Eine Umgebung, die sich in Ostafrika vor ungefähr 2 Millionen Jahren zwischen offenem Grasland und geschlossenem Waldland hin- und herbewegte, könnte die menschliche Evolution vorantreiben.
Bildnachweis: Siddharth Pendharkar / Flickr
Laut Katherine Freeman, Professorin für Geowissenschaften am Penn State, deutet die derzeit führende Hypothese darauf hin, dass evolutionäre Veränderungen beim Menschen während des Untersuchungszeitraums mit einer langen, stetigen Umweltveränderung oder sogar einer großen Klimaveränderung zusammenhängen.
"Es gibt eine Ansicht, dass diesmal in Afrika das" Große Trocknen "stattfand, als die Umwelt über 3 Millionen Jahre lang langsam austrocknete", sagt sie. „Unsere Daten zeigen jedoch, dass es kein großer Fortschritt in Richtung Trockenheit war. Das Umfeld war sehr unterschiedlich. “
Laut Magill glauben viele Anthropologen, dass die Variabilität der Erfahrung eine kognitive Entwicklung auslösen kann.
"Frühe Menschen hatten in nur 10 bis 100 Generationen nicht mehr nur Bäume zur Verfügung, sondern nur noch Gräser, und ihre Ernährung hätte sich als Reaktion darauf ändern müssen", sagt er. „Änderungen der Lebensmittelverfügbarkeit, des Lebensmitteltyps oder der Art und Weise, wie Sie Lebensmittel erhalten, können evolutionäre Mechanismen auslösen, um mit diesen Änderungen umzugehen. Das Ergebnis kann eine Vergrößerung des Gehirns und der Kognition, Veränderungen der Fortbewegung und sogar soziale Veränderungen sein - wie Sie mit anderen in einer Gruppe interagieren. Unsere Daten stimmen mit diesen Hypothesen überein.
"Wir zeigen, dass sich die Umwelt in kurzer Zeit dramatisch verändert hat, und diese Variabilität fällt mit einer wichtigen Periode in unserer menschlichen Evolution zusammen, als die Gattung Homo zum ersten Mal etabliert wurde und es erste Hinweise auf den Einsatz von Werkzeugen gab."
Spuren auf den Blättern
Die Forscher - darunter Gail Ashley, Professorin für Erd- und Planetenwissenschaften an der Rutgers University - untersuchten Seesedimente aus der Olduvai-Schlucht im Norden Tansanias. Sie entfernten die organische Substanz, die vor 2 Millionen Jahren von der umgebenden Vegetation, von Mikroben und anderen Organismen in den See gewaschen oder hineingeblasen worden war, aus den Sedimenten. Insbesondere untersuchten sie Biomarker - fossile Moleküle aus alten Organismen - aus der wachsartigen Beschichtung von Pflanzenblättern.
"Wir haben uns Blattwachse angesehen, weil sie zäh sind und im Sediment gut überleben", sagt Freeman.
Das Team verwendete Gaschromatographie und Massenspektrometrie, um die relative Häufigkeit verschiedener Blattwachse und die Häufigkeit von Kohlenstoffisotopen für verschiedene Blattwachse zu bestimmen. Die Daten ermöglichten es ihnen, die Vegetationstypen in der Olduvai-Schlucht in ganz bestimmten Zeitintervallen zu rekonstruieren.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Umgebung zwischen einem geschlossenen Wald und einem offenen Grünland schnell hin und her wechselte.
Was hat die Änderung verursacht?
Um herauszufinden, was diesen raschen Übergang verursacht hat, verwendeten die Forscher statistische und mathematische Modelle, um die Veränderungen in der Umwelt mit anderen Ereignissen zu korrelieren, die zu dieser Zeit möglicherweise aufgetreten sind, einschließlich Veränderungen der Erdbewegung und Veränderungen der Meeresoberflächentemperaturen .
"Die Umlaufbahn der Erde um die Sonne ändert sich langsam mit der Zeit", sagt Freeman. „Diese Veränderungen waren durch Veränderungen im Monsunsystem in Afrika mit dem lokalen Klima in der Olduvai-Schlucht verbunden. Leichte Änderungen der Sonneneinstrahlung veränderten die Intensität der atmosphärischen Zirkulation und die Wasserversorgung. Die Regenmuster, die die Pflanzenmuster antreiben, folgen dieser Monsunzirkulation. Wir fanden eine Korrelation zwischen Veränderungen in der Umwelt und der Planetenbewegung. “
Das Team fand auch eine Korrelation zwischen Veränderungen in der Umwelt und der Meeresoberflächentemperatur in den Tropen.
"Wir finden ergänzende Antriebsmechanismen: Zum einen umkreist die Erde die Erde, zum anderen schwanken die Ozeantemperaturen um Afrika", sagt Freeman.
Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse kürzlich in den Proceedings der National Academy of Sciences zusammen mit einem weiteren Artikel in derselben Ausgabe, der auf diesen Erkenntnissen aufbaut. Das zweite Papier zeigt, dass der Niederschlag größer war, wenn es Bäume gab, und weniger, wenn es Grasland gab.
„Die Forschung weist auf die Bedeutung von Wasser in einer trockenen Landschaft wie Afrika hin“, sagt Magill. „Die Pflanzen sind so eng mit dem Wasser verbunden, dass sie bei Wasserknappheit in der Regel zu Ernährungsunsicherheit führen.
„Zusammen erhellen diese beiden Papiere die menschliche Evolution, weil wir jetzt eine adaptive Perspektive haben. Zumindest in erster Näherung verstehen wir, welche Bedingungen in diesem Bereich vorherrschten, und wir zeigen, dass Veränderungen bei Nahrungsmitteln und Wasser mit bedeutenden evolutionären Veränderungen verbunden waren. “
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