Чтобы понять давление окружающей среды, сформировавшее человеческую эволюцию, ученые должны сначала собрать воедино детали древних растительных и животных сообществ, в которых жили наши ископаемые предки за последние 7 миллионов лет. Поскольку собрать воедино головоломку экосистем, которым миллионы лет, - трудная задача, многие исследования реконструировали окружающую среду, проводя аналогии с современными африканскими экосистемами, такими как Серенгети. Исследование, проведенное ученым из Университета Юты, ставит под сомнение такие подходы и предполагает, что подавляющее большинство эволюции человека происходило в экосистемах, не похожих ни на какие существующие сегодня. Статья была опубликована сегодня в Интернете в Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.
Чтобы проверить различия между современной и древней средой, исследователи проанализировали набор данных о более чем 200 современных африканских сообществах млекопитающих и более 100 ископаемых сообществ, охватывающих последние 7 миллионов лет в Восточной Африке, период времени, охватывающий всю эволюцию человечества. Они обнаружили, что до 700 000 лет назад сообщества млекопитающих сильно отличались от современных. Например, ископаемые сообщества поддерживали большее разнообразие мегатравоядных, видов весом более 2000 фунтов, таких как слоны. Точно так же структура питания ископаемых сообществ часто отличалась от той, что наблюдается сегодня, с колебаниями численности видов, питающихся травой и листьями. Около 1 миллиона лет назад ископаемые сообщества начали переходить к более современному составу, что, по мнению авторов, является вероятным результатом длительного расширения пастбищ в сочетании с засушливыми климатическими пульсациями. Новая статья дополняет растущее количество свидетельств того, что ученым необходимо критически переоценить наше понимание древних экосистем, в которых эволюционировали ранние люди.
«Долгое время в нашей области пытались определить, как изменения окружающей среды повлияли на эволюцию человека, но мы должны быть в состоянии реконструировать среду, существовавшую в прошлом, в первую очередь», - сказал ведущий автор Тайлер Фейт., куратор отдела археологии в Музее естественной истории штата Юта и доцент антропологии в Университете США. «Если мы продолжим реконструировать древнюю среду на основе современных африканских экосистем, мы, вероятно, упустим целую область возможностей в том, как функционировали экосистемы прошлого., Наше исследование предлагает нашим коллегам-исследователям подумать об этом более критически».
Связывание изменений в сообществах млекопитающих с функциями экосистемы
Восточная Африка является кладезем окаменелостей млекопитающих, что делает ее идеальным регионом для изучения древних экосистем за последние 7 миллионов лет. Имея обширную базу данных как древних, так и современных сообществ млекопитающих, исследователи сосредоточились на трех характеристиках: рационе, размере тела и стратегии пищеварения. По всем этим признакам они обнаружили, что состав древних сообществ травоядных значительно отличался от современного. Это очень важно, поскольку травоядные напрямую формируют структуру экосистем таким образом, что это влияет на широкий спектр видов животных и растений.
Крупные травоядные - это не просто пассивные части экосистемы, мы знаем, что они могут формировать ландшафт. Они поедают растения, а самые крупные сбивают деревья или вытаптывают почву, что в совокупности влияет на растительность. структуру, режимы пожаров, круговорот питательных веществ и воздействие на другие организмы, включая человека», - сказала Фейт.
Например, в современных африканских экосистемах преобладают жвачные животные - родственники коров и антилоп, у которых в желудке есть четыре отделения для тщательного переваривания пищи. Нежвачные животные с простым желудком сравнительно редки: сегодня в одном районе сосуществует не более восьми видов. По словам Фейт, нежвачные животные, в том числе родственники слонов, зебр, гиппопотамов, носорогов и свиней, подобны пищеварительным конвейерным лентам. Они едят большее количество растений, чтобы компенсировать неэффективное пищеварение. В отличие от современной модели, восточноафриканские летописи окаменелостей документируют ландшафты, богатые сообществами нежвачных животных, с десятками видов, сосуществующих в одной и той же области.
Ископаемые и современные сообщества также сильно различались по размеру тела. Окаменелости документируют гораздо больше мегатравоядных, чем их современные аналоги. Неуклонное сокращение числа мегатравоядных началось 4,5 миллиона лет назад, пока они не стали более современными 700 000 лет назад.
Каково влияние этих машин для еды, живущих вместе в одних и тех же местах, если сегодня это не так?
Эти древние сообщества травоядных, вероятно, потребляли гораздо больше растительности, что означает меньше топлива для лесных пожаров. Поскольку огонь является важной частью современных экосистем в Африке и предпочитает пастбища лесным массивам, он коренным образом изменит то, как все работает. на уровне целых экосистем, начиная с растительных сообществ», - добавляет Джон Роуэн, соавтор и научный сотрудник Массачусетского университета в Амхерсте.«Палеонтологи знали об этом, но до сих пор никто на самом деле не пытался измерить, насколько прошлое отличалось от настоящего».
Засушливый климат и пастбища приводят к изменениям
Что привело к изменениям в сообществах млекопитающих за последние 7 миллионов лет? Одним из наиболее хорошо задокументированных изменений является расширение пастбищ за последние 4 миллиона лет. Многие из ископаемых мегатравоядных предпочитали лесистую среду, тогда как жвачные процветают в широко открытых саваннах, которые сегодня преобладают в некоторых частях Восточной Африки. Летопись окаменелостей травоядных точно следует за меняющейся средой, а изменения в представлении этих групп отслеживают долгосрочное расширение пастбищ.
Около 1 миллиона лет назад окаменелости показывают сдвиг в структуре питания сообщества млекопитающих, который невозможно объяснить только расширением пастбищ. Численность нежвачных животных, которые доминировали в восточноафриканских экосистемах, резко сократилась. Это соответствует записям о морской пыли, предполагающим, что в регионе наблюдались импульсы засухи климата, которые особенно сильно ударили по нежвачным животным, поскольку они зависели от надежного доступа к поверхностным водам, а это означает, что многие виды могли исчезнуть вместе с реками и озерами, от которых они зависели. Кроме того, стратегия конвейерного питания нежвачных животных основана на доступе к обильной растительности, количество которой сократилось бы в периоды засухи.
Глядя вперед
Авторы не обвиняют предыдущих исследователей в том, что они так сильно полагаются на аналогии с современными африканскими экосистемами, подчеркивая, что исследование такого масштаба стало возможным только недавно.
«Палеонтология вступила в эпоху больших данных», - сказала Фейт. Соавтор и доцент Университета штата Колорадо Эндрю Дю добавил: «Собрав большие комплексные наборы данных, мы теперь можем задавать важные вопросы, которые принципиально отличаются от тех, которые задавались в прошлом. Мы можем исследовать более масштабные закономерности и динамику, которые несомненно, повлияли на ход эволюции человека».