一项新的研究表明，一个古老的湖泊，其湖岸在茂密的森林和干燥的热带草原之间摇摆不定，显示了气候变化可能如何在东非塑造人类的黎明。
科学家们在坦桑尼亚奥杜威峡谷研究了距今200万年的有机遗骸，追踪了植物生命如何适应区域气候，因为区域气候从规律的季风转变为酷热的干旱期。研究人员上周在《美国国家科学院院刊》上发表了他们的发现。
该峡谷是一些最早的人类祖先——人科动物的家园，周围的景观提供了他们生活条件的最佳景象，这些景象来自化石遗骸、工具、人工制品和植物残留物。
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“这是一个不寻常且几乎是极端的情况，”共同作者、罗格斯大学地球与行星科学教授盖尔·阿什利说。“[奥杜威峡谷]就像一个完美的环境，因为它是一个封闭的盆地，并且充满了沉积物，而这些沉积物记录了它周围的一切，就像一本书一样。”
正是在这些沉积物中，阿什利和她的合作者发现了来自史前植物和藻类的蜡质，这些蜡质是在过去十年中从奥杜威采集的样本中收集的。该团队检查了距今200万年前，跨越20万年时间框架（大约在直立人出现之初）的残留物。
宾夕法尼亚州立大学地球化学研究生、共同作者克莱顿·马吉尔解释说，通过测量这些蜡质中的同位素，该团队描绘了峡谷中生长着哪些种类的植物以及它们生活在什么环境中的图景。
“通过碳，我们可以区分草和树，”马吉尔说，并指出不同的植物具有不同的碳特征。另一方面，氢同位素测量干旱程度。“较重的[氢]同位素与较干燥的条件有关，”他说。氢同位素较轻的水往往蒸发得更快，因此当地面干燥时，植物最终会积累较重的氢。
大脑发育如何与气候联系起来
通过这些测量，研究人员追踪了峡谷中随着时间推移生长的植物种类，并将它们与气候变化进行了比较，构建了植物和水分波动的连续记录。“我们发现，200万年前到180万年前的时期与极端环境变化有关，”马吉尔说。
草原让位于树木繁茂的森林，然后又再次变为草原，而峡谷中的水位上升和下降，通常以地质时间尺度来看非常迅速。“有证据表明，随着时间的推移，存在收缩和扩张，”共同作者、宾夕法尼亚州立大学地球科学教授凯瑟琳·弗里曼说。“我们展示的是，在几千年的尺度上，从最干燥到最潮湿的反复转变。”
尽管不如高耸的黑色巨石那样引人注目，但这些变化可能通过迫使早期人科动物适应快速变化的气候，从而促进了人类进化，促使他们开发新的策略来狩猎、采集，并在食物和淡水变化的情况下生存。“这就是联系所在；大脑的发育、食物的采集，可能是由持续变化的气候引发的，”阿什利说。这些变化还在其他物种（如鸟类和爬行动物）中产生了选择压力。
“我们的发现与变化性是人类进化的驱动因素相符，”弗里曼说。“我们看到的不是缓慢而稳定的变化，而是一种相当剧烈的变化性。” 这挑战了认为缓慢干燥的大陆迫使早期人科动物进化和分散的观点。
这对现代气候变化有任何影响吗？在某种程度上可能有。“现代气候变化的速度相当独特，”马吉尔说。“我们真的不太确定会发生什么。”
然而，一些科学家已经看到由于气候变化，各种物种的种群、行为和身体发生了变化（ClimateWire，2012年12月20日）。尽管现代人类可以找到适应新常态的方法，但研究人员不确定人类生物学在长期内将如何变化。
对于奥杜威团队来说，下一步是以地理位置而非时间变化为视角进行分析。这样，它可以跟踪不同地形上的生命如何对类似的气候条件做出反应。
经 Environment & Energy Publishing, LLC. 许可，转载自 Climatewire。www.eenews.net, 202-628-6500