Az éghajlati változások döntő módon befolyásolták az ember evolúcióját

Támogasd a tudomány népszerűsítését, segítsd a munkánkat!

Az éghajlati változások jelentős mértékben hozzájárulhattak a Homo sapiens 3-400 ezer évvel ezelőtti létrejöttéhez, és fajunk szárazságtoleranciája segíthette őseinket abban, hogy Afrikából a világ más részeire vándoroljanak, derül ki egy új kutatásból.

Az Axel Timmermann és kollégái által a Nature folyóiratban szerda délután közölt tanulmány arra utal, hogy az elmúlt 2 millió év éghajlati változásai alapvető hatást gyakoroltak az emberi evolúcióra és a Homo nembe tartozó emberelődök földrajzi elterjedésére.

A Föld modern éghajlatát egy 34 millió évvel ezelőtt a szén-dioxid-szint csökkenése által okozott lehűlés alapozta meg, ami előbb a kelet-antarktiszi, később a nyugat-antarktiszi jégtakaró kialakulását okozta. Ezt az elmúlt 16 millió évben további lehűlés követte, ami a miocénben kezdődött, a mostanihoz képest melegebb és nedvesebb, 5,3-2,6 millió évvel ezelőtti pliocénben folytatódott, és a máig tartó, hidegebb és szárazabb negyedidőszaki jégkorszakhoz vezetett. A 2,6 millió évvel ezelőtt, a pleisztocénben kezdődő jégkorszakban hidegebb glaciális és melegebb interglaciális időszakok váltják egymást: ez a pleisztocén elején 2-3, a korszak közepén lezajlott átmenet után pedig 5-6 fokos globális átlaghőmérséklet-változással járt.

Az új modell jelentős átfedést mutat a modern embernek, a heidelbergi embernek és a neandervölgyieknek megfelelő éghajlatú területek közöttIllusztráció: Axel Timmermann

Afrikából indultunk az Arab-félszigetre és Eurázsiába

Timmermann, a dél-koreai Pusan Nemzeti Egyetem kutatója és munkatársai egy globális klímamodellt kombináltak fosszíliákból és régészeti leletekből nyert adatokkal, hogy rekonstruálják az élőhelyek alkalmasságának térbeli és időbeli változását öt emberfajra vonatkozóan. Ezek a Homo nem korai, afrikai tagjainak egy csoportként kezelésével (Homo habilis és Homo ergaster), valamint az eurázsiai Homo erectus, a Homo heidelbergensis, a Homo neanderthalensis emberelődökből és a Homo sapiens-ből álltak össze. A vizsgálathoz Timmermannék egy úgynevezett globális általános cirkulációs modellt (CGCM) használtak, amivel rekonstruálták az elmúlt 2 millió év éghajlatát, lefedve a negyedidőszaki jégkorszak és a 2,8 millió éve megjelent Homo nem evolúciójának jelentős részét. Amikor a szakemberek összehasonlították az egykor uralkodó hőmérsékletet (paleohőmérséklet) az azt rekonstruáló geokémiai mérések eredményeivel, az általuk használt 2Ma klímamodell képes volt reális múltbeli hőmérsékleti értékeket visszaadni. 

Az időszak éghajlati változásainak nagy részéért a Milanković-ciklusok feleltek, vagyis a Föld pályájánaktengelyferdeségének és a tengely orientációjának több ezer év alatti variációi, amelyek meghatározzák a bolygónkat érő napsugárzás évszakos és földrajzi eloszlását. Korábbi kutatások arra utaltak, hogy a Milanković-ciklusoknak szerepük lehetett több olyan migrációs folyosó megnyitásában Afrika déli részéből észak felé, az Arab-félszigetre, illetve Eurázsiába, amelyeknek létét számos feltárt fosszília, régészeti lelet és genetikai bizonyíték támasztja alá.

Timmermannék a 2Ma éghajlatimodell-szimulációból, illetve fosszilis és régészeti adatokból olyan 1000 éves felbontású modellt (climate envelope model, CEM) építettek, ami feltárja a kapcsolatot az öt vizsgált faj elterjedése és az éghajlat változása között. A modell felállításához a kutatók a hőmérsékletet, az éves átlagos csapadékmennyiséget, az éves minimum csapadékmennyiséget és az ökoszisztéma produktivitását (a növények által megkötött nettó szén éves mennyisége) vették figyelembe. Ebből az derült ki, hogy a Milanković-ciklusok hőmérsékletre, csapadékeloszlásra és ezáltal az ökoszisztéma produktivitására mért hatása jelentősen befolyásolta az öt emberfaj földrajzi elterjedését. A pleisztocén elején a Homo ergaster és Homo habilis nagyon specializált környezetekben élt Afrika kisebb területein, például a Nagy-hasadékvölgy környékén található szűk sávokban, és érzékenyek voltak az éghajlat Milanković-ciklusok szerinti változására. Hozzájuk képest a közel 2 millió éve megjelent Homo erectus földrajzilag sokkal változatosabb környezetekben is képes volt boldogulni, és ebből a szempontból felülmúlta a jóval később kialakult Homo sapiens-t is.

A modern ember tűrte a legjobban a szárazságot

Az 1 millió éve a korábbinál hidegebb glaciális és melegebb interglaciális időszakokat elhozó pleisztocén közepi átmenet az emberelődök elterjedésére is jelentős hatással volt, és egykori rokonaink a változatos éghajlati feltételekhez alkalmazkodó globális vándorokká váltak. A CEM-el végzett vizsgálatok alapján a kutatók szignifikáns eltéréseket találtak a heidelbergi embernek, a neandervölgyieknek és a modern embernek megfelelő környezeti feltételekben, bár Európa jelentős területei mindhárom fajnak alkalmas élőhelyet biztosítottak. A vizsgált fajok közül a modern ember tudta a legjobban tolerálni a száraz körülményeket, ami a kutatók szerint lényegesen megnövelte a Homo sapiens mobilitását, és lehetővé tette őseink Eurázsiába vándorlását a Sínai-félszigeten és a Báb el-Mandeb tengerszoroson keresztül.

Egy részletesebb vizsgálat azt is feltárta, hogy 415-360 ezer évvel ezelőtt, a MIS 11, illetve 340-310 ezer évvel ezelőtt, a MIS 9 interglaciális időszakban Afrika déli részén lecsökkent a heidelbergi embernek megfelelő éghajlatú területek kiterjedése, ezzel párhuzamosan pedig a fosszíliáik és hozzájuk kötődő régészeti leletek száma is. A régióhoz a modell 310-200 ezer éve, a Homo sapiens megjelenésével társított ismét magas lakhatósági értéket, ami egybevág őseink fosszíliáinak felbukkanásával. A kutatók szerint az afrikai és eurázsiai populációkra osztott heidelbergi ember afrikai eltűnését a faj Homo sapiens-é való evolúciója magyarázhatja, és ehhez szerintük köze lehet a két interglaciálisra eső jelentős éghajlati változásoknak. A klíma százezer évvel későbbi, Afrika déli részén való ismételt módosulása már a modern embert állította kihívások elé, ami Timmermannék szerint a területről való fokozatos elvándorláshoz és a genetikai sokféleség növekedéséhez vezetett.

A kutatók úgy vélik, hogy Eurázsiában a glaciális-interglaciális ciklusok váltakozása miatt erős éghajlati stressznek kitett Homo heidelbergensis-t a neandervölgyiek és a gyenyiszovaiak váltották fel. A neandervölgyiek közel 400 ezer éve váltak külön a heidelbergi embertől, nagyjából 100 ezer évvel a Közép- és Kelet-Ázsiában élő gyenyiszovaiak után. Úgy tűnik, hogy ez a forgatókönyv egybevág a rendelkezésre álló fosszilis, régészeti és genetikai bizonyítékokkal, bár a folyamatot bonyolítja a vándorlási hullámok sokasága, a fajok közti keveredés és más tényezők. Timmermannék kutatásából összességében az a kép rajzolódik ki, hogy a pleisztocén elején az emberelődök az éghajlatilag viszonylag stabil afrikai területeket részesítették előnyben, később azonban a Homo erectus, majd az Eurázsiába és más régiókba eljutó, változatos környezeti feltételek közt élő heidelbergi ember megjelenése végképp megváltoztatta a helyzetet. Ehhez olyan biológiai vagy kulturális adaptációkra volt szükségük, melyek lehetővé tették a változatos éghajlati körülmények közötti életet.

A Qubit szerkesztősége azért dolgozik, hogy a magyar nyilvánosság hiteles, alapos és közérthető tudományos ismeretekhez jusson. Tesszük ezt politikamentesen, közszolgálati hevülettel, száznál több kutató és tudós bevonásával. Égető kérdések, dermesztő válságok és zavaros álhírek sűrűjében igyekszünk tartani a fáklyát immár havi bő hétszázezer olvasónknak. Cikkeink ingyen olvashatók, de nem ingyen készülnek. Segítsd a munkánkat!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: