Дослідження, опубліковане в журналі Nature міжнародною групою вчених, дає чіткі докази зв'язку між астрономічними змінами клімату та еволюцією людини.
Об'єднавши найбільшу базу даних добре датованих копалин останків і археологічних артефактів з безпрецедентною новою суперкомп'ютерною моделлю, що імітує історію клімату Землі за останні 2 мільйони років, група експертів у галузі моделювання клімату, антропології та екології змогла визначити, за яких умов навколишнього середовища жили стародавні люди.
Вплив зміни клімату на еволюцію людини підозрювався давно, але його було важко продемонструвати через убогість кліматичних даних поблизу місць проживання людських скам'янілостей.
Щоб обійти цю проблему, вчені замість цього досліджували, яким був клімат у їхньому комп'ютерному моделюванні в той час і в тих місцях, де жили люди, згідно з археологічними даними. Це виявило кращі умови навколишнього середовища різних груп гомінінів.
У дослідженні розглядалися такі види гомінідів: Homo sapiens, Homo neanderthalensis, Homo heidelbergensis (включаючи африканські та євразійські популяції), Homo erectus і ранні африканські Homo (включаючи Homo ergaster і Homo habilis). Далі команда вчених шукала всі місця і весь час, коли ці умови виникали в моделі, створюючи змінюються в часі карти потенційних місць проживання гомінідів.
"Незважаючи на те, що різні групи архаїчних людей воліли різні кліматичні умови, всі їх місця проживання реагували на кліматичні зрушення, викликані астрономічними змінами в коливанні земної осі, нахилі та ексцентриситеті орбіти з часовими масштабами в діапазоні від 21 до 400 тисяч років ", сказав Аксель Тіммерманн, провідний автор дослідження і директор Центру фізики клімату IBS (ICCP) Пусанського національного університету в Південній Кореї.
Щоб перевірити надійність зв'язку між кліматом і середовищем проживання людини, вчені повторили свій аналіз, але вік скам'янілостей перетасували, як колоду карт. Якби попередня еволюція кліматичних змінних не впливала на те, де і коли жили люди, то обидва методи призвели б до одних і тих самих місць проживання.
Тим не менш, дослідники виявили значні відмінності в зразках середовища проживання для трьох останніх груп гомінідів (Homo sapiens, Homo neanderthalensis і Homo heidelbergensis) при використанні перетасованих і реалістичних копалин віку. «Цей результат означає, що, принаймні, протягом останніх 500 тисяч років реальна послідовність минулих змін клімату, включаючи льодовикові цикли, грала центральну роль у визначенні того, де жили різні групи гомінідів і де були знайдені їхні останки», - сказав професор Тіммерманн.
"Наступне питання, яке ми вирішили вирішити, полягало в тому, чи перекриваються місця проживання різних людських видів у просторі і часі. Минулі контактні зони надають важливу інформацію про потенційні сукцесії і суміши видів ", - сказав професор Паскуале Райя з Університету Федеріко II в Неаполі, який разом зі своєю дослідницькою групою склав набір даних про людські скам'янілості і археологічні артефакти, використані в цьому дослідженні.
Потім на основі аналізу зони контакту дослідники вивели генеалогічне древо гомінідів, згідно з яким неандертальці і, ймовірно, денисівці сталися від євразійської клади Homo heidelbergensis близько 500-400 тисяч років тому, тоді як коріння Homo sapiens можна простежити до південноафриканської популяції пізнього Homo heidelbergensis близько 300 тисяч років тому.
«Наша заснована на кліматі реконструкція родоводних гомінідів дуже схожа на недавні оцінки, отримані або на основі генетичних даних, або на основі аналізу морфологічних відмінностей в людських скам'янілостях, що підвищує нашу впевненість у результатах», - кажуть вчені.
Нове дослідження стало можливим завдяки використанню одного з найшвидших суперкомп'ютерів Південної Кореї під назвою Aleph.
Розташований в штаб-квартирі Інституту фундаментальних наук в Теджоні, Aleph працював без зупинок більше шести місяців, щоб завершити найтриваліше на сьогоднішній день комплексне моделювання клімату.
«Модель згенерувала 500 терабайт даних, яких достатньо, щоб заповнити кілька сотень жорстких дисків», - сказав доктор Кьюнг-Сук Юн, дослідник з Центру фізики клімату IBS, який проводив експерименти. «Це перша безперервна симуляція з сучасною моделлю клімату, яка охоплює історію навколишнього середовища Землі за останні 2 мільйони років, представляючи реакції клімату на зростання і зменшення крижаних щитів, зміни концентрації парникових газів у минулому, а також помітний перехід частоти льодовикових циклів близько 1 мільйона років тому».
"Досі палеоантропологічна спільнота не використала весь потенціал таких безперервних симуляцій палеокліматичних моделей. Нове дослідження чітко ілюструє цінність добре перевірених кліматичних моделей для вирішення фундаментальних питань про наше людське походження ".
Виходячи за рамки питання про ранні місця проживання людини, а також про час і місце походження людських видів, дослідницька група також розглянула питання про те, як люди могли адаптуватися до різних харчових ресурсів за останні 2 мільйони років.
"Коли ми розглянули дані по п'яти основних групах гомінідів, ми виявили цікаву закономірність. Ранні африканські гомініди близько 2-1 мільйона років тому надавали перевагу стабільним кліматичним умовам. Це обмежувало їх відносно вузькими населеними коридорами. 800 тисяч років тому група, відома під загальним терміном Homo heidelbergensis, адаптувалася до набагато ширшого спектру доступних харчових ресурсів, що дозволило їм стати глобальними мандрівниками, які досягають віддалених регіонів Європи та Східної Азії ", - кажуть вчені.
"Наше дослідження підтверджує, що клімат зіграв фундаментальну роль в еволюції нашого роду Homo. Ми такі, які ми є, тому що нам вдалося адаптуватися протягом тисячоліть до повільних змін клімату ", - сказав професор Аксель Тіммерманн.
Дослідження було опубліковано в журналі Nature.