Frühe menschliche Lebensräume in Verbindung mit früheren Klimaveränderungen

Eine in Nature veröffentlichte Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams liefert eindeutige Beweise für einen Zusammenhang zwischen dem astronomisch bedingten Klimawandel und der menschlichen Evolution.

Durch die Kombination der umfangreichsten Datenbank mit gut datierten fossilen Überresten und archäologischen Artefakten mit einem beispiellosen neuen Supercomputermodell, das die Klimageschichte der Erde in den letzten 2 Millionen Jahren simuliert, konnte das Team aus Experten für Klimamodellierung, Anthropologie und Ökologie ermitteln, unter welchen Umweltbedingungen archaische Menschen wahrscheinlich lebten.

Der Einfluss des Klimawandels auf die menschliche Evolution wird seit langem vermutet, konnte aber bisher nur schwer nachgewiesen werden, da es in der Nähe von Fundorten menschlicher Fossilien nur wenige Klimaaufzeichnungen gibt. Um dieses Problem zu umgehen, untersuchte das Team stattdessen, wie das Klima in ihrer Computersimulation zu den Zeiten und an den Orten war, an denen die Menschen lebten, wie es die archäologischen Aufzeichnungen belegen. Dies ergab die bevorzugten Umweltbedingungen verschiedener Gruppen von Homininen[1]. Daraufhin suchte das Team nach allen Orten und Zeiten, an denen diese Bedingungen im Modell auftraten, und erstellte so zeitliche Karten potenzieller Homininen-Lebensräume.

„Obwohl die verschiedenen Gruppen archaischer Menschen unterschiedliche klimatische Umgebungen bevorzugten, reagierten ihre Lebensräume alle auf Klimaveränderungen, die durch astronomische Veränderungen der Erdachse, der Neigung und der orbitalen Exzentrizität in Zeiträumen von 21 bis 400 Tausend Jahren verursacht wurden“, so Axel Timmermann, Hauptautor der Studie und Direktor des IBS Center for Climate Physics (ICCP) an der Pusan National University in Südkorea.

Um zu prüfen, ob die Verbindung zwischen Klima und menschlichen Lebensräumen stabil ist, wiederholten die Wissenschaftler ihre Analyse, wobei sie die Altersangaben der Fossilien wie ein Kartenspiel mischten. Wenn die Entwicklung der klimatischen Variablen in der Vergangenheit keinen Einfluss darauf hatte, wo und wann die Menschen lebten, würden beide Methoden zu denselben Lebensräumen führen. Die Forscher fanden jedoch signifikante Unterschiede in den Lebensraummustern der drei jüngsten Homininengruppen (Homo sapiens, Homo neanderthalensis und Homo heidelbergensis), wenn sie die gemischten und die realistischen Fossilalter verwendeten. „Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass zumindest in den letzten 500.000 Jahren die reale Abfolge der vergangenen Klimaveränderungen, einschließlich der Gletscherzyklen, eine zentrale Rolle dabei spielte, wo die verschiedenen Homininengruppen lebten und wo ihre Überreste gefunden wurden“, sagt Prof. Timmermann.

„Die nächste Frage, der wir nachgehen wollten, war, ob sich die Lebensräume der verschiedenen Menschenarten räumlich und zeitlich überlappten. Vergangene Kontaktzonen liefern entscheidende Informationen über mögliche Artenabfolgen und Vermischungen“, sagt Prof. Pasquale Raia von der Università di Napoli Federico II, Neapel, Italien, der zusammen mit seinem Forschungsteam den Datensatz menschlicher Fossilien und archäologischer Artefakte zusammengestellt hat, der in dieser Studie verwendet wurde. Aus der Kontaktzonenanalyse leiteten die Forscher dann einen Homininen-Stammbaum ab, demzufolge Neandertaler und wahrscheinlich Denisovaner vor etwa 500-400 Tausend Jahren von der eurasischen Klade des Homo heidelbergensis abstammten, während die Wurzeln des Homo sapiens auf südafrikanische Populationen des späten Homo heidelbergensis vor etwa 300 Tausend Jahren zurückgeführt werden können.

„Unsere klimabasierte Rekonstruktion der Hominin-Stammbäume ähnelt den jüngsten Schätzungen, die entweder aus genetischen Daten oder aus der Analyse morphologischer Unterschiede in menschlichen Fossilien gewonnen wurden, was unser Vertrauen in die Ergebnisse erhöht“, bemerkt Dr. Jiaoyang Ruan, Mitautor der Studie und Postdoktorand am IBS Center for Climate Physics.

Die neue Studie wurde durch den Einsatz eines der schnellsten Supercomputer Südkoreas namens Aleph ermöglicht. Am Hauptsitz des Institute for Basic Science in Daejeon lief Aleph über sechs Monate lang ununterbrochen, um die bisher längste umfassende Klimamodellsimulation durchzuführen. „Das Modell erzeugte 500 Terabyte an Daten, genug, um mehrere hundert Festplatten zu füllen“, sagte Dr. Kyung-Sook Yun, ein Forscher am IBS Center for Climate Physics, der die Experimente durchführte. „Es ist die erste kontinuierliche Simulation mit einem hochmodernen Klimamodell, das die Umweltgeschichte der Erde der letzten zwei Millionen Jahre abdeckt und die Reaktionen des Klimas auf das Wachsen und Schwinden der Eisschilde, die Veränderungen der Treibhausgaskonzentrationen in der Vergangenheit sowie den deutlichen Übergang in der Häufigkeit der Gletscherzyklen vor etwa einer Million Jahren darstellt“, fügt Dr. Yun hinzu.

„Bisher hat die paläoanthropologische Gemeinschaft nicht das volle Potenzial solcher kontinuierlichen Paläoklimamodell-Simulationen ausgeschöpft. Unsere Studie zeigt deutlich, wie wertvoll gut validierte Klimamodelle für die Beantwortung grundlegender Fragen zu den Ursprüngen des Menschen sind“, sagt Prof. Christoph Zollikofer von der Universität Zürich, Schweiz, und Mitautor der Studie.

Das Forschungsteam ging über die Frage nach den frühen Lebensräumen der Menschen sowie nach Zeit und Ort der Entstehung der menschlichen Spezies hinaus und untersuchte, wie sich die Menschen in den letzten 2 Millionen Jahren an die unterschiedlichen Nahrungsressourcen angepasst haben könnten. „Als wir uns die Daten für die fünf wichtigsten Homininengruppen ansahen, entdeckten wir ein interessantes Muster. Die frühen afrikanischen Homininen vor etwa 2-1 Millionen Jahren bevorzugten stabile klimatische Bedingungen. Dadurch waren sie auf relativ enge bewohnbare Korridore beschränkt. Nach einem großen klimatischen Wandel vor etwa 800 Tausend Jahren passte sich eine Gruppe, die unter dem Oberbegriff Homo heidelbergensis bekannt ist, an ein viel breiteres Spektrum verfügbarer Nahrungsressourcen an, was sie in die Lage versetzte, zu globalen Wanderern zu werden und entlegene Regionen in Europa und Ostasien zu erreichen“, so Elke Zeller, Doktorandin an der Pusan National University und Mitautorin der Studie.

„Unsere Studie belegt, dass das Klima eine fundamentale Rolle bei der Evolution unserer Gattung Homo gespielt hat. Wir sind so, wie wir sind, weil wir es geschafft haben, uns über Jahrtausende hinweg an langsame Klimaveränderungen anzupassen“, sagt Prof. Axel Timmermann.

[1]In dieser Studie werden die folgenden Homininenarten betrachtet: Homo sapiens, Homo neanderthalensis, Homo heidelbergensis (einschließlich afrikanischer und eurasischer Populationen), Homo erectus und früher afrikanischer Homo (einschließlich Homo ergaster und Homo habilis).

Datum: April 13, 2022
Quelle: Institut für Grundlagenforschung


Journal Reference:

  1. Axel Timmermann, Kyung-Sook Yun, Pasquale Raia, Jiaoyang Ruan, Alessandro Mondanaro, Elke Zeller, Christoph Zollikofer, Marcia Ponce de León, Danielle Lemmon, Matteo Willeit, Andrey Ganopolski. Climate effects on archaic human habitats and species successionsNature, 2022; DOI: 10.1038/s41586-022-04600-9

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