Розгойдування колиски людства: нові міркування щодо клімату, тектоніки та еволюції людини

Бет Крістенсен та Марк Маслін

Січень 2008 р.

http://www.geotimes.org/jan08/article.html?id=feature_humanity.html

Ми всі цікавимося нашими витоками. Як наші родичі опинилися в цій країні чи місті? Але дехто з нас хоче зазирнути ще далі, щоб зрозуміти наші найдревніші витоки. Звідки з'явилася ця дивна, мисляча гола мавпа? Чому вона почала ходити прямо? І чому в неї є мозок, достатній для обмірковування цих питань?

Авторське право А. Дж. Мандолесі, Американський геологічний інститут. Джерело зображення: Earth Science World Image Bank

Протягом останнього десятиліття було досягнуто прогресу у відповіді на ці запитання, коли палеоантропологи та палеокліматологи об'єднали свої зусилля. Одна з найважливіших дискусій ведеться навколо того, чи тектоніка впливала на клімат, які тоді сталися еволюційні зміни в нашому родоводі, чи клімат і тектоніка викликали еволюційні зміни нарізно. Останнє дослідження, яке було опубліковане в 2007 році в спеціальному випуску журналу "Еволюція людини", є основою нового бачення ранньої еволюції людини. Воно припускає, що тектоніка зробила Східну Африку надзвичайно чутливою до змін клімату. Внаслідок утворення Рифтової долини зміни в глобальному кліматі викликали короткочасні періоди, протягом яких у Східній Африці з'являлися і зникали величезні озера. Ці швидкі зрушення від дуже вологих до дуже сухих періодів, можливо, були екологічним стресом, необхідним, щоб виштовхати наших предків на людський шлях.

Еволюційна теорія про еволюцію гомінінів

Хоча кліматичні або тектонічні зміни впливали на кожну гілку людського еволюційного дерева, ми зосереджуємо увагу на наших ранніх африканських предках протягом останніх 7 мільйонів років. Клімат давно був визначений як одна з причин еволюційних змін. Однак проста картина зміни клімату, яка перетворила ландшафт тропічних лісів на пасовище і, таким чином, завдяки їй ранні гомініни мусили злізти з дерев і почати ходити прямо в новій савані, постає все складнішою. Дві давні гіпотези - гіпотеза примусового зрушення та гіпотеза відбору варіабельності - здається, вже не здатні описати всю історію.

Марк Маслін і Бет Крістенсен

Багато відкладень в палеоозерах, які знаходяться в Східній Африці, мають щорічні нашарування, які показали, що існує багато позарічних варіацій, які можуть бути пов'язані з початком Ель-Ніньо колись 2 мільйони років тому. Виникнення цих варіацій корелює зі змінами в еволюції людини.

Гіпотеза примусового зрушення називає значну зміну клімату від лісу до савани головною причиною змін, які викликали еволюцію виду Homo майже 2,5 мільйони років тому. У 1985 році Елізабет Врба з Йєльського університету в штаті Коннектикут показала значну зміну морфології порожнисторогих - від дібровних / лісових видів до тих, які перебувають в більш відкритих умовах - і зробила переконливий висновок, що збільшення посушливості призвело до утворення масштабних трав'яних пасовищ у південній частині Африки близько 2,7 мільйонів років тому, приблизно в цей час почався великий льодовиковий період у північній півкулі. Гіпотеза визначає перехід від гомінінів, таких як австралопітеки, які тоді жили на деревах, до повністю прямостоячих видів Homo, які краще пристосовані до життя на рівнинах.

Ця ідея зміни клімату, яка викликала морфологічну адаптацію, також є ключовим елементом відповідної "гіпотези савани", ідеї про те, що разюча зміна ландшафту Східної Африки 6 мільйонів років тому призвела до того, що у найближчих гомінінів розвинулася двоногість. До цього часу в тропічних лісах було багато їжі. Однак після цього часу висувається гіпотеза про те, що поширення пасовищ знищило ліс і змусило пристосовуватися. Для примата прямоходіння стало надзвичайно ефективним способом долати великі відстані між джерелами їжі, яка, можливо, стала дефіцитною після зміни рослинності.

Проте історія, мабуть, не така проста, тому що ранні двоногі гомініни, такі як Ardipithecus ramidus або Australopithecus afarensis, були знайдені далеко за межами такої території, як Ефіопія. Гіпотеза савани визначає, що еволюція гомінінів відбувалася спочатку в Східній Африці з подальшою міграцією. Але стосовно історичних скам'янілостей, настільки рідкісних і важкодоступних, практично неможливо підтвердити, чи дійсно зміна ландшафту Східної Африки призвела до того, що наші предки випрямилися і почали ходити.

Інша проблема полягає в тому, що пасовища існували задовго до великих еволюційних змін у лінії гомінінів (8 мільйонів років тому в Східній Африці, 7 мільйонів років тому в Центральній Африці, 5 мільйонів років тому на півдні Африки), як показали Лоік Сегален і з колегами з університету П'єра і Марії Кюрі в Париж. Проте з того, що трави стали переважаючими в цьому ландшафті набагато пізніше, Сегален зробив висновок, що рання присутність цих трав дозволила провести експерименти та адаптації, які могли бути використані пізніше, коли пасовища почали домінувати в екосистемі. Таким чином, схоже, що, коли з'явилися луки, гомініни скористалися новими можливостями, однак лише появи пасовищ, можливо,було недостатньо для того, щоб викликати двоногість (або основний цикл нових видів гомінінів).

На відміну від ідеї важливої однонаправленої зміни клімату, яка веде до значних еволюційних змін, суть гіпотези примусового зрушення і гіпотеза мінливості добору вимагає змін клімату за набагато коротший проміжок часу і без послідовного тиску в тому ж напрямку. Вона стверджує, що драматичні та часті зміни клімату призвели до адаптації, яка дозволила людям справлятися з широким спектром умов навколишнього середовища. Ці часті кліматичні зміни, таким чином, призвели до того, що гомініни розвивали способи кращого пристосування до мінливого середовища. Дійсно, скам'янілості показують два методи, прийняті різними видами гомінінів: збільшення мозку, щоб мислити і справлятися з екологічними напруженнями, і масивні щелепи щоб їсти будь-що, незалежно від умов.

Марк Маслін і Бет Крістенсен

Найбільш ранні виявлені в Африці гомінінові скам'янілості, розташовані уздовж Східно-Африканського Рифту, який тягнеться на  6000 кілометрів з  півночі на південь і на 600 кілометрів зі сходу на захід.

Прикладом такої швидкої зміни клімату є південні коливання течії Ель-Ніньо (ENSO), які в даний час істотно впливають на клімат Східної Африки. Проте для того, щоб бути сильним, ЕНSО треба мати сильну атмосферну циркуляцію на сході-заході під назвою Циркуляція Уолкера. Близько 2 мільйонів років тому Циркуляція Уолкера посилилася до сучасного рівня і змогла покласти початок ENSO. Це могло привести до екстремальних річних змін в місцевому і регіональному кліматі від 2 млн. років тому і далі, що корелює з першою появою людини прямоходячої і останньої появи африканських австралопітеків. Інший приклад - періодична екстремальна зміна клімату, яка може виникати через нутації осі обертання Землі та нутації осі навколосонячної орбіти. Геологам відомо протягом багатьох десятиліть, що орбітальні нутації призводять до виникнення і зникнення льодовикові періодів, але тепер ми розуміємо, що це може мати також сильний вплив на тропічний клімат. Відмінна стратиграфія, доступна для східно-африканських об'єктів, дозволила дослідникам документувати зв'язок між орбітальними нутаціями та древніми озерами.

Безсумнівно, швидкі зміни клімату відігравали важливу роль в утворенні видів, викликаючи адаптивні реакції на серйозні зрушення у доступі до води та супутні зміни в екосистемах. Початок циркуляції Уолкера наприкінці пліоцену, схоже, змінив відповідь по всьому континенту. Наприклад, в південній частині Африки переважання змішаних лісів над саваною, наявні в пліоцені, замінюється в той час системою, де домінують трав'янисті рослини, як показали Філ Хоплі і його колеги з Університетського коледжу в Лондоні в Сполученому Королівстві. Недавні дослідження також підкреслюють екстремальні зміни клімату в Східній Африці та стійкі кореляції з морфологічними змінами в гомінінах. Наприклад, Крістофер Кампісано зі Смітсонівського національного музею природної історії у Вашингтоні, округ Колумбія, і Крейг Фейбелl з Університету Рутгерса в Нью-Джерсі пов'язують морфологічні зміни австралопітека афарского і посушливість близько з 3,15 млн. до 2,95 млн років тому, яку доводять численні температурні реконструкції. І Крістофер Лепре з Рутгерса і його колеги демонструють високу мінливість кліматичних коливань в час виникнення Homo erectus 1,6 мільйона років тому.

Формування Східно-Африканського рифту, можливо, спричинило кліматичні зміни, які викликали еволюцію людини.

Однак ми швидко зрозуміємо, що зовсім швидко те, що ми раніше розглядали як кліматичні особливості, могло, насамперед, бути викликано тектонічними змінами. Отже, ми повинні враховувати тектонічне зрушення - у формі зростання найбільш мінливого рельєфу в Африці.

Тектоніка та виникнення колиски

Камбіс Камрані: Anthropology.net

Утворення Східно-Африканського Рифту, можливо, спричинило кліматичні зміни, які призвели до еволюції людини.

Недавні дослідження показують, що тектоніка змінює місцевий клімат, особливо в Східній Африці. Формування Східно-Африканської Рифтової долини від 10 мільйонів до 5 мільйонів років тому назавжди змінило ландшафт і клімат Африки і, здається, напрямок еволюції людини. Менш ніж за 5 мільйонів років Східна Африка перейшла від відносно рівнинної місцевості з великою кількістю тропічних лісів до регіону з екстремальною топографією. Коли виник рифт, сформувалася область гір, плато і глибоких рифтових долин, створивши так звану колиску людства.

Нове сформоване плече Східного Рифту, або гірський хребет, заважав проникненню вологого повітря з Індійського океану через Східну Африку і суттєво висушило іншу сторону гір. Ця комбінація топографії та посушливості змінила рослинність, визначивши клімат, який варіюється від зливового лісу до чагарників пустелі за рифтом. На місцевому рівні, Рхонда Куїнн з Рутгерса і його колеги, показали, що в Кубі Фора в Кенії злаки з'явилися пізніше, ніж в решті частин регіону, ймовірно, через тектонічні зміни, які змінили місцеву гідрологію. Якщо не враховувати тектонічні зміни та еволюцію Східно-Африканського Рифту, осадові відкладення в цій області можуть бути неправильно витлумачені, як насамперед, викликані глобальними змінами клімату. У регіональному масштабі вплив тектоніки також не є простим. Це чітко проілюстровано великими озерами Східної Африки, які виникли, коли виник Східно-Африканський Рифт.

Ми знали, що підняття гірських хребтів викликало на якийсь час зміну посушливості, але зв'язок між прецесією орбіти, тропіками і наявністю вологи в Східно-Африканській рифтовій долині є новим і доволі цікавим. Він також проливає світло на можливі причини змін в еволюції гомінінів.

Пульсуючі зміни клімату, - об'єднана теорія

Тоді потрібна гіпотеза, яка поєднає тектонічний вплив з мінливістю клімату, об'єднає орбітальну прецесію та нову топографію. Розглянемо гіпотезу про пульсуючу зміну клімату, запропоновану Мартіном Трафтом з Потсдамського університету в Німеччині та Марком Масліном.

Сьогодні в північній частині Кенії вода зустрічається рідко, і ця вода, яку ми бачили під час недавньої експедиції до Сугутської долини, зникла протягом двох днів. Дослідники використовувати вертольоти, щоб добратися до місця.

Обидві фотографії Марка Масліна та Бет Крістенсен

Протягом останніх 3 мільйонів років Східно-Африканська Рифтова долина стала більш засушливою, але ми тепер знаємо, що ця довгострокова тенденція була розділена короткими епізодами чергування періодів крайньої вологості та посушливості. Використовуючи детальні аналізи та чудову стратиграфію, Джон Кінгстон з університету Еморі в Джорджії та його колеги встановили екстремальні зміни рівня озер у басейні Барино в Кенії в період між 2,7 і 2,5 мільйонами років у прецесійному масштабі (приблизно 21 000 років).

Такі періоди екстремальної зміни клімату сталися три рази за останні 3 мільйони років. Трат та його колеги припускають, що кожен з цих періодів збігся з великою глобальною зміною клімату, протягом якого Східна Африка стала більш локальною, чутливою до орбітального впливу у прецесійних масштабах. Це призвело до швидкого переходу від вологих до сухих умов, оскільки вологість тропіків поперемінно наступала або зникала ​​в Рифтовій долині залежно від орбітальних конфігурацій. Ці періоди "пульсуючої зміни клімату" характеризуються прецесією - вимушеним виникненням і зникненням великих, глибоких озер у Східно-Африканській Рифтовій долині. Ці озера були величезними та глибокими - їх площа понад 1000 квадратних кілометрів і глибина понад 300 метрів. Трат та його колеги продовжують цю роботу над великими палеоозерами, знайденими в Сугутській долині в північній частині Кенії, намагаючись встановити, як швидко ці великі озера виникали і зникали. Їхні результати показують, що масштаб палеоозера Сугута вражає - лише з 13 000 до 10 000 років тому озеро мало глибину 300 метрів і площу 1600 квадратних кілометрів.

Показово, що протягом останніх 3 мільйонів років такі періоди зосереджені в часи великих глобальних кліматичних переходів, таких як інтенсифікація льодовиків північного півкулі 2,7 мільйони років тому, початок циркуляції Уолкера 2 мільйони років тому і середина плейстоценовой революції 1 мільйон років тому - під час яких льодовикові періоди ставали більш інтенсивними та довшими. Ці періоди пульсуючої мінливості клімату, можливо, стали каталізатором еволюційних змін і викликали утворення основних видів та розповсюдження ссавців та гомінідів в Африці. Зокрема різноманітні види гомінідів виникали і вимирали під час періодів найбільших змін клімату. Хоча цей показник становить менше чверті загального періоду найбільших змін Східно-Африканського клімату або пульсуючої мінливості клімату, 12 з 15 відомих видів гомінідів виникли від 5 мільйонів до 500 000 років тому.

Марк Маслін і Бет Крістенсен

Незважаючи на посушливість сучасної Східної Африки, у минулому більша частина регіону була покрита великими озерами, які виникали й зникали. Багато які з цих палеоозер співвідносяться з основними етапами еволюції людини. Одним із завдань нещодавньої експедиції в Сугутську долині було картографування древньої берегової лінії озера, такої, як зображена тут.

Таким чином, факти, здається, змушують нас вважати, що не тільки різкі зміни клімату викликають еволюційні інновації, але що пульсуюча мінливість клімату є механізмом управління періодами інновацій, наслідком чого є орбітальний вплив на швидкі зміни клімату, розділені періодами відносно невеликих змін амплітуди. Крім того, дані свідчать, що подібні зміни клімату ніколи не мали б такого ж надзвичайного ефекту, якби не такі тектонічні зрушення, як утворення Східно-Африканського Рифту.

Таким чином, тектоніка може розглядатися як випадкове втручання в історію людства, яке дозволило тропічним змінам вологості, викликаним орбітальним впливом, стати потужним механізмом впливу на наш еволюційний шлях. Місцеві кліматичні реакції на ці тектонічні зміни, імовірно, посилилися початком циркуляції Уолкера та модулювалися викликаними нутацією вимушеними варіаціями наявності вологи, принаймні у Східній Африці. Результатом стало таке утворення видів, яке здається, було і раніше, можливо, навіть насамперед у Східній Африці, ніж у більш стабільних південних регіонах Африки. Проте клімат Південної Африки не є чітко визначеним для пізнього кайнозою, і ми лише зараз починаємо збирати детальну історію цього складного регіону. Гіпотеза "пульсуючої кліматичної мінливості", таким чином, об'єднує кліматичну мінливість з основними кліматичними подіями та дає потенційне пояснення швидким еволюційним інноваціям протягом цього періоду часу. Чи є це безпосередньою підставою для утворення видів в Східній Африці, а пізніше міграції з Африки, як і раніше, залишається головним питанням.

Крістенсен є доцентом з екологічних досліджень в Університеті Адельфі в Нью-Йорку та позаштатним ученим в Інституті геофізики, факультету геологічних наук Джексона в Техаському університеті. Вона зацікавилася цією темою після плавання за Програмою Океанічного Буріння, етап 175, яке проводилося вздовж західного схилу центральної частини південної частини Африки. Маслін є професором палеокліматології в Університетському Коледжі Лондона у Великобританії. В даний час він директор Інституту навколишнього середовища університету та завідувач кафедри географії. Його запросили до співпраці з Мартіном Траутом та Манфредом Стрекером в дослідницькій програмі Кенії в університеті Потсдама, що дозволило йому задовольнити свій давній інтерес до походження людини.

Тектонічні гіпотези еволюції людини

М. Роях Гані і Нахід Д. С. Гані

http://www.geotimes.org/jan08/article.html?id=feature_evolution.html

Січень 2008

Приклад рослинності в Східній Африці

М. Роях Гані і Нахід Д. С. Гані

М. Роях Гані і Нахід Д. С. Гані

Нинішня рослинність Східної Африки є результатом підйому Африканської стіни між 7 і 2 мільйонами років тому.

Близько 7 мільйонів років тому земля в Східній Африці почала швидко підніматися, і життя на Землі зробило різкий поворот. Жива істота почала еволюціонувати в таку форму, яка в кінцевому підсумку запанує над світом.

Насправді, питання виникнення та розвитку людини невід'ємне від інтелекту. Але одне стало достатньо зрозумілим: тектоніка була повністю відповідальною за еволюцію людства.

Будь-яке обговорення еволюції життя починається з Чарлза Дарвіна, і еволюція людини не є винятком. Більше століття тому Дарвін побачив зв'язок між африканською аридною саваною та еволюцією людини, ідея  згодом стала відомою як "гіпотеза савани". Але все ж  у своїй оригінальній теорії природного відбору Дарвін применшив роль природного середовища як механізму еволюції, заявляючи замість цього, що природний відбір може призвести до еволюційних змін при відсутності будь-яких змін у фізичному середовищі або кліматі.

Протягом останнього століття вплив геоморфологічних та кліматичних змін на еволюцію, особливо на еволюцію людини, набув значного прогресу. Тектоніку можна розглядати як першопричину змін Землі та різноманітності ландшафтів, морських пейзажів та пов'язаного з ними клімату Землі. Циклічне роз'єднання та повторне об'єднання суперконтинентів Родінія і Пангея може бути просто пояснено існуванням одного або двох суперплюмів (опуклість аномально гарячої породи на межі ядро-мантія) в мантії. Сьогодні існує лише два суперплюми: один під Африкою та інший під Тихоокеанським регіоном. Можливо, саме цей африканський суперплюм, зрештою,  відповідальний за напрямок  еволюції людини у Східній Африці.

Людство почалося в Африці. Генетичні дані та скам'янілості свідчать, що від 33 до 22 мільйонів років тому почали розвиватися гоміноїди або мавпи - група, що включає гібонів, орангутанів, африканських мавп (шимпанзе та горил) та гомінідів (стародавніх та сучасних людей). Гомініди та африканські мавпи (особливо шимпанзе) тісно пов'язані між собою. Ці дві лінії розділилися між 7 і 4 мільйонами років тому, про що свідчать дані ДНК та скам'янілості. Більшість палеоантропологів погоджується з тим, що цей розділ є найважливішою точкою в еволюції людини, хоча скам'янілості цього періоду є рідкістю. За той час дуже багато змін сталося в Африці.

Розрив

Африканський суперплюм знаходиться під Східною Африкою принаймні останні 45 мільйонів років. Найбільш ранні прояви прямого зростаючого тиску на поверхню гарячої голови плюму знаходяться в північно-східній Африці в Афарскому регіоні, про що свідчить наростання вулканізму приблизно 30 мільйонів років тому. Послідовне зменшення товщини літосфери, твердого зовнішнього шару Землі, надмірне нагрівання та механічне розтягування призвело до розривів у трьох напрямках в Ефіопії та в кінцевому підсумку до виникнення Аденської затоки, Східно-Африканського Рифту та Червоного моря. Виникнення рифту призводить до опускння, що створює рифтові долини, а земна кора пристосовується до цього опускання, піднімаючи плечі рифту по обидві сторони долини. У Східній Африці підняття вузьких рифтових плечей (десятки кілометрів у ширину) накладається на підняття широких куполів (сотні кілометрів в ширину), з'єднаних зі стовпом, який тисне на них знизу. Спосіб і темп цих підйомів у Східній Африці були далеко непростими.

За останні 30 мільйонів років плюм створив Східно-Африканський Рифт, динамічну топографію витягнуту з півночі на південь з ізольованими вулканічними піками, такими як гора Кіліманджаро. Розломи утворюються в кількох місцях по всій Східній Африці і поширюються як на північ, так і на південь, від району Афар на півночі Ефіопії майже до Південної Африки. Результатом стало формування "Африканської Стіни" довжиною близько 6000 кілометрів і шириною 600 кілометрів, яка піднімається на висоту більше п'яти кілометрів.

Цей пояс є найбільшим і найдовшим існуючим рифтом у світі, розділеним прісноводними озерами вздовж рифтового дна і контрастним рельєфом, що має від 156 метрів нижче рівня моря - озера Ассаль в Афарській депресії, найнижчої точка Африки - до 5895 метрів над рівнем моря в Кіліманджаро, найвищої точки Африки. Хоча Африканська Стіна почала формуватися приблизно 30 мільйонів років тому, останні дослідження показують, що найбільша частина підйому спостерігалася в період між 7 і 2 мільйонів років тому, приблизно тоді, коли гомініди відділилися від африканських мавп, розвинувши двоногість і сформувавши більший мозок.

Глобальні кліматичні зрушення

Протягом останніх 15 мільйонів років на Земля відмічена тенденція абсолютного охолодження, яка накладається на повторювані цикли охолодження та нагрівання - так звані цикли Міланковича, пов'язані з відхиленнями орбіти Землі, які контролюють зміну доз сонячної радіації з періодичністю від 20 000 до 100 000 років. Великі льодовикові періоди, супроводжувані більш сухим кліматом, почалися лише між 3 і 2,5 мільйонами років тому.

Оскільки нашими ранніми предками були в першу чергу травоїдні тварини, вчені, як правило, зосереджувалися на давніх змінах рослинності в Східній Африці, щоб зрозуміти ранню еволюцію гомінідів, оскільки зміна типу та розподілу рослин відразу вплинула на продовольчу систему мавп. Використовуючи ізотопи вуглецю, дослідники можуть визначити тип рослинності, присутній у регіоні в певний час в геологічному минулому, наприклад, чи в рослинності домінували дерева чи домінували трави. Недавні ізотопні дослідження показують, що важливий глобальний перехід від екосистем, де переважають дерева, до домінування трав, який склався між 8 і 4 мільйонами років тому, ймовірно, пов'язаний із збільшенням посушливості та, певною мірою, пожежами, які знищили великі масиви лісу. Без сумніву, такий клімат і зміни кліматичні вегетації, відповідні визначеному часу в геологічному минулому, були критичними в еволюції гомінідів. Але чи були ці зміни такими, що призвели до поступового збільшення посушливості та послідовного розширення відкритих пасовищ - явища, відомого як азіатсько-африканська аридизація, переважно контрольованого глобальними (кліматичними) або локальними (тектонічними) процесами?

М. Роях Гані і Нахід Д. С. Гані

Для виживання ці ефіопські жінки щоденно проходять на десятки кілометрів по нерівній місцевості, щоб збирати воду та добути їжу. Можливо, у ранніх гомінідів розвивалася двоногість, як енергозберігаючий механізм для походів на великі відстані, підйоми по вертикалі, з аналогічних причин, оскільки їхні харчові ресурси розсіювалися завдяки розповсюдженню савани, пов'язаної з азіатсько-африканською проблемою.

Мислення на місцевому рівні

Лео Лапорт та Адрієн Зіхльман з Каліфорнійського університету в Санта-Крус були піонерами у поєднанні аридизації Східної Африки з локальною тектонікою. У 1983 році вони стверджували, що африканські підняття і розломи кинули східну частину континенту під парасольку, що спричинило поширення савани та кінець зливових лісів, які панували в ландшафті. Багато подальших досліджень доводять по суті одне і те ж. На сьогоднішній день, ймовірно, з найбільш переконливими аргументами виступив П'єр Сепульхрі з Лабораторії кліматології та навколишнього середовища Гіф-сюр-Іветт у Франції та його команда у недавньому дослідженні моделювання навколишнього середовища та рослинності. Вони виявили, що пониження сучасної топографії Східної Африки лише на один кілометр дозволить поширюватися вологому повітрю по всьому регіону, збільшивши кількість опадів. Тоді сухий з домінуванням трави ландшафт, таким чином, перетвориться на рослинність з домінуванням дерев. Якщо ця гіпотеза про дощову парасольку правильна, то історія підняття Африканської стіни є надзвичайно важливою при оцінці аридизації Східної Африки, а значить і еволюційних змін людей.

Знову ж таки, підняття Східно-Африканського Рифту відбулося десь за останні 30 мільйонів років, і, мабуть, найбільший підйом відбувся десь 7 мільйонів років тому. Нове дослідження на Ефіопському плато - можливо, найвизначнішої частини стіни поруч зі значним залишками гомінідів, Афарської Рифтової Долини - показало, що плато піднялося саме в цей час. Аналізуючи, як швидко Блакитний Ніл вирізав на плато ефектний глибокий каньйон, справжнього суперника Великого каньйону Північної Америки, Нахид Гані та її команда виявили, що Ефіопське плоскогір'я піднялося більше ніж на кілометр між 6 і 3 мільйонами років тому.

Інші дослідження показали аналогічну тенденцію в іншому місці Рифтової долини: основне підняття Кенійського схилу рифту, який в даний час піднімається на висоту 3,4 кілометра і складає центральну частину Африканської Стіни, сталося між 7 і 2 мільйонами років тому назад.  Рифтові плечі Танганьїки та Малаві, які досягають 5,1 кілометрів заввишки і складають західне відгалуження стіни, в основному піднялися між 5 і 2 мільйонами років тому. І плато Кару в Південній Африці, південне розширення стіни, яке в даний час досягає висоти 3,4 кілометра, протягом останніх 5 мільйонів років значно піднялося. Зрозуміло, що Африканська Стіна виросла завдяки значному підвищенню протягом останніх 7 мільйонів років і, таким чином, відіграє головну роль в аридизації Східної Африки шляхом відбирання вологи у мусонних вітрів, які дують по всьому регіону.

Але унікальність стіни Африки полягає не стільки в тому, що вона вузька і висока, а швидше в тому, що вона просторово мінлива з контрастною топографією. Стіна порушена в декількох місцях, наприклад, Турканська депресія, середня висота якої складає лише 500 метрів, розташована між Ефіопським плато на півночі та куполом Кенії на півдні. Різні рифтові схили та плато на додаток до ізольованих топографічних об'єктів, таких як вулкани, швидше за все, досягли порогових висот у різний час між 7 і 2 мільйонами років тому, що призвело до загальної аридизації регіону, яка певною мірою коливалася від місця до місця і від час від часу. Цю думку підтверджує висновок про те, що експансія трав у Східній Африці була асинхронною і просторово неоднорідною протягом цього часу, що також підтверджує місцевий тектонічний вплив на розширення панування трави у рослинності, а не глобальні зміни.

Колиска гомінідів

Хоча викопні гоміноїди, з яких розвивалися гомініди, широко зустрічаються в Африці та Євразії, всі давні - віком більше 3 млн. років - відомі викопні гомініди знайдені вздовж вузького поясу Східно-Африканського Рифту. Єдиними винятками є найстаріші (6 - 7 мільйонів років) "гомінідові" кістки Sahelanthropus tchadens, знайдені далі на захід в Чаді, які, на думку деяких, можуть належати спільним предкам людей і шимпанзе, а не гомінідам .

Зрозуміло, що фізична географія Східної Африки кардинально змінилася від періоду, коли виникли перші гомініди - від майже плоского лісового краю до ландшафту з плоскогір'ями, вулканами, горами, глибокими рифтовими долинами, прісноводними озерами та рослинними ландшафтами, починаючи від вкритого лісами краю до краю трав пустелі. Але, який вплив має ця зміна на еволюцію гомінідів? Щоб вирішити це питання, ми повинні спочатку зрозуміти, що визначає гомінідів, або перш за все людину. Палеоантропологи погоджуються з тим, що принаймні чотири основні характеристики відокремлюють гомінідів від гоміноїдів: зміни зубних рядів (розвиненість і форма зубів), створена культура, збільшений розмір мозку та двоногість.

М. Роях Гані і Нахід Д. С. Гані

Блакитний Ніл прорізав ефектний каньйон глибиною  1,6 кілометрів, справжнього суперника Великого Каньйону Північної Америки. Вивчаючи, коли і як швидко річка прорізала це плато, ми тепер знаємо, що плато піднялося більше ніж на кілометр між 6 і 3 мільйонами років тому.

Проте не всі ці риси є інформативними для цього періоду еволюції гомінідів. Зміну зубів часто занадто складно успішно прослідкувати, розвиненість культури може мати надто суб'єктивні оцінки, а більший мозок вступив у гру близько 2 мільйонів років тому. Таким чином нам залишається двоногість. Скам'янілості свідчать про те, що двоногість розвинулася в період між 7 і 4 мільйонами років тому, це також стало тоді, коли гомініди відділилися від ходячих на кулаках африканських мавп. Більшість вчених вважає, що здатність ходити вертикально на двох ногах є визначальною характеристикою гомінідів, і, можливо, її вдосконалення стало єдиною найважливішою подією в еволюції людини.

Розгонисті кроки

Було запропоновано принаймні десяток різних гіпотез, щоб пояснити еволюційні причини розвитку двоногості. Мабуть, найпростіше і, отже, науково найбільш розумне пояснення запропонували Пітер Родман і Генрі Мак-Хенрі з Каліфорнійського університету в Девісі. Вони стверджували, що оскільки гоміноїдні продовольчі ресурси стали надто розсіяними через постійне розростання савани, двоногість розвивалася як більш енергоефективний спосіб подорожувати між продовольчими ресурсами, які дедалі більше віддалялись один від одного. І скорочення деревного покриву пов'язане з загальною аридизацією Східної Африки, викликаною загальним масовим підйомом Африканської Стіни. Особливо аридизація посилилася після 6 мільйонів років тому, що збігалося з еволюцією двоногості.

Однак пейзажі, в яких розвивалися ранні гомініди, не скрізь були пустельними. Аналізи з деяких розкопок гомінідів свідчать про те, що на цій території були окремі прісноводні озера, оточені відкритими лісами, куди гомініди могли повернутися після тривалого пошуку продуктів харчування. Навіть анатомія деяких кісток гомінідів, наприклад, лопатка як у горил, вигнуті пальці як у шимпанзе у дитини з Дікіка віком 3,3-мільйонів років (Australopithecus afarensis), досліджених Зересенаєм Алемсегедом та його командою у Інституті Еволюційної антропології Макса Планка в Німеччині показує, що деякі ранні гомініди не були повністю двоногими, щоб не могти проводити ще деяку частину свого часу на деревах. І, що цікаво, комп'ютерне моделювання показує, що гомінід міг проводити до 40 відсотків своєї повсякденної діяльності на деревах і все одно отримувати переваги від двоногості.

Асинхронне підняття та опускання Східно-Африканського Рифту призвело до виразної складчатості рельєфу, зміни якого помітно з повітря, зі шкалою в діапазоні від одного кілометра до 1000 кілометрів, і в часі в масштабі від 100 років до кількох мільйонів років. Прісноводні озера в межах рифтових долин неодноразово виникали і зникали через безперервні морфо-тектонічні впливи на ділянки стоку. Ці змінні тектонічні екологічні стреси, ймовірно, стали причиною - через викликані ними обмеження продовольчих ресурсів - вимушеного відокремлення гомінідів  від гоміноїдів і розвиток енергозберігаючої вертикальної ходьби. Такі стреси також можуть бути причиною того, що на більш пізньому етапі у гомінідів розвинувся більший мозок, як спосіб справлятися з цими надзвичайно мінливими і складними ландшафтами. Можливо, ця топографічна складність навіть передбачила тактичну перевагу двоногості, всеядності гомінідів, що дозволило їм полювати і ховатися у гірській місцевості, як це нещодавно стверджував Джеффрі Кінг з Лабораторії  Тектоніки в Інституті фізики Землі в Парижі, Франція, та Джофф Бейлі з Йоркського університету у Великобританії.

У пошуках кращого розуміння походження людини вчені пройшли довгий шлях від традиційних досліджень пошуку і вивчення викопних гомінідів, до дослідження разючих глобальних змін клімату і, нарешті, розгляду тектонічного розхитування місцевого клімату. Проте, ми все ще перебуваємо на попередньому етапі розрізнення локальних кліматичних сигналів від глобальних шумів. Майбутні дослідження спрямовані на більш точне розуміння величини та термінів підйому та опускання Східно-Африканського Рифту, а також на моделювання топографії Африканської Стіни, щоб визначити роль, яку вона відігравала у зміні складного клімату Східної Африки протягом останніх 7 мільйонів років. Вони були б безумовно корисним для відповіді на приховане запитання про те, як гоміноїд став людиною.

Ройян Гані є науковим співробітником, професором, а Нахід Гані - науковим співробітником Інституту енергетики та геології при Університеті штату Юта, Солт-Лейк-Сіті.