Гипотеза саванны возвращается…
Тема роли саванн в эволюции человека обсуждается уже почти 90 лет. (Думаю, не нужно объяснять, что речь идет в первую очередь о причинах, по которым наши далекие предки стали прямоходящими). После описания Ардипитека рамидуса в 2009 г., казалось бы, «саванная гипотеза» резко сдала позиции. Не тут-то было.
Авторы свежей статьи в Nature приводят новые убедительные (?) данные в пользу старой доброй гипотезы.
Полагают, что LCA (Last Common Anсestor, последний общий предок человека и шимпанзе) был полу-древесным существом и обитал в лесах. 5-8 миллионов лет назад произошло глобальное похолодание; в результате во много раз сократились территории, занятые лесами. Согласно гипотезе саванны, именно тогда древнейшие гоминидыГоминиды в "классическом" смысле - семейство прямоходящих приматов, включающее людей и их ископаемых предшественников. были вынуждены «слезть с дерева» и перейти к наземной жизни на открытых пространствах. Тут и пришлось начать ходить на двух. Кроме того, изменился рацион, да и вообще весь образ жизни, перестроилась терморегуляция, повысилась выносливость и т.д. и т.п.…
Впервые гипотезу саванны сформулировал в 1925 году Раймонд Дарт, описавший Австралопитека африканского. С тех пор эта гипотеза пережила различные метаморфозы; однако в последнее время, как уже сказано выше, была не в чести…
Связано это во многом с серией публикаций, посвященных Ардипитеку рамидусу, вышедших в журнале Science в конце 2009 года. Авторы описания нового вида детальнейшим образом реконструировали ландшафты, в которых обитал Ардипитек. По их данным выходило, что ардипитеки жили в достаточно закрытых местообитаниях, с большим количеством деревьев и зарослей… Являясь при этом уже вполне прямоходящими существами, ардипитеки и не думали перебираться в саванны.
Заметим, что эти выводы команды Т.Уайта уже подвергались сомнениям.
Авторы нового исследования решили выяснить, как менялся характер растительности в экосистемах Восточной Африки в течение последних 6-7 миллионов лет. В качестве источника информации в очередной раз выступили стабильные изотопы углерода, содержащиеся в почве. Если вкратце, исследователи изучили связь между содержанием изотопов углерода в почвах и степенью «лесистости» в тропических широтах. А затем использовали эти данные, чтобы оценить площадь лесного покрова в местообитаниях древних гоминид.
Не так давно мы уже писали о том, как данные о стабильных изотопах углерода используются в палеоантропологических исследованиях (речь шла об изучении диеты парантропов).
Напомним, что у растений существуют два разных типа фотосинтеза - т.н. С3- и C4-тип. С3- и С4-растения отличаются соотношением содержащихся в них изотопов углерода 12С и13С. В частности, деревья и кустарники – для которых характерен C3-фотосинтез – накапливают больше изотопов углерода 12С, чем травянистые растения саванн (для которых типичен С4-фотосинтез). Соответственно, различается соотношение 13C/12C в почвах, на которых эти растения произрастают. Поэтому по содержанию стабильных изотопов углерода в почве (в том числе, в древней почве) можно определить, какого рода местность здесь когда-то была – лесистая или открытая.
Конечно, не всё так просто.
Ведь трава растет и в лесу, а деревья встречаются и на равнинах. На изобилие травянистых растений в лесистой местности влияют влажность, температура и т.д.. Авторы исследования постарались учесть все основные факторы. С этой целью были проанализированы сведения о содержании 12C и 13C в 76 поверхностных горизонтах Кении, Эфиопии, Малайзии, Ботсваны, Замбии, Австралии и Бразилии. Исследователи специально выбрали «девственные», не тронутые (или почти не тронутые) человеком участки национальных парков в разных частях Света.
Изучив весь этот массив данных, авторы разработали метод, позволяющий на основании сведений о стабильных изотопах в почве определять количество покрытой деревьями площади в практически любых тропических экосистемах. Подробно этот метод определения доли лесного покрова (fraction of woody cover – fwc ) описан в приложении к статье.
Затем авторы применили разработанную методику к 1300 образцам древних почв из палеоантропологических местонахождений в Восточной Африке - в Эфиопии и Кении. Были выбраны наиболее важные местонахождения, относящиеся к долине реки Аваш (Арамис, Хадар, Гона, Дикика) и области Омо-Туркана (Кооби-Фора, Начукуи, Канапои и т.д.). Эти местонахождения охватывают период от 7.4 млн. лет назад до современности; здесь найдены многочисленные останки гоминид, относящихся к разным этапам эволюции человека. Авторы постарались реконструировать изменения экологии в этих областях в течение всего рассмотренного периода.
В статье, помимо прочего, даются точные определения «лесу», «лесистой местности», «степи» и т.п.:
Лес (Forest) - непрерывный массив деревьев по крайней мере 10 м высотой, с перекрывающимися кронами, с лесным покровом более 80% площади.
Лесистая местность (Woodland) – открытый массив деревьев не менее 8 м высотой с лесным покровом более 40% площади….
Облесенная степь (Wooded grassland) – земля, покрытая травой и др. растениями, с лесным покровом от 10% до 40% площади.
Степь (Grassland): земля, покрытая травой и др. растениями, с лесным покровом менее 10%.
Результаты исследования
В целом: для более чем 70% образцов древней почвы доля лесного покрова составляет менее 40% (т.е. более 70% - это степи и облесенные степи). А доля лесов крайне мала, менее 1%!
Более детальная картина такова:
- Поздний миоцен – ранний плиоцен (7.4 - 4.4 млн л. н. - время существования ранних гоминид): в Восточной Африке преобладает относительно редкий лесной покров; доминируют открытые ландшафты. Что самое интересное: местность Арамис (то самое местонахождение, где обнаружили Арди – знаменитый скелет ардипитека!) характеризуется степями и облесенными степями.
- Средний плиоцен – увеличение площади, покрытой лесами (происходит в районе 3,6 млн. лет назад; как раз в это время по Эфиопии гуляют афарские австралопитеки). Для основной части почв характерно 40–60% лесного покрова. Вот так. Увеличение лесистости совпадает с окончательным переходом гоминид к прямохождению.
- Переход от плиоцена к плейстоцену – в это время леса снова отступают. В течение плейстоцена доля открытых пространств достигает максимума (примерно 1.8 млн. л.н.). Это событие, правда, происходит в разных областях не одновременно: например, лесистая местность в долине Омо сохраняется дольше, чем в области Туркана. После 1.9 млн. л.н. ландшафты, покрытые деревьями более чем на 50%, практически исчезают. Всё это связано, видимо, с глобальными и региональными климатическими изменениями. В долине реки Аваш лесистые ландшафты отсутствуют весь плейстоцен; ряд важных местонахождений показывает менее 10% лесного покрова. Как раз на фоне всего этого появляется род Homo; растет мозг, зубы уменьшаются, ноги удлиняются и т.д.
Резюме авторов статьи
Тропические саванны были представлены в Восточной Африке (в местообитаниях гоминид) в течение всех последних 6 миллионов лет; при этом преобладали всё-таки облесенные саванны, а не совсем открытые. Температура поверхности почвы на открытых пространствах была существенно выше, чем в близлежащих лесистых местностях (разница до 25 градусов). Вероятно, такой перепад температур при перемещении из леса в степь явился причиной определенных физиологических и поведенческих адаптаций у ранних гоминид.
Полученные данные не противоречат классической гипотезе о том, что переход к прямохождению (а также и иные эволюционные новшества) связаны с выходом ранних гоминид из лесов в саванны Африки. По крайней мере, для двух чрезвычайно важных восточноафриканских областей это так.
Повторим интересный вывод (который не фигурирует в популярных пресс-релизах, появившихся в СМИ): согласно результатам исследования, оба вида ардипитеков – рамидус и кадабба – обитали в более открытых ландафтах, чем их потомки - австралопитеки, для которых характерны более лесистые ландшафты как в области Ома-Туркана, так и в долине реки Аваш.
Крайне любопытно, что ответит на эту публикацию первооткрыватель ардипитека Тим Уайт, который ранее по подобному поводу писал, цитирую:
«В нашей работе мы представили весь соответствующий физический и биологический материал, включая структурную геологию, геохронологию, седиментологию, геохимию почвы, палеофлору, тафономию, земных беспозвоночных, мелких млекопитающих и птиц. Мы также провели детальный анализ останков крупных млекопитающих, так же как их экоморфологию, диету, и изотопный состав зубной эмали, в том числе непосредственно для Ardipithecus…
Мы заключили, что экологические условия в Арамисе представляли собой мозаику, безусловно, включавшую и саванну, ОДНАКО среда обитания Ардипитека была сосредоточена именно в лесистой местности».
Источник:
См. также:
