Om de milieudruk te begrijpen die de menselijke evolutie heeft gevormd, wetenschappers moeten eerst de details samenvoegen van de oude planten- en dierengemeenschappen waarin onze fossiele voorouders de afgelopen 7 miljoen jaar hebben geleefd. Omdat het samenstellen van de puzzel van miljoenen jaren oude ecosystemen een moeilijke taak is, veel studies hebben de omgevingen gereconstrueerd door analogieën te trekken met hedendaagse Afrikaanse ecosystemen, zoals de Serengeti. Een onderzoek onder leiding van een wetenschapper van de Universiteit van Utah stelt dergelijke benaderingen in vraag en suggereert dat de overgrote meerderheid van de menselijke evolutie plaatsvond in ecosystemen die we tegenwoordig niet vinden. De krant is vandaag online gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

Om te testen op verschillen tussen moderne en oude omgevingen, de onderzoekers analyseerden een dataset van meer dan 200 hedendaagse Afrikaanse zoogdiergemeenschappen en meer dan 100 fossiele gemeenschappen verspreid over de afgelopen 7 miljoen jaar in Oost-Afrika, een tijdsperiode die de hele menselijke evolutie omvat. Ze ontdekten dat vóór 700, 000 jaar geleden, zoogdiergemeenschappen zagen er heel anders uit dan die van vandaag. Bijvoorbeeld, fossiele gemeenschappen ondersteunden een grotere diversiteit aan megaherbivoren, soorten ouder dan 2, 000 pond, zoals olifanten. Hetzelfde, de voedingsstructuur van fossiele gemeenschappen week vaak af van die van vandaag, met patronen van gras- en bladetende soorten die in overvloed fluctueren. Ongeveer 1 miljoen jaar geleden, fossiele gemeenschappen begonnen over te gaan naar een meer moderne make-up, waarvan de auteurs suggereren dat het waarschijnlijk het resultaat is van langdurige graslanduitbreiding in combinatie met droge klimaatpulsen. Het nieuwe artikel draagt ​​bij aan groeiend bewijs dat wetenschappers ons begrip van de oude ecosystemen waarin de vroege mens is geëvolueerd, kritisch opnieuw moeten evalueren.

"Voor een lange tijd, ons vakgebied heeft geprobeerd vast te stellen hoe veranderingen in het milieu de menselijke evolutie beïnvloedden, maar we moeten in de eerste plaats in staat zijn om vroegere omgevingen te reconstrueren, " zei hoofdauteur Tyler Faith, conservator archeologie van het Natural History Museum of Utah en assistent-professor antropologie aan de U. "Als we oude omgevingen blijven reconstrueren op basis van moderne Afrikaanse ecosystemen, we missen waarschijnlijk een heel rijk aan mogelijkheden in hoe vroegere ecosystemen functioneerden. Ons onderzoek nodigt onze collega-onderzoekers uit om daar kritischer over na te denken."

Veranderingen in zoogdiergemeenschappen koppelen aan ecosysteemfuncties

Oost-Afrika is een zegen voor fossielen van zoogdieren, waardoor het een ideale regio is om oude ecosystemen van de afgelopen 7 miljoen jaar samen te voegen. Met hun uitgebreide database van zowel oude als moderne zoogdiergemeenschappen, concentreerden de onderzoekers zich op drie eigenschappen:voeding, lichaamsgrootte, en spijsverteringsstrategie. Voor al deze eigenschappen ze ontdekten dat de samenstelling van oude herbivorengemeenschappen aanzienlijk verschilde van die van vandaag. Dit is de sleutel, omdat herbivoren de structuur van ecosystemen direct vormgeven op manieren die een grote verscheidenheid aan dier- en plantensoorten beïnvloeden.

"Grote herbivoren zijn niet alleen passieve onderdelen van een ecosysteem, we weten dat ze het landschap kunnen vormen. Ze eten de planten, en de grootste zijn bomen omverwerpen of grond vertrappen, die gezamenlijk de vegetatiestructuur beïnvloeden, vuurregimes, nutriënten kringloop, en beïnvloedt andere organismen, inclusief mensen, " zei Faith.

Bijvoorbeeld, moderne Afrikaanse ecosystemen worden gedomineerd door herkauwers - verwanten van koeien en antilopen die vier compartimenten in hun maag hebben om voedsel grondig af te breken. Niet-herkauwers met eenvoudige magen zijn relatief zeldzaam, met maximaal acht soorten die tegenwoordig in hetzelfde gebied naast elkaar bestaan. niet-herkauwers, inclusief familieleden van olifanten, zebra's, nijlpaarden, neushoorns en varkens, zijn als spijsverteringstransportbanden, zei Faith. Ze eten grotere hoeveelheden planten om hun inefficiënte spijsvertering te compenseren. In tegenstelling tot het huidige patroon, fossielen uit Oost-Afrika documenteren landschappen die rijk zijn aan gemeenschappen van niet-herkauwers, met tientallen soorten die in hetzelfde gebied naast elkaar bestaan.

Fossiele en moderne gemeenschappen waren ook enorm verschillend in termen van lichaamsgrootte. De fossielenverslagen documenteren veel meer megaherbivoren dan hun moderne tegenhangers. Een gestage afname van megaherbivoren begon 4,5 miljoen jaar geleden totdat ze een modernere distributie vertegenwoordigden 700, 000 jaar geleden.

Wat is de impact van deze eetmachines die allemaal op dezelfde plekken bij elkaar wonen, als het vandaag niet het geval is?

"Deze oude gemeenschappen van herbivoren consumeerden waarschijnlijk veel meer vegetatie, wat betekent minder brandstof voor bosbranden. Omdat vuur een belangrijk onderdeel is van moderne ecosystemen in Afrika en graslanden verkiest boven bossen, het gaat fundamenteel veranderen hoe dingen werken op het niveau van hele ecosystemen, beginnend met de plantengemeenschappen, " voegt John Rowan toe, co-auteur en postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Massachusetts Amherst. "Paleontologen zijn zich daarvan bewust, maar tot nu toe, niemand heeft echt geprobeerd te meten hoe anders het verleden was in vergelijking met het heden."

Droogklimaat en graslanden zorgen voor een verschuiving

Wat veroorzaakte verschuivingen in zoogdiergemeenschappen in de afgelopen 7 miljoen jaar? Een van de best gedocumenteerde veranderingen is de uitbreiding van graslanden in de afgelopen 4 miljoen jaar. Veel van de fossiele megaherbivoren gaven de voorkeur aan bosrijke omgevingen, terwijl herkauwers gedijen in de wijd open savannes die tegenwoordig delen van Oost-Afrika domineren. Het fossielenbestand van herbivoren volgt de veranderende omgevingen op de voet, met veranderingen in de vertegenwoordiging van deze groepen die de graslanduitbreiding op lange termijn volgen.

Ongeveer 1 miljoen jaar geleden, fossielen laten een verschuiving zien in de voedingsstructuur van de zoogdiergemeenschap die de uitbreiding van grasland alleen niet kan verklaren. De niet-herkauwers die de Oost-Afrikaanse ecosystemen hadden gedomineerd, gingen sterk achteruit. Dit komt overeen met gegevens over zeestof die erop wijzen dat de regio te maken kreeg met pulsen van klimaatdrogen die niet-herkauwers bijzonder hard zouden hebben getroffen omdat ze afhankelijk zijn van betrouwbare toegang tot oppervlaktewater, wat betekent dat veel soorten mogelijk zijn verdwenen langs de rivieren en meren waarvan ze afhankelijk waren. Aanvullend, de eetstrategie van niet-herkauwers op de lopende band is afhankelijk van toegang tot overvloedige vegetatie, die tijdens perioden van droogte zou zijn afgenomen.

Ergens naar uitkijken

De auteurs verwijten eerdere onderzoekers niet dat ze zo sterk leunen op analogieën met hedendaagse Afrikaanse ecosystemen, benadrukkend dat een studie van deze omvang pas recentelijk mogelijk is geworden.

"Paleontologie heeft een big data-tijdperk bereikt, " zei Faith. Co-auteur en assistent-professor aan de Colorado State University, Andrew Du, voegde toe:"Met de assemblage van grote, uitgebreide datasets, we kunnen nu belangrijke vragen stellen die fundamenteel verschillen van de vragen die in het verleden werden gesteld. We kunnen patronen en dynamieken op grotere schaal onderzoeken die ongetwijfeld de loop van de menselijke evolutie hebben beïnvloed."