneellisia metsähakkuita talvisin tekevät tietävät. Zimovin mukaan suurilla eläimillä oli keskeinen rooli ikiroudan säilyttämisessä. Suuret eläimet tallaavat ja tamppaavat koko talven lumipeitettä, ja pakkanen pääse jäädyttämään maata aivan eri tavalla. Zimov väitteen mukaan eläinten talviaikainen laidunnus saa maan routimaan huomattavasti syvemmälle kuin laiduntamattomilla alueilla, ja maan sulaminen kesän aikana hidastuu. Näin ollen ikirouta säilyy, tai ainakin sen sulaminen huomattavasti vähenee. Zimovin näkökulmasta ikiroudan säilyttäminen on ensisijainen tavoite, ja siinä sivussa palautuva kadonnut ekosysteemi on vain plussaa.

Vaikka Zimovin olettamus ikiroudan ja isojen kasvinsyöjien suhteesta pitäisikin paikkansa, ilmastonmuutoksen torjunta vaatii kuitenkin merkittäviä toimenpiteitä jo lähivuosikymmeninä. Pleistoseenipuiston eteneminen vaikuttaa olevan sen verran verkkaista, ettei siitä taida olla maapallon pelastajaksi; puiston muutamien kymmenien hevosten lauma on vielä kaukana niistä miljoonista eläimistä, jotka vaadittaisiin arktisten alueiden muuttamiseen; jos se nyt ylipäätään on mahdollista. Maapallon pelastaminen ja kadonneen ekosysteemin herättäminen henkiin ovat kuitenkin kunnioitettavia pyrkimyksiä, oli Zimovin ajatuksista mitä mieltä tahansa.