Появилась новая компьютерная модель, которая предполагает, что изменения погодных условий на юге Африки способствовали появлению и развитию Homo sapiens. «Хайтек» разбирается, как климат помог человеку эволюционировать.
Homo sapiens появился на юге континента около 300 000 лет назад, а расселиться ему помогли изменения в климате, считают авторы новой работы.
Что произошло?
Считается, что климатические изменения за последние 2 млн лет сыграли важную роль в эволюции нашего вида. Авторы новой работы смоделировали изменения климата Земли и связали пригодные для жизни районы с известными археологическими находками и ископаемыми. Исследователи предполагают, что наш вид эволюционировал в регионе на юге Африки 300 000 лет назад.
Но есть и другая теория, которая оспаривает эту идею. Чтобы разобраться с этим противоречием, группа исследователей из Южной Кореи и Европы смоделировала климатическую историю Земли за 2 млн лет и сопоставила ее с местами, где находили древние человеческие кости и орудия труда.
Ведущий автор исследования Аксель Тиммерманн из института фундаментальных наук при Университете Пусана сказал, что это первое исследование, связывающее археологические свидетельства с климатическими изменениями. Это поможет собрать воедино историю того, как человек передвигался и эволюционировал.
Иэн Моффат, геоархеолог из Университета Флиндерса, заявил, что в исследовании рассмотрели основные места, в которых происходила ранняя эволюция человека — это Африка, Европа и некоторые части Азии.
Что мы знаем об эволюции раннего человека?
Генеалогическое древо человеческого вида — это запутанная схема с огромным количеством ветвей, среди которых есть много развилок, ответвлений и тупиков — причем некоторые ветви соединяются по несколько раз на протяжении тысячелетий, когда разные виды скрещиваются и мигрируют.
Ученые считают, что наши предки начали активно перемещаться и заселять новые территории из-за изменений климата. Например, когда привычный регион перестал быть комфортным и подходящим для жизни, по сравнения с соседним. Но определить, какой раньше был климат на конкретном участке, заселенном людьми, — непросто.
У исследователей есть несколько методов: датировать отложения и анализировать частицы, например, пыльцы, которая осталась в почве и камнях. Так можно узнать о том, какие на этом месте росли растения, на основе этого уже можно делать выводы о климате. А вот пещеры дадут о климате меньше информации, так как они обычно защищенные, сухие и на них реже влияет внешняя среда.
Как авторы смоделировали погоду?
В новом исследовании, чтобы изучить климатические изменения, авторы использовали компьютерную модель — это тот же тип модели, который использовала межправительственная группа экспертов в своем докладе по изменению климата. Ранее ее применяли, чтобы спрогнозировать будущие изменения климата, а теперь, чтобы узнать о событиях, которые были 2 млн лет назад.
Климатические циклы, которые смоделировала команда, отличались от сегодняшних изменений климата. Ситуация сегодня связана с увеличением выбросов углерода в атмосферу.
Почему в прошлом менялся климат?
Климатические изменения 2 млн лет назад происходили из-за астрономических климатических циклов. Их еще называют циклами Миланковича: они названы в честь сербского исследователя, который, как считается, впервые заявил об их существовании в 1920-х годах.
Существует несколько типов циклов Миланковича — один из них связан с расстоянием от Земли до Солнца. Наша планета вращается вокруг Солнца, но она не движется по идеальной окружности. Есть гравитационное притяжение от Юпитера и Сатурна, из-за которого траектория становится овальной формы. Это означает, что Земля некоторое время находится дальше от Солнца и получает меньше тепла.
Другой цикл Миланковича возникает из-за того, что гравитационное притяжение Луны и Солнца влияет на форму планеты и немного сплющивает ее ближе к полюсам. Когда Земля вращается вокруг своей наклонной оси, то какое-то из полушарий получает больше излучения от Солнца, а другое меньше. Авторы новой работы отмечают, что изменения наклона Земли тоже влияют на климат, но в меньшей степени. Из-за циклов Миланковича планета нагревается и охлаждается на протяжение от десятков тысяч до сотен тысяч лет, но они не могут объяснить сегодняшнее потепление Земли.
Что мы узнали из моделирования климата?
Команда смоделировала климат Земли на протяжении большей части геологической эпохи, которая называется плейстоцен. В начале плейстоцена, около 2 млн лет назад, начался прохладный цикл. Примерно в это же время стартовали первые волны ранней миграции людей из Африки. Вероятно, одним из первых мигрирующих видов был древний родственник современных людей — Homo erectus.
Исследователи обнаружили, что их климатические прогнозы довольно хорошо согласуются с реальными доказательствами миграции — например, со льдом, пробуренным глубоко в полярных ледяных покровах. На основе своего моделирования команда создала карты, которые показывают, какие территории были пригодны для жизни человека. Данные были основаны на количестве осадков и доступности продовольствия.
Затем на эти карты наложили более 3 200 археологических находок от шести видов людей, включая наш вид, неандертальцев и H. heidelbergensis, который, как считается, появился в Африке около 800 000 лет назад.
Так исследователи увидели, как различалась окружающая среда, в которой предпочитал жить каждый человеческий вид. Они обнаружили, например, что древние люди жили в регионах со стабильным климатом, в то время как люди, появившиеся позже, такие как H. heidelbergensis, были кочевниками и селились в более суровых и засушливых условиях.
Карты также показывали, где исчезла одна форма раннего человека и появилась другая. Это говорит о том, как один вид эволюционировал в другой. Например, это произошло с H. heidelbergensis в двух местах одновременно. Примерно полмиллиона лет назад H. heidelbergensis распространились из южной Африки по всей Европе и, возможно, также в Азию. Около 400 000 лет назад количество H. heidelbergensis сократилось и появились неандертальцы. Затем 300 000 лет назад H. sapiens. начал вытеснять H. heidelbergensis из южной Африки.
В чем было главное влияние климата на жизнь древнего человека?
По словам авторов, примерно в то время, когда появился H. sapiens, Африка становилась очень сухой. Среда стала не такой пригодной для жизни. Команда заявила, что H. sapiens расселялся всего из одного региона в Африке.
Но есть и другая теория — H. sapiens эволюционировал не из одной области, а возник из множества разделенных популяций по всему африканскому континенту, которые скрещивались друг с другом.
Климатические модели из нового исследования показали, что подходящие места для обитания человека были как в восточной, так и в южной Африке. Но археологические и ископаемые свидетельства подтверждают, что наш вид произошел из южного региона.
Читать далее:
Белорусский физик работает над квантовым интернетом: это первый шаг к телепортации
Один из крупнейших шельфовых ледников разрушился из-за потоков воды
Стандартная модель физики уже не актуальна? Главное о новой работе ученых на коллайдере