氣候如何塑造人類進化?

氣候變化會影響人類進化?自上世紀20年代開始,人們就開始懷疑氣候變化對人類進化可能起到了關鍵作用。那時,有科學家提出,更加乾燥的環境可能是導致早期人類開始用兩隻腳走路以適應大草原上的生活。但由於一直以來具有代表性的古氣候數據數量有限,使得這種關聯一直難以得到證明。

(示意圖源:互聯網)

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最近,一項發表在《自然》雜誌上的新研究利用一個前所未有的環流模型對過去200萬年間的地球氣候進行了模擬。具體來說,新研究探討了由地球的天文運動所帶來的長期氣候波動,會如何創造出攪動人類進化的環境條件。

當我們的地球受到其他行星的推拉時,其傾斜度和軌道形狀會發生改變,進而地球氣候也會改變。例如,地球的傾斜度會以4萬1000年的週期振盪,影響著季節的強度和熱帶地區的降雨量;在長達10多萬年的週期裡,地球會從一個偏圓形的軌道變成一個更偏橢圓的軌道,更圓的軌道能帶來更多的陽光和更長的夏天,而偏橢圓的軌道會減少陽光,可能導致冰川形成時期。

模擬結果表明,溫度和其他行星條件會影響早期人類的遷徙,並可能在大約30萬年前促成了現代人的出現。這一結果為氣候變化參與塑造了人類進化的說法提供了明確的證據。

在模擬條件中出現的古人類

研究人員用一台超級電腦運行了一個包含了這些天文變化的模擬,重建了在過去幾百萬年間,溫度和降雨可能如何影響人類的可用資源。他們將模擬結果與成千上萬的化石記錄和其他考古證據相結合,推算出了智人、尼安德特人、海德堡人、直立人,以及包括匠人和能人這6種人類物種在模型中出現的所有地點和時間。

儘管這些不同的古人類物種所喜歡的氣候環境有所不同,但他們的棲息地都對地軸的擺動、傾斜和軌道偏心度等天文變化所引起的氣候變化做出了回應。為了檢驗氣候變化與人類棲息地之間的聯繫,研究人員將化石年齡像洗牌一樣打亂,如果過去氣候變化不會影響到古人類生活的地點和時間,那麼應該會得到相同的棲息地。

模擬產生了海量的數據,通過分析這些數據,研究人員發現當使用被打亂的化石年代和真實的化石年代時,智人、尼安德特人和海德堡人這3個最近的古人類群體的棲息地模式會出現顯著差異。這表明,至少在過去50萬年裡,氣候變化的真正順序在決定不同的古人類群體生活在哪裡以及他們的遺骸在哪裡被發現上起到了重要作用。

接著,研究人員開始著手解決下一個問題是,不同人類物種的棲息地是否在空間和時間上存在重疊。他們研究了5種主要的古人類群體的數據,發現在大約200萬年前到100萬年前之間的早期非洲古人類更喜歡穩定的氣候條件,這將它們限制在相對狹窄的可居住區域。在大約80萬年前的一次重大氣候轉變之後,使得海德堡人適應了更廣泛的食物資源,從而讓他們成了“全球流浪者”,抵達了歐洲和東亞的偏遠地區。

過去,一些科學家就提出海德堡人可能在全球範圍內產生了許多其他物種,包括歐亞大陸的尼安德特和非洲某地的智人。新的模型表明,海德堡人在全球分佈是有可能的,因為更偏橢圓的軌道創造了更潮濕的氣候條件,使得海德堡人可以更廣泛地遷移。從模擬結果來看,海德堡人大約是在70萬年前開始擴大棲息地的,尼安德特人和丹尼索瓦人可能是在大約50萬至40萬年前自海德堡人的歐亞分支進化的,智人則可以追溯到大約30萬年前南部非洲晚期的海德堡人。這與近期從遺傳數據或對人類化石形態差異的分析中得出的估計非常相似。
新的方法、新的見解

這些結果是通過使用超級電腦Aleph實現的。Aleph連續運轉了6個月,完成了迄今為止最長的綜合氣候模擬。這些模擬所產生的結果或許能為人類物種是在哪裡出現以及如何出現提供新的見解。

古人類學仍有許多存在爭論的問題,雖然新的結果不太可能終結這些爭論,但這項研究清晰地表明,經過充分驗證的氣候模型在解決人類起源的基本問題上具有重大價值。研究人員認為,古人類學界應該更加充分地利用這種連續的古氣候模型的模擬潛力。

新的研究為證明氣候在人類的進化中發揮了重要作用提供了證據,它表明我們之所以成為現在的我們,是因為我們在數千年的時間裡成功適應了過去氣候的緩慢變化。當然,我們還需要更多的證據來證明天文週期會影響人類祖先的軌跡。接下來,研究人員計劃將運行更大的、整合了基因數據的模型◆

(據互聯網)

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