Μια νέα μελέτη που συνδυάζει κλιματικά δεδομένα με απολιθωμένα αρχεία μεγάλων θηλαστικών που έζησαν σε ολόκληρη την Αφρική κατά τα τελευταία 4 εκατομμύρια χρόνια θέτει υπό αμφισβήτηση μια μακροχρόνια υπόθεση ότι οι επαναλαμβανόμενες αλλαγές στο κλίμα λειτούργησαν ως κύριοι παράγοντες εξελικτικής αλλαγής στα θηλαστικά, συμπεριλαμβανομένων των προγόνων του ανθρώπου.
Η μελέτη που δημοσιεύεται στο περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences, δίνει μια σύνθεση της περιβαλλοντικής μεταβλητότητας σε ολόκληρη την αφρικανική ήπειρο κατά τη διάρκεια της Πλειο-Πλειστόκαινου, μιας περιόδου στην ιστορία της Γης που καλύπτει περίπου τα τελευταία 5 εκατομμύρια χρόνια και περιλαμβάνει την τελευταία εποχή των παγετώνων πριν από περίπου 20.000 χρόνια.
Η μελέτη διαπιστώνει ότι η περιβαλλοντική μεταβλητότητα κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου αντανακλά τις αλλαγές στην τροχιά και τον προσανατολισμό της Γης σε σχέση με τον ήλιο, όπως προβλέπεται από ένα φυσικό φαινόμενο γνωστό ως κύκλοι Milankovic. Αυτοί οι κύκλοι εκθέτουν τον πλανήτη μας σε διαφορετική ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας, με αποτέλεσμα καλά τεκμηριωμένες, κυκλικές επιδράσεις στο κλίμα της Γης σε διάφορες συχνότητες.
Οι ερευνητές παρατήρησαν μια μακροχρόνια τάση αύξησης της περιβαλλοντικής μεταβλητότητας σε ολόκληρη την Αφρική που αποδίδεται στις διακυμάνσεις του παγκόσμιου όγκου των πάγων και της θερμοκρασίας των ωκεανών. Τα αποτελέσματα δεν έδωσαν, ωστόσο, σημαντική συσχέτιση μεταξύ της περιβαλλοντικής μεταβλητότητας και των ρυθμών δημιουργίας ή εξαφάνισης των ειδών, γεγονός που υποδηλώνει ότι η περιβαλλοντική μεταβλητότητα και η εναλλαγή των ειδών μπορεί να μην συνδέονται στενά, μια άποψη που έχει συζητηθεί ευρέως στην επιστημονική κοινότητα.
Η ιδέα ότι οι μακροχρόνιες τάσεις προς ένα υγρότερο ή ξηρότερο κλίμα μπορεί να αποτέλεσαν μοχλό της ανθρώπινης εξέλιξης χρονολογείται από την εποχή του Κάρολου Δαρβίνου, σύμφωνα με τον πρώτο συγγραφέα της εργασίας, Andrew Cohen, διακεκριμένο καθηγητή του Πανεπιστημίου της Αριζόνα στο Τμήμα Γεωεπιστημών και στο Τμήμα Οικολογίας και Εξελικτικής Βιολογίας. Μια σημαντική αλλαγή επήλθε στα τέλη της δεκαετίας του 1990, με την εισαγωγή στην επιστημονική κοινότητα της σημαίνουσας υπόθεσης της επιλογής της μεταβλητότητας.
"Η ιδέα εδώ είναι ότι δεν είναι μόνο η κατεύθυνση της κλιματικής αλλαγής που ήταν σημαντική ως κινητήριος μοχλός για την εξελικτική καινοτομία στην καταγωγή των ανθρωποειδών, αλλά η μεταβλητότητα των περιβαλλοντικών και κλιματικών συνθηκών", εξήγησε ο Cohen. "Καθώς οι πρόγονοί μας αντιμετώπιζαν ταχέως μεταβαλλόμενες συνθήκες, αυτή η υπόθεση υποδηλώνει ότι έπρεπε να είναι πιο επινοητικοί και ικανοί να αντιμετωπίζουν πολλά διαφορετικά ενδεχόμενα, γεγονός που με τη σειρά του οδήγησε στην εμφάνιση νέων ειδών, ενώ άλλα εξαφανίστηκαν".
Στην παρούσα μελέτη, οι ερευνητές ανέλυσαν δείγματα που ελήφθησαν από πυρήνες ιζημάτων από πυθμένες λιμνών, ωκεάνιους πυθμένες και χερσαίες εξάρσεις από 17 τοποθεσίες σε ολόκληρη την αφρικανική ήπειρο και τις γύρω περιοχές. Τα περιβαλλοντικά δεδομένα προήλθαν από την ανάλυση αρχείων γύρης, απολιθωμένων φυκών, σκόνης, κεριών φύλλων, ισοτόπων εδάφους και άλλων φυσικών ιδιοτήτων που παρέχουν ενδείξεις για τα είδη της βλάστησης και τις περιβαλλοντικές συνθήκες στην τοποθεσία όπου εναποτέθηκαν. Για να συνδυαστούν δεδομένα από αυτούς τους πολύ διαφορετικούς τύπους αρχείων και να εξαχθεί το υποκείμενο μοτίβο της κλιματικής μεταβλητότητας, ο Cohen δήλωσε ότι η ομάδα έπρεπε να ξεπεράσει μια μεγάλη πρόκληση: πώς να ποσοτικοποιήσει τη μεταβλητότητα και να τη συγκρίνει από τη μια θέση δειγματοληψίας στην άλλη.
"Αυτό δεν είναι τετριμμένο, επειδή έχετε από τη μία πλευρά αρχεία με πράγματα όπως η απολιθωμένη γύρη που σας λένε για το πόσο μεταβλητή ήταν η βλάστηση, άλλα που σας λένε για τη μεταβολή της στάθμης των λιμνών, άλλα πάλι που σας λένε για τη σκόνη που φυσάει στον ωκεανό", είπε. "Χρειαζόμασταν έναν τρόπο να μην εξετάζουμε απλώς ένα αρχείο, αλλά να στοιβάζουμε όλα αυτά τα διαφορετικά είδη αναφοράς που μας επιτρέπουν να ξεχωρίσουμε τον ρυθμό της μεταβλητότητας".
Για να το πετύχουν αυτό, οι ερευνητές ανέπτυξαν στατιστικές μεθόδους που τους επέτρεψαν να "συγκρίνουν μήλα και πορτοκάλια", εξήγησε ο Cohen, και ανέθεσαν τα σημεία δεδομένων του κλιματικού αρχείου σε "κουτιά" χρονικών περιόδων που αποτελούνται από 20.000, 100.000 και 400.000 χρόνια. Αφού τυποποιήθηκαν τα μεμονωμένα σύνολα δεδομένων των βαθμολογιών μεταβλητότητας σε κάθε κάδο, η ομάδα μπορούσε στη συνέχεια να τα "στοιβάξει" και να υπολογίσει ένα μέσο ποσό μεταβλητότητας για κάθε χρονική περίοδο.
Στη συνέχεια, τα κλιματικά δεδομένα συγκρίθηκαν άμεσα με το αρχείο απολιθωμάτων μεγάλων θηλαστικών -- κυρίως βοοειδών, μιας οικογένειας που περιλαμβάνει αντιλόπες και άλλα μεγάλα φυτοφάγα -- από την ανατολική Αφρική. Οι ερευνητές επικεντρώθηκαν στα μεγάλα φυτοφάγα κυρίως επειδή τα απολιθώματα από τους προγόνους του ανθρώπου είναι πολύ σπάνια για να είναι χρήσιμα σε μια τέτοια προσέγγιση.
"Δεν θα πω ότι θα μπορούσατε να χωρέσετε όλα (τα απολιθώματα των ανθρωποειδών) σε ένα κουτί παπουτσιών πια, αλλά δεν είναι ακόμα τόσο συνηθισμένα", δήλωσε ο Cohen, "έτσι αποφασίσαμε να εξετάσουμε άλλους οργανισμούς με καλύτερο αρχείο απολιθωμάτων, επειδή δεν υπάρχει κανένας λόγος να πιστεύουμε ότι μόνο οι στενότεροι συγγενείς μας, οι πρόγονοί μας ανθρωποειδείς, θα πρέπει να επηρεάζονται από την κλιματική αλλαγή και τη μεταβλητότητα.
"Αν η κλιματική μεταβλητότητα αποτελεί σημαντικό παράγοντα στην εξέλιξη, θα έπρεπε να αποτελεί παράγοντα και για την εξέλιξη και άλλων μεγάλων θηλαστικών", πρόσθεσε. "Σκεφτείτε, για παράδειγμα, τις πολικές αρκούδες και πώς επηρεάζονται από την τρέχουσα κλιματική αλλαγή".
Οι συγγραφείς χρησιμοποίησαν μια μέθοδο δανεισμένη από τη σύγχρονη πληθυσμιακή βιολογία των άγριων ζώων για να λάβουν υπόψη τους μια προκατάληψη που ταλαιπωρεί εδώ και καιρό τους παλαιοντολόγους: την εγγενή ελλιπή καταγραφή των απολιθωμάτων, την οποία ο δεύτερος συγγραφέας της μελέτης, Andrew Du, απεικονίζει με ένα μπλοκ ελβετικού τυριού. Αν κάποιος τρυπούσε ένα δείγμα πυρήνα μέσα στο τυρί, θα είχε κενά από το σημείο όπου ο πυρήνας χτύπησε μια τρύπα στο τυρί. Παρομοίως, το αρχείο απολιθωμάτων ενός είδους έχει κενά - χρονικές περιόδους κατά τις οποίες δεν έχουν βρεθεί απολιθώματα - διανθισμένες με περιόδους κατά τις οποίες υπάρχουν απολιθώματα. Αυτό καθιστά πολύ δύσκολο να προσδιοριστεί ακριβώς πότε ένα είδος εμφανίστηκε στο αρχείο απολιθωμάτων και πότε εξαφανίστηκε.
Για να παρακάμψουν αυτόν τον περιορισμό, οι Du εφάρμοσαν μια τεχνική γνωστή ως σύλληψη, σήμανση και επανασύλληψη, η οποία χρησιμοποιείται συχνά από τους βιολόγους άγριας ζωής όταν ερευνούν πληθυσμούς ζώων: Αφού συλληφθεί ένα ζώο, σημαδεύεται για την αναγνώρισή του και απελευθερώνεται πίσω στη φύση. Κατά τη διάρκεια μιας μεταγενέστερης έρευνας, οι επιστήμονες συγκρίνουν την αναλογία των ζώων που έχουν επισημανθεί με τα ζώα που δεν έχουν επισημανθεί. Εφαρμόζοντας στατιστικές, αυτό τους επιτρέπει να πάρουν μια ιδέα για το μέγεθος και τη δομή του πληθυσμού στο σύνολό του.
Ο Du, επίκουρος καθηγητής στο Τμήμα Ανθρωπολογίας και Γεωγραφίας του Πολιτειακού Πανεπιστημίου του Κολοράντο, εξήγησε πώς λειτουργεί η τεχνική στα απολιθωμένα συστήματα.
"Ας πούμε ότι βλέπουμε την εμφάνιση ενός νέου είδους στο αρχείο απολιθωμάτων κατά την πρώτη χρονική περίοδο, στη συνέχεια βρίσκουμε ένα διαφορετικό απολίθωμα από το ίδιο είδος κατά τη δεύτερη χρονική περίοδο, μας διαφεύγει κατά την τρίτη χρονική περίοδο, αλλά το βλέπουμε ξανά κατά την τέταρτη χρονική περίοδο", είπε. "Αυτό που μας λέει είναι ότι παρόλο που δεν είδαμε το είδος στην τρίτη χρονική περίοδο, ξέρουμε ότι υπήρχε. Αυτό μας δίνει μια ιδέα για την ποιότητα του αρχείου απολιθωμάτων κατά τη διάρκεια ορισμένων χρονικών περιόδων και μπορούμε να λάβουμε υπόψη μας αυτή την ποιότητα όταν εκτιμούμε τα ποσοστά εξαφάνισης και εξαφάνισης των ειδών".
Η συγκέντρωση όλων αυτών των συνόλων δεδομένων επέτρεψε στους ερευνητές να συγκρίνουν τα πρότυπα της περιβαλλοντικής μεταβλητότητας και τη σχέση της με την προέλευση των ειδών θηλαστικών και τα ποσοστά εξαφάνισης.
"Συνολικά, υπήρξε μια μακροπρόθεσμη τάση κατά τα τελευταία 3,5 εκατομμύρια χρόνια αυξανόμενης μεταβλητότητας στο περιβάλλον", δήλωσε. "Η τάση αυτή παρακολουθεί την αυξανόμενη μεταβλητότητα του παγκόσμιου όγκου πάγου και των θερμοκρασιών στην επιφάνεια της θάλασσας γύρω από την Αφρική. Επικαλύπτοντας την τάση αυτή, βρήκαμε μια άλλη τάση: Μόλις μπούμε στις εποχές των παγετώνων, βλέπουμε περισσότερα σκαμπανεβάσματα- οι διακυμάνσεις γίνονται όλο και μεγαλύτερες και μεγαλύτερες, αντανακλώντας την αύξηση και τη μείωση των παγετώνων, και αυτή η μεταβλητότητα παρακολουθεί τους 400.000ετείς κύκλους Milankovic".
Όλο αυτό το διάστημα, το αρχείο απολιθωμάτων για την προέλευση και την εξαφάνιση των ειδών μεταξύ των μεγάλων φυτοφάγων ζώων, καθώς και τα απολιθώματα των ανθρωποειδών, φαίνεται να είναι αποσυνδεδεμένο από αυτές τις τάσεις της κλιματικής μεταβλητότητας. Ενώ οι συγγραφείς αναγνωρίζουν ότι η υπόθεση της επιλογής της μεταβλητότητας θα μπορούσε να εξακολουθεί να είναι σωστή αλλά να λειτουργεί σε διαφορετικές κλίμακες, ελπίζουν να ενθαρρύνουν την επιστημονική κοινότητα να σκεφτεί την υπόθεση της επιλογής της μεταβλητότητας με πιο κριτικό τρόπο, "αντί να την αποδεχτούμε απλώς ως βασική αρχή του τρόπου με τον οποίο εξετάζουμε το αρχείο απολιθωμάτων στην Αφρική, και ιδίως το αρχείο απολιθωμάτων του ανθρώπου", δήλωσε ο Cohen.
"Δεν λέμε ότι η περιβαλλοντική μεταβλητότητα δεν είναι σημαντική για την ανθρώπινη εξέλιξη, αλλά τα δεδομένα που έχουμε συγκεντρώσει επί του παρόντος είναι πολύ ασυνεπή με αυτή την ιδέα", είπε. "Αν η περιβαλλοντική μεταβλητότητα ήταν τόσο σημαντική όσο έχει αποδειχθεί, θα περιμέναμε να δούμε αυτή τη μακροπρόθεσμη τάση αύξησης της μεταβλητότητας να αντικατοπτρίζεται στον εξελικτικό κύκλο εργασιών σε όλα τα είδη ειδών, συμπεριλαμβανομένων των ανθρωποειδών, αλλά απλά δεν το βλέπουμε αυτό".
Ημ/νία καταχώρησης: 13/4/2022
[GR] Greek
[EN] English