Среда обитания древних людей связана с климатическими сдвигами Земли
Исследование, опубликованное в журнале Nature международной группой ученых, дает четкие доказательства связи между астрономическими изменениями климата и эволюцией человека.
Объединив самую обширную базу данных хорошо датированных ископаемых останков и археологических артефактов с беспрецедентной новой суперкомпьютерной моделью, имитирующей историю климата Земли за последние 2 миллиона лет, группа экспертов в области моделирования климата, антропологии и экологии смогла определить, при каких условиях окружающей среды жили древние люди.
Влияние изменения климата на эволюцию человека подозревалось давно, но его было трудно продемонстрировать из-за скудости климатических данных вблизи мест обитания человеческих окаменелостей.
Чтобы обойти эту проблему, ученые вместо этого исследовали, каким был климат в их компьютерном моделировании в то время и в тех местах, где жили люди, согласно археологическим данным. Это выявило предпочтительные условия окружающей среды разных групп гомининов.
В исследовании рассматривались следующие виды гоминидов: Homo sapiens, Homo neanderthalensis, Homo heidelbergensis (включая африканские и евразийские популяции), Homo erectus и ранние африканские Homo (включая Homo ergaster и Homo habilis). Далее команда ученых искала все места и все время, когда эти условия возникали в модели, создавая изменяющиеся во времени карты потенциальных мест обитания гоминидов.
«Несмотря на то, что разные группы архаичных людей предпочитали разные климатические условия, все их места обитания реагировали на климатические сдвиги, вызванные астрономическими изменениями в колебании земной оси, наклоне и эксцентриситете орбиты с временными масштабами в диапазоне от 21 до 400 тысяч лет», — сказал Аксель Тиммерманн, ведущий автор исследования и директор Центра физики климата IBS (ICCP) Пусанского национального университета в Южной Корее.
Чтобы проверить надежность связи между климатом и средой обитания человека, ученые повторили свой анализ, но возраст окаменелостей перетасовали, как колоду карт. Если бы предыдущая эволюция климатических переменных не влияла на то, где и когда жили люди, то оба метода привели бы к одним и тем же местам обитания.
Тем не менее, исследователи обнаружили значительные различия в образцах среды обитания для трех самых последних групп гоминидов (Homo sapiens, Homo neanderthalensis и Homo heidelbergensis) при использовании перетасованных и реалистичных ископаемых возрастов. «Этот результат означает, что, по крайней мере, в течение последних 500 тысяч лет реальная последовательность прошлых изменений климата, включая ледниковые циклы, играла центральную роль в определении того, где жили различные группы гоминидов и где были найдены их останки», — сказал профессор Тиммерманн.
«Следующий вопрос, который мы решили решить, заключался в том, перекрываются ли места обитания различных человеческих видов в пространстве и времени. Прошлые контактные зоны предоставляют важную информацию о потенциальных сукцессиях и смесях видов», — сказал профессор Паскуале Райя из Университета Федерико II в Неаполе, который вместе со своей исследовательской группой составил набор данных о человеческих окаменелостях и археологических артефактах, использованных в этом исследовании.
Затем на основе анализа зоны контакта исследователи вывели генеалогическое древо гоминидов, согласно которому неандертальцы и, вероятно, денисовцы произошли от евразийской клады Homo heidelbergensis около 500-400 тысяч лет назад, тогда как корни Homo sapiens можно проследить до южноафриканской популяции позднего Homo heidelbergensis около 300 тысяч лет назад.
«Наша основанная на климате реконструкция родословных гоминидов очень похожа на недавние оценки, полученные либо на основе генетических данных, либо на основе анализа морфологических различий в человеческих окаменелостях, что повышает нашу уверенность в результатах», — говорят ученые.
Новое исследование стало возможным благодаря использованию одного из самых быстрых суперкомпьютеров Южной Кореи под названием Aleph.
Расположенный в штаб-квартире Института фундаментальных наук в Тэджоне, Aleph работал без остановок более шести месяцев, чтобы завершить самое продолжительное на сегодняшний день комплексное моделирование климата.
«Модель сгенерировала 500 терабайт данных, которых достаточно, чтобы заполнить несколько сотен жестких дисков», — сказал доктор Кьюнг-Сук Юн, исследователь из Центра физики климата IBS, проводивший эксперименты. «Это первая непрерывная симуляция с современной моделью климата, которая охватывает историю окружающей среды Земли за последние 2 миллиона лет, представляя реакции климата на рост и уменьшение ледяных щитов, изменения концентрации парниковых газов в прошлом, а также заметный переход частоты ледниковых циклов около 1 миллиона лет назад».
«До сих пор палеоантропологическое сообщество не использовало весь потенциал таких непрерывных симуляций палеоклиматических моделей. Новое исследование ясно иллюстрирует ценность хорошо проверенных климатических моделей для решения фундаментальных вопросов о нашем человеческом происхождении».
Выходя за рамки вопроса о ранних местах обитания человека, а также о времени и месте происхождения человеческих видов, исследовательская группа также рассмотрела вопрос о том, как люди могли адаптироваться к различным пищевым ресурсам за последние 2 миллиона лет.
«Когда мы рассмотрели данные по пяти основным группам гоминидов, мы обнаружили интересную закономерность. Ранние африканские гоминиды около 2-1 миллиона лет назад предпочитали стабильные климатические условия. Это ограничивало их относительно узкими обитаемыми коридорами. 800 тысяч лет назад группа, известная под общим термином Homo heidelbergensis, адаптировалась к гораздо более широкому спектру доступных пищевых ресурсов, что позволило им стать глобальными странниками, достигающими отдаленных регионов Европы и Восточной Азии», — говорят ученые.
«Наше исследование подтверждает, что климат сыграл фундаментальную роль в эволюции нашего рода Homo. Мы такие, какие мы есть, потому что нам удалось адаптироваться на протяжении тысячелетий к медленным изменениям климата», — сказал профессор Аксель Тиммерманн.
Исследование было опубликовано в журнале Nature.