Tidlige mennesker udviklede sig i økosystemer, der ikke ligner nogen, der findes i dag

For at forstå det miljømæssige pres, der formede menneskets evolution, videnskabsmænd skal først sammensætte detaljerne om de gamle plante- og dyresamfund, som vores fossile forfædre levede i gennem de sidste 7 millioner år. Fordi det er en vanskelig opgave at samle puslespillet om millioner af år gamle økosystemer, mange undersøgelser har rekonstrueret miljøerne ved at tegne analogier med nutidens afrikanske økosystemer, såsom Serengeti. En undersøgelse ledet af en videnskabsmand fra University of Utah sætter spørgsmålstegn ved sådanne tilgange og antyder, at langt størstedelen af ​​den menneskelige evolution fandt sted i økosystemer, der ikke ligner nogen, der findes i dag. Avisen blev offentliggjort online i dag i Proceedings of the National Academy of Sciences .

For at teste for forskelle mellem moderne og antikke miljøer, forskerne analyserede et datasæt med mere end 200 nuværende afrikanske pattedyrsamfund og mere end 100 fossile samfund, der spænder over de sidste 7 millioner år i det østlige Afrika, en tidsperiode, der omfatter hele menneskets evolution. De fandt ud af, at før 700, 000 år siden, pattedyrsamfund så meget anderledes ud end i dag. For eksempel, fossile samfund understøttede en større mangfoldighed af megaplanteædere, arter over 2, 000 pund, såsom elefanter. Ligeledes, koststrukturen i fossile samfund afveg ofte fra dem, man ser i dag, med mønstre af græs- og bladædende arter, der svinger i overflod. For omkring 1 million år siden, fossile samfund begyndte at gå over til en mere moderne makeup, som forfatterne foreslår, er det sandsynlige resultat af langsigtet græsarealudvidelse kombineret med tørre klimaimpulser. Det nye papir føjer til voksende beviser på, at forskere er nødt til kritisk at revurdere vores forståelse af de gamle økosystemer, hvor tidlige mennesker udviklede sig.

"I lang tid, vores felt har forsøgt at finde ud af, hvordan miljøændringer påvirkede menneskets evolution, men vi er nødt til at være i stand til at rekonstruere tidligere miljøer lige i første omgang, " sagde hovedforfatter Tyler Faith, kurator for arkæologi ved Natural History Museum of Utah og assisterende professor i antropologi ved U. "Hvis vi fortsætter med at rekonstruere antikke miljøer på grundlag af moderne afrikanske økosystemer, vi mangler sandsynligvis en hel verden af ​​muligheder i, hvordan tidligere økosystemer fungerede. Vores undersøgelse inviterer vores medforskere til at tænke mere kritisk over det."

Forbindelse af ændringer i pattedyrsamfund til økosystemfunktioner

Østafrika er en velsignelse for pattedyrsfossiler, gør det til en ideel region til at sammensætte gamle økosystemer gennem de sidste 7 millioner år. Med deres omfattende database over både gamle og moderne pattedyrsamfund, forskerne fokuserede på tre egenskaber:kost, kropsstørrelse, og fordøjelsesstrategi. For alle disse egenskaber, de fandt ud af, at sammensætningen af ​​gamle planteædende samfund adskilte sig væsentligt fra nutidens. Dette er nøglen, da planteædere direkte former strukturen af ​​økosystemer på måder, der påvirker en bred vifte af dyre- og plantearter.

"Store planteædere er ikke kun passive dele af et økosystem, vi ved, at de kan forme landskabet. De spiser planterne, og de største er at vælte træer eller trampe jord, som i fællesskab påvirker vegetationsstrukturen, brandregimer, næringsstofkredsløb, og påvirker andre organismer, inklusive mennesker, " sagde Faith.

For eksempel, moderne afrikanske økosystemer er domineret af drøvtyggere – slægtninge til køer og antiloper, der har fire rum i maven til at nedbryde føden grundigt. Ikke-drøvtyggere udstyret med simple maver er forholdsvis sjældne, med højst otte arter, der sameksisterer i samme område i dag. Ikke-drøvtyggere, herunder slægtninge til elefanter, zebraer, flodheste, næsehorn og grise, er som fordøjelsestransportbånd, sagde Faith. De spiser større mængder af planter for at kompensere for deres ineffektive fordøjelse. I modsætning til nutidens mønster, østafrikanske fossiloptegnelser dokumenterer landskaber rige på ikke-drøvtyggere samfund, med snesevis af arter, der sameksisterer inden for samme område.

Fossile og moderne samfund var også vidt forskellige med hensyn til kropsstørrelser. De fossile optegnelser dokumenterer mange flere megaplanteædere end deres moderne modstykker. Et støt fald af megaherbivorer begyndte for 4,5 millioner år siden, indtil de repræsenterede en mere moderne udbredelse 700, 000 år siden.

Hvad er virkningen af ​​disse spisemaskiner, der alle lever sammen de samme steder, når det ikke er tilfældet i dag?

"Disse gamle planteædende samfund forbrugte sandsynligvis langt mere vegetation, hvilket betyder mindre brændstof til naturbrande. Fordi ild er en vigtig del af moderne økosystemer i Afrika og favoriserer græsarealer frem for skove, det vil fundamentalt ændre, hvordan tingene fungerer på hele økosystemers niveau, begyndende med plantesamfundene, " tilføjer John Rowan, medforfatter og postdoc-forsker ved University of Massachusetts Amherst. "Palæontologer har været klar over det, men indtil nu, ingen har virkelig forsøgt at måle, hvor anderledes fortiden var sammenlignet med nutiden."

Udtørrende klima og græsarealer driver et skift

Hvad var årsagen til ændringer i pattedyrsamfund i løbet af de sidste 7 millioner år? En af de mest veldokumenterede ændringer er udvidelsen af ​​græsarealer gennem de sidste 4 millioner år. Mange af de fossile megaherbivorer foretrak skovklædte miljøer, hvorimod drøvtyggere trives i de vidt åbne savanner, der dominerer dele af det østlige Afrika i dag. De fossile optegnelser af planteædere følger nøje de skiftende miljøer, med ændringer i repræsentationen af ​​disse grupper, der sporer langsigtet græsarealudvidelse.

For omkring 1 million år siden, fossiler viser et skift i pattedyrsamfundets koststruktur, som ekspansion af græsarealer ikke alene kan forklare. De ikke-drøvtyggere, der havde domineret østafrikanske økosystemer, faldt i en kraftig tilbagegang. Dette svarer til havstøvregistreringer, der tyder på, at regionen oplevede impulser af klimatørring, der ville have ramt ikke-drøvtyggere særligt hårdt, fordi de er afhængige af pålidelig adgang til overfladevand, hvilket betyder, at mange arter kan være forsvundet langs de floder og søer, de var afhængige af. Derudover ikke-drøvtyggeres spisestrategi for transportbånd er afhængig af adgang til rigelig vegetation, som ville være faldet i perioder med tørke.

Ser frem til

Forfatterne bebrejder ikke tidligere forskere, at de stoler så meget på analogier med nutidens afrikanske økosystemer, understreger, at en undersøgelse af dette omfang først er blevet mulig for nylig.

"Palæontologi har ramt en big data-æra, " sagde Faith. Medforfatter og assistentprofessor ved Colorado State University Andrew Du tilføjede, "Med samlingen af ​​store, omfattende datasæt, vi kan nu stille vigtige spørgsmål, der er fundamentalt forskellige fra dem, der blev stillet tidligere. Vi kan undersøge mønstre og dynamikker i større skala, der utvivlsomt har påvirket menneskets udviklingsforløb."