A Föld éghajlata mindig változó állapotban volt. Azóta, hogy őseink több millió évvel ezelőtt elágaztak a főemlős evolúciós fán, a bolygó drasztikus ingadozásokkal szembesült a nedves és a száraz időszakok között, valamint a hosszú életű jégkrémfagyok és olvadások. Nyilvánvaló, hogy a korai emberek képesek voltak túlélni az ilyen változásokat - létezésünk megerősíti sikerüket. De egyre több tudós úgy gondolja, hogy a jelentős éghajlati változások az emberiség néhány meghatározó vonását is megronthatták.
Különösen néhány nagy evolúciós ugrás, mint például a nagyobb agy és az összetett szerszámhasználat, valószínűleg egybeesik a jelentős éghajlatváltozással. "Azt hiszem, hogy igazságosak vagyunk abban, hogy a pillanatban véletlen egybeesés" - mondta Peter B. deMenocal, a Columbia Egyetem Lamont-Doherty Föld Megfigyelőközpontja. De ő és más kutatók számos bizonyítékot vizsgálnak meg, az ősi fogaktól a tengerfenék üledékeiig, hogy meggyőződjenek arról, hogy egy konkrétabb kapcsolat fennáll-e.
Az adatok segítenek a tudósoknak a lehetséges elméletek áttekintésében is arról, hogy az éghajlat milyen módon válthatja ki az evolúciós előrehaladást. Például az egyik elképzelés az, hogy a nagy előrelépéseket nem egy adott élőhelyváltozáshoz való alkalmazkodás, hanem gyakori változtatások sora vezette. Más szavakkal: az emberek bizonytalansággal éltek. Rick Potts a Smithsonian Intézet emberi eredete programjában ezt az elgondolást „variabilitási szelekciónak” nevezi, és lehetséges, hogy legalább két fő evolúciós esemény kapcsolódik az éghajlati instabilitás időszakaihoz.
Körülbelül 3 és 2, 5 millió évvel ezelőtt a 'Lucy' [ Australopithecus afarensis ] származása kihalt, és megjelentek a saját nemzetségünk első tagjai, a Homo . Az első egyszerű kőszerszámok megjelentek azokkal a kövületekkel is, amelyek olyan modern vonásokkal rendelkeznek, mint a nagyobb agy ”- mondja a deMenocal. „Akkor 2 millió és 1, 5 millió évvel ezelőtt láttuk a Homo erectust. Ennek a nagyobb agyú homininnek olyan csontváz volt, mint a saját, kifinomultabb szerszámok, például a duplalapás tengelyek és az új viselkedésmód, amely először vezette a korai embereket Afrikából.
Az Australopithecus afarensis gyermek Etiópiában található koponya mintegy 3, 3 millió évvel ezelőtt nyúlik vissza. (EUAN DENHOLM / X01999 / Reuters / Corbis) Mindkét esemény akkor történt, amikor a helyi éghajlat drámai változásokon ment keresztül. Például tudjuk, hogy mintegy 3 millió évvel ezelőtt - az első Homo faj megjelenése idején - Afrika az erdős területekről a nyitott gyepterületekre váltott, amikor az éghajlat kiszáradt. A táj ezen egyértelmû változása annak része lehet, hogy a korai emberek miért fejlõdtek a hegymászás és az egyenesen járás felé. A tengerfenékről összegyűjtött legfrissebb bizonyítékok azonban még részletesebb képet adnak az éghajlatváltozásról ebben az időszakban.
Munkájához a deMenocal Afrika partjai mentén fúródik be a tengerfenékbe, ahol a rétegek, amelyek régen már régen elterjedtek a földön, szabályos rétegekben maradnak. Az Afrikából és Arábiából a tenger partján fújt üledékek itt körülbelül 1, 5 hüvelyk / év sebességgel halmozódtak fel, váltakozó világos és sötét sávok éghajlati rétegű tortájává alakulva. A szárító időszakokban a rétegek sötét, szemcsés szennyeződéseket tartalmaznak, amelyeket az ősi monszunok fújtak a tengerbe. Nedves időszakokban a rétegek bőséges fosszíliált plankton könnyű egyesülését tartalmazzák.
A magok körülbelül 20 000 évente mutatják a nagyon nedves és nagyon száraz időszak közötti ingadozást. Ez egy rendszeres ciklust követ, amelyet a Föld pályáján zavaró hullám szabályoz, amely növeli és csökkenti a rendelkezésre álló napfény mennyiségét, amely eléri a bolygót. Ezek az oszcillációs periódusok nagyon gyorsan megtörténtek a geológiai idő skálákon. Érdekes módon a legszembetűnőbb ingadozások 3–2, 5 millió évvel ezelőtt, majd egymillió évvel később történt - az emberi korai fejlődés két fő időszakában.
További bizonyítékok erről az instabil ókori világról a modern Afrikában találhatók. A Nagy Rift-völgy a korai hominin evolúció számos legfontosabb kövületének ad otthont, így Mark Maslin, a University University London geográfusa megvizsgálta a völgy paleoklimátus rekordját. Csapata úgy találta, hogy a tómedencék nagyon érzékenyek a körülbelül 2, 5 millió évvel ezelőtti és 1, 7 millió évvel ezelőtti gyors éghajlati változásokra. "Ezek az édesvízi tavak feltöltődhetnek vagy eltűnhetnek az esőzések változásaival" - mondja. Megállapítottuk, hogy ezek a különleges időszakok, vagy „impulzusok”, amikor a tavak jönnek és mennek, közvetlenül összefüggenek az emberi evolúció jelentős változásaival. A két rekord teljesen kompatibilis. ”
A szén izotopikus adatokban gazdag fosszilis fogak elemzése segít pontosítani, hogy mi őseink evett és ittak ezekben az illékony időszakokban, és milyen környezetet hívtak otthonnak. Ezek a tanulmányok azt mutatják, hogy a Homo olyan tendenciát mutat, amelyben a korábbi népek passzív táplálkozással járnak a kiterjedő gyepekre - mondja a deMenocal. Ez azt jelzi, hogy a sikeresebb korai emberek változatos időszakokban változatos élelmezési lehetőségeket kerestek, még akkor is, ha az afrikai táj hosszú távon egységesebb füves környezet felé mutatott.
"Körülbelül 2 millió évvel ezelőtt a Homo fogaira nézve egy étrend látható, amely közel 50-50-re van osztva a fű és más ételek között" - mondja deMenocal. „Tehát egyre több geokémiai bizonyíték mutatkozik az étrend olyan változásaira, amelyek nagy rugalmasságot jeleznek, beleértve a hasított test feldolgozását, a nagy vándorlásokat és a viselkedésbeli változásokat, amelyek valóban eltérő életmódot jeleznek.” Homo ezeket az értékes tulajdonságokat a jövő vonalmainak adta át, míg a kortárs fajok a korlátozott étrend elhalt.
Egy darab állkapocs egy korai emberi ősből, amelyet egy spanyolországi telephelyen találtak, amely körülbelül 1, 2 millió évvel ezelőtt nyúlik vissza. (Sani Otero / epa / Corbis) Maslin szerint a pusztán az éghajlatváltozás és az evolúciós ugrások közötti lehetséges kapcsolat azonosítása nem segíti a tudósokat abban, hogy pontosan kitalálják, mi okozta egy adott előrelépést.
„Úgy gondolom, hogy sok érdekes elmélet létezik az emberi evolúcióról, de valójában mindenkinek igaza lehet” - mondja. „Tehát bármilyen időszakot megválaszthat ebben a változó tájban, és ez valószínűleg eltérő vonásokra is hatással volt.” Például valószínűsíthető, hogy elméletünk szerint őseink agya kibővült, amikor a tavak nagyon változók voltak, mert a homininek okosabbá kellett válniuk a meghatározzák, honnan származnak a következő étkezésük - mondja Maslin.
„Másrészt előfordulhat, hogy nedves időszakokban, amikor nagyon sok erőforrás van, a szexuális szelekció rúg, és a legokosabb nők azt mondják: Bármelyik hím irányítja a csoportot, partnere vagyok vele. . ”A későbbi időszakok, például a középső kőkorszak (körülbelül 80 000–40 000 évvel ezelőtt) tanulmányai a gyors éghajlatváltozást, amely nedves körülményeket teremtett Dél-Afrikában, összekapcsolják a nyelvi és kulturális identitás újításaival, ideértve a szimbolikus metszeteket és a kagyló ékszereket.
És a mezőgazdaság körülbelül 10 000 évvel ezelőtti növekedése egybeesik az éghajlat változásával az utolsó jegesedés vége után. Egyes tudósok elméletük szerint a visszahúzódó jég megkönnyítette, vagy akár szükségszerű volt az emberek számára a Közel-Keleten növények háziasítása. De vannak vegyes jelek is. A korai emberi agy későbbi kibővítése - kisebb, de még mindig jelentős ugrások - úgy tűnik, hogy viszonylag stabil éghajlati időszakokban történt - mondja Maslin.
Más kutatók azt sugallják, hogy az ősi éghajlatváltozás az embereket jobban hasonlította az egyéb állatokban és növényekben tapasztalható evolúciós adaptációkhoz. John Stewart (Bournemouth University) úgy gondolja, hogy a változó éghajlat valószínűleg az embereket a mai Európa és Ázsia tájának körül mozgatta, elkülönítve néhány populációt, és olyan körülményeket teremtve, amelyek evolúciós eltolódásokhoz és új fajok megjelenéséhez vezethetnek.
A tanulmányok kimutatták, hogy az elmúlt jégkorszakok miatt olyan fajokat, mint a sündisznó, kisebb területekre vagy refugiumokra kellett kényszeríteni, ahol fennmaradhatnak. Ezek a fajok nem voltak genetikailag azonosak, amikor megjelentek és kibővültek, amikor a kedvelt éghajlat visszatért. Ha ezek a folyamatok ugyanúgy hatnak a homininekre, akkor a Neanderthals és Denisovans olyan korai csoportokból származhat, mint például a Homo heidelbergensis, amikor izolálódtak a hideg északi félteké kis, elmozgatható zsebében.
„Megvizsgáltuk más szervezeteket és azt is, hogyan adaptálódtak az utóbbi néhány interlacial ciklus során” - mondja Stewart, utalva Chris Stringerrel a London Természettudományi Múzeumán végzett munkára. „Úgy tűnik, hogy bizonyos minták akkor fordulnak elő, amikor a földrajzi elterjedésre és a genetikára nézzünk, és az embereket ugyanabban a fényben néztük meg. Ha hiszünk a szerves evolúcióban, akkor nem szabad új folyamatokat kitalálnunk az emberek számára, vagy pedig különleges esetként kezelnünk őket. Be kell illesztenünk ebbe a nagyobb képbe. ”
Lehet, hogy a folyamat nem működik ugyanúgy az Egyenlítőhöz közelebbi helyeken, ahol az éghajlatváltozás talán nem volt olyan szélsőséges - tette hozzá Stewart. És úgy véli, hogy elmélete nem zárja ki kölcsönösen egymástól a variabilitás kiválasztásának típusát, amelyet Rick Potts, Peter deMenocal és mások támogatnak.
„De azt hiszem számomra, hogy a variabilitás kiválasztása nem egy új faj előállításának mechanizmusa. Ez inkább egy olyan sikeres vonal létrehozásának mechanizmusa, amely elterjedhet és lehetővé teszi sokféle forgatókönyv megbirkózását ”- mondja Stewart. „Ahhoz, hogy két fajt ki lehessen készíteni egyből, azt hiszem, hogy szüksége van egy olyan földrajzi elszigeteltségre, amelyet az éghajlat vezet.” Mégis azt mondja: „Nincs kétség - az emberek sok különböző dolgokkal képesek megbirkózni, és valami az evolúcióban ezt így kellett volna megtennie. ”
