Влияние климата на эволюцию человека подтверждается
|
Старая идея о том, что климатические изменения сыграли важную роль на ранних этапах эволюции человека, подтверждается и детализируется благодаря новым данным. Разнообразные факты — от содержания изотопа 13C в ископаемых растительных остатках до эволюции зубов у полорогих — свидетельствуют о том, что быстрое увеличение площади саванн в Восточной Африке началось 3–2,5 млн лет назад. Это совпадает с обновлением видового состава гоминид и началом изготовления примитивных орудий олдувайского типа. Максимум развития саванн приходится на период 1,9–1,5 млн лет назад, что совпадает с появлением Homo erectus и переходом к более сложной ашельской каменной индустрии.
Журнал Science опубликовал обзорную статью, в которой изменения африканского климата в течение последних 5 млн лет сопоставляются с современными данными палеоантропологии. Автор статьи, американский палеоклиматолог Питер Деменокал (Peter B. deMenocal), подчеркивает, что старая, восходящая еще к Дарвину, идея о роли климатических изменений в эволюции предков человека не только подтверждается, но и обрастает важными новыми подробностями.
Прогресс в данной области обеспечивается, с одной стороны, успехами палеоантропологии, благодаря которым эволюционная история африканских гоминид известна сегодня гораздо лучше, чем 15–20 лет назад, с другой — появлением более надежных палеоклиматических реконструкций.
Традиционно считалось, что наши предки вышли из лесов в саванну и научились ходить на двух ногах в связи с аридизацией (ростом засушливости) климата, сокращением площади лесов и распространением открытых саванных ландшафтов. Эта старая идея, однако, пока не находит четких фактических подтверждений. Уже самые древние из известных гоминид (сахелантроп, оррорин, ардипитек), жившие от 7 до 4,4 млн лет назад, по-видимому, передвигались преимущественно на задних конечностях, хотя жили вовсе не в открытой саванне, а в негустых лесах или смешанных ландшафтах, где лесные участки чередовались с открытыми.
|
Период быстрой аридизации климата, распространения саванн и сокращения лесов начался позже, 3–2,5 млн лет назад, когда гоминиды были уже вполне сформировавшейся и процветающей группой двуногих человекообразных обезьян. Об этом свидетельствуют следующие факты.
1. Ископаемая летопись полорогих (Bovidae). К этому обширному семейству парнокопытных относятся всевозможные буйволы, быки, антилопы, газели, козлы и бараны. Полорогие составляют около трети всех находок ископаемых африканских млекопитающих (гоминиды — менее 1%). За последние 6 миллионов лет в эволюции африканских полорогих было два периода наиболее быстрой смены видового состава: около 2,8 и 1,8 млн лет назад. В обоих случаях появилось много новых видов с высококоронковыми (гипсодонтными) коренными зубами, приспособленными для пережевывания жесткой саванной растительности. Доля таких видов среди африканских полорогих начала расти около 3 млн лет назад и достигла максимума 1,5 млн лет назад. По-видимому, это указывает на распространение саванных ландшафтов в этот период и на активное их освоение полорогими.
Оба этапа быстрого изменения видового состава полорогих совпадают с важными событиями в эволюции гоминид. Около 2,9 млн лет назад исчезает из палеонтологической летописи вид Australopithecus afarensis (к которому относится знаменитая Люси), около 2,7 млн лет назад на эволюционной сцене появляются парантропы (массивные австралопитеки) с необычайно мощными зубами и челюстями, около 2,6 млн лет назад появляются первые каменные орудия олдувайского типа. Кто их делал — поздние австралопитеки, такие как A. garhi, или ранние Homo, пока не совсем ясно. Второй период смены видового состава полорогих (около 1,8 млн лет назад) примерно совпадает с появлением Homo erectus (или, по другой классификации, Homo ergaster), у которых вскоре стал быстро увеличиваться мозг (см.: Хорошее питание — залог большого ума, «Элементы», 25.06.2007). Немного позже (1,7–1,6 млн лет назад) эректусы изобрели более сложную — ашельскую (см. Acheulean) технологию изготовления каменных орудий. Все эти изменения можно интерпретировать как поэтапную адаптацию гоминид к жизни в открытой саванне, сопровождавшуюся включением в рацион жесткой растительной пищи (парантропы) или мяса крупных травоядных (Homo).
2. Муссонные циклы. Африканский климат в течение последних 5 миллионов лет многократно менялся с засушливого на влажный и обратно. Одной из причин этих изменений является прецессия (изменение наклона) земной оси с периодом около 25 000 лет. Наклон оси влияет на интенсивность муссонов, от которых зависит количество дождей, проливающихся на Африку. В дождливые периоды в Средиземном море возле дельты Нила откладываются слои сапропеля — богатого органикой ила. В последовательности из сотен таких слоев, образовавшихся за миллионы лет, прослеживается более крупномасштабная периодичность: 100- и 412-тысячелетние циклы, связанные с изменением эксцентриситета земной орбиты. Некоторые (хотя и не все) периоды более интенсивного отложения сапропеля совпадают с увеличением глубины больших восточноафриканских озер, о чём свидетельствуют глубоководные озерные отложения (см. панели B и C на рисунке). Один из периодов максимальной глубины озер совпадает с появлением олдувайских орудий, а следующий такой период приходится на момент перехода к ашелю.
3. Расширение саванн. На фоне циклических колебаний влажности происходил также и направленный сдвиг в сторону аридизации климата в Восточной Африке. Его причиной было развитие периодических оледенений в высоких широтах, а результатом — расширение площади саванн и сокращение лесов. Помимо эволюции полорогих, о которой говорилось выше, на усиливающуюся аридизацию указывает рост количества пыли, сдуваемой ветром с африканского континента в океан. Судя по этому показателю, аридизация началась около 2,8 и достигла максимума 1,8–1,6 млн лет назад (deMenocal P. B. African climate change and faunal evolution during the Pliocene–Pleistocene // Earth and Planetary Science Letters. 2004. V. 220. P. 3–24). Еще один источник данных о палеоклимате восточной Африки — соотношение стабильных изотопов углерода 13C и 12C (см. ?13C) в ископаемых растительных остатках. Саванная растительность из-за особенностей биохимических систем фотосинтеза содержит больше изотопа 13C, чем лесная. Анализ изотопного состава растительных остатков в древних почвах и в морских отложениях Аденского залива (это ближайшее к области распространения древних гоминид место, где проводилось подводное бурение) показал значительный рост содержания 13C начиная с 3–2,5 млн лет назад; максимум был достигнут около 1,5 млн лет назад. Таким образом, несколько независимых источников данных подтверждают аридизацию и распространение саванн в этот период.
Все эти факты свидетельствуют о том, что климатические изменения, по-видимому, действительно оказали существенное влияние на эволюцию австралопитеков и ранних Homo. Значит ли это, что древние афарские австралопитеки и близкие к ним формы так и не дали бы начала ни парантропам, ни людям, если бы 3 миллиона лет назад климат в Африке не начал становиться более засушливым? Точного ответа на этот вопрос никто не знает (в качестве аргумента «против» можно привести новые данные об использовании австралопитеками каменных орудий уже 3,4 млн лет назад). Но вряд ли можно сомневаться в том, что в иной климатической обстановке эволюция гоминид (а также бовид и других африканских животных) протекала бы иначе.
Источник: Peter B. deMenocal. Climate and Human Evolution // Science. 2011. V. 331. P. 540–542.
Александр Марков
