Чтобы проверить различия между современной и древней окружающей средой, исследователи проанализировали набор данных о более чем 200 современных африканских сообществах млекопитающих и более 100 ископаемых сообществ, охватывающих последние 7 миллионов лет в Восточной Африке, период времени, охватывающий всю эволюцию человека. Они обнаружили, что до 700000 лет назад сообщества млекопитающих сильно отличались от нынешних. Например, сообщества окаменелостей поддерживали большее разнообразие крупных травоядных, видов более 2000 фунтов, таких как слоны.
Точно так же структура рациона ископаемых сообществ часто отличалась от наблюдаемой сегодня, при этом численность видов, питающихся травой и листьями, колебалась. Около 1 миллиона лет назад сообщества окаменелостей начали переходить к более современному строению, что, по мнению авторов, является вероятным результатом долгосрочного расширения пастбищ в сочетании с засушливыми климатическими колебаниями. В новом документе появляется все больше свидетельств того, что ученым необходимо критически переоценить наше понимание древних экосистем, в которых развивались первые люди.
«В течение долгого времени наша область пыталась определить, как изменения окружающей среды повлияли на эволюцию человека, но в первую очередь мы должны иметь возможность реконструировать окружающую среду прошлого», – сказал ведущий автор Тайлер Фейт, куратор археологии в Музей естественной истории штата Юта и доцент кафедры антропологии Университета. «Если мы продолжим реконструировать древнюю среду обитания на основе современных африканских экосистем, мы, вероятно, упустим целую область возможностей того, как функционировали прошлые экосистемы. Наше исследование предлагает коллегам-исследователям более критически относиться к этому вопросу."
Связь изменений в сообществах млекопитающих с функциями экосистемы
Восточная Африка является благом для окаменелостей млекопитающих, что делает ее идеальным регионом для объединения древних экосистем за последние 7 миллионов лет. Обладая обширной базой данных как древних, так и современных сообществ млекопитающих, исследователи сосредоточились на трех характеристиках: диете, размере тела и стратегии пищеварения.
По всем этим признакам они обнаружили, что состав древних сообществ травоядных значительно отличался от современного. Это ключевой момент, так как травоядные животные напрямую формируют структуру экосистем, влияя на широкий спектр видов животных и растений.
"Крупные травоядные животные – это не просто пассивные части экосистемы, мы знаем, что они могут формировать ландшафт. Они поедают растения, и самые большие из них вырубают деревья или вытаптывают почву, что в совокупности влияет на структуру растительности, режимы пожаров, круговорот питательных веществ и воздействует на другие организмы, включая людей », – сказала Фейт.
Например, в современных африканских экосистемах преобладают жвачные животные – родственники коров и антилоп, у которых в желудке есть четыре отделения для тщательного расщепления пищи. Нежвачные животные, оснащенные простыми желудками, сравнительно редки, и сегодня на одной территории сосуществуют не более восьми видов. По словам Фейт, нежвачные животные, включая родственников слонов, зебр, бегемотов, носорогов и свиней, похожи на ленточные конвейеры для пищеварения.
Они едят больше растений, чтобы восполнить неэффективное пищеварение. В отличие от современной модели, в ископаемых остатках Восточной Африки зафиксированы ландшафты, богатые сообществами нежвачных животных, с десятками видов, сосуществующих на одной территории.
Ископаемые и современные сообщества также сильно различались по размерам тела. Летописи окаменелостей документируют гораздо больше крупных травоядных, чем их современные собратья. Началась неуклонная убыль крупных травоядных 4.5 миллионов лет назад, пока они не представляли более современное распределение 700000 лет назад.
Каково влияние этих поедающих машин, живущих вместе в одних и тех же местах, если сегодня это не так??
"Эти древние сообщества травоядных, вероятно, потребляли гораздо больше растительности, что означает меньше топлива для лесных пожаров. Поскольку огонь является важной частью современных экосистем в Африке и предпочитает пастбища лесным угодьям, он кардинально изменит то, как все работает на уровне целых экосистем, начиная с сообществ растений ", – добавляет Джон Роуэн, соавтор и доктор наук. в Массачусетском университете в Амхерсте. "Палеонтологи знали об этом, но до сих пор никто толком не пытался измерить, насколько прошлое отличалось от настоящего."
Засыхающий климат и луга приводят к переменам
Что вызвало сдвиги в сообществах млекопитающих за последние 7 миллионов лет? Одно из наиболее хорошо задокументированных изменений – расширение пастбищ за последние 4 миллиона лет.
Многие из ископаемых крупных травоядных предпочитали лесную среду, в то время как жвачные животные процветают в широко открытых саваннах, которые сегодня доминируют в некоторых частях Восточной Африки. Летопись окаменелостей травоядных животных внимательно следит за изменением окружающей среды, при этом изменения в представлении этих групп отслеживают долгосрочное расширение пастбищ.
Около 1 миллиона лет назад окаменелости показывают сдвиг в структуре рациона сообщества млекопитающих, который одним лишь расширением пастбищ не объяснить. Численность нежвачных животных, которые доминировали в экосистемах Восточной Африки, резко сократилась.
Это соответствует записям морской пыли, свидетельствующим о том, что в регионе наблюдались периоды высыхания климата, которые особенно сильно ударили бы по нежвачным животным, поскольку они зависят от надежного доступа к поверхностным водам, а это означает, что многие виды, возможно, исчезли вместе с реками и озерами, от которых они зависели. Кроме того, стратегия поедания нежвачных животных с конвейерной ленты основана на доступе к обильной растительности, которая сокращалась бы в периоды засухи.
Жду с нетерпением
Авторы не винят предыдущих исследователей за то, что они так сильно полагались на аналогии с современными африканскими экосистемами, подчеркивая, что исследование такого масштаба стало возможным только недавно.
«Палеонтология вступила в эру больших данных», – сказала Фейт.
Соавтор и доцент Университета штата Колорадо Эндрю Ду добавил: «Благодаря сборке больших всеобъемлющих наборов данных мы теперь можем задавать важные вопросы, которые принципиально отличаются от тех, которые задавались в прошлом. Мы можем исследовать более масштабные закономерности и динамику, которые, несомненно, повлияли на ход эволюции человека."