Studie legt nahe, dass das Klima eine entscheidende Rolle bei der menschlichen Migration aus Afrika gespielt hat

Vor etwa 6 Millionen Jahren geschah in den tiefen Wäldern Ostafrikas etwas Spektakuläres. Schimpansen, unsere nächsten Verwandten im Tierreich, entwickelten sich in eine Richtung, während unsere frühesten Vorfahren in eine andere Richtung gingen.

Im Laufe der nächsten Jahrmillionen wurden die Unterschiede zwischen frühen Menschen und Schimpansen immer größer. Unsere Vorfahren kletterten von den Bäumen herunter, begannen aufrecht auf zwei Beinen zu gehen und hatten so die Hände frei, um mit Werkzeugen umzugehen.

Dies war der Beginn einer Entwicklung, die mit der Eroberung des größten Teils der Welt durch den Menschen endete.

Vor etwa 2,1 Millionen Jahren wanderten die ersten Menschen – Homo erectus – aus Afrika ein. Die Reise führte durch Nordostafrika und den Nahen Osten – Gebiete, die heute hauptsächlich von Wüste bedeckt sind – und weiter nach Europa und Asien.

Lange Zeit haben Forscher darüber spekuliert, wie Homo erectus die trockene und gnadenlose Wüste durchqueren konnte, in der es weder Nahrung, Wasser noch Schatten gab.

Neue Forschungsergebnisse der Universität Aarhus deuten nun darauf hin, dass Homo erectus möglicherweise nicht durch die Wüste gewandert ist, als er Afrika verließ, erklärt Rachel Lupien, eine der Forscherinnen hinter den neuen Ergebnissen. Das Papier ist veröffentlicht im Tagebuch Kommunikation Erde und Umwelt.

„Wir wissen, dass es immer wieder Perioden gibt, in denen sich das Klima in der Sahara ändert. Wir nennen das Phänomen ‚Grüne Sahara‘ oder ‚Afrikanische Feuchtperioden‘.“ „Während einer grünen Periode schrumpft die Wüste deutlich und verwandelt sich in eine Landschaft, die den Savannen ähnelt, die wir heute aus Ostafrika kennen“, sagt sie.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Sahara genau in der Zeit, als der erste Homo erectus wanderte, grüner war als zu jedem anderen Zeitpunkt in dem von uns untersuchten Zeitraum von 4,5 Millionen Jahren. Sie konnten daher höchstwahrscheinlich durch einen grünen Korridor aus Afrika heraus wandern.“ .“

Die Spezies, die die Welt erobert hat

Die ersten Menschen der Art Homo erectus erschienen vor mehr als zwei Millionen Jahren in Ostafrika.

Homo erectus war der erste Hominin, der lernte, Äxte aus Stein zu meißeln. Diese Äxte wurden wahrscheinlich als Waffen verwendet, um Beute zu erlegen und Fleisch von den Knochen zu schneiden. Sie waren wahrscheinlich auch die ersten, die lernten, Feuer zu kontrollieren.

Der Homo erectus war etwas kleiner als der moderne Mensch, aber muskulöser. Sie hatten breitere Hüften und einen verlängerten Schädel. Darüber hinaus hatten sie ein deutlich kleineres Gehirn – etwa halb so groß wie unseres.

Seit mehr als 1,5 Millionen Jahren Der Homo erectus lebte und verbreitete sich in weiten Teilen der Welt. Von Afrika nach Europa, durch Asien und über die Straße von Malakka zu mehreren indonesischen Inseln. Damit ist der Homo erectus die langlebigste Menschenart. Unsere Spezies, Homo sapiens, entwickelte sich vor etwa 300.000 Jahren.

Der Meeresboden offenbart das Klima der Vergangenheit

Die Sahara, wie wir sie heute kennen, befindet sich in einer ihrer Trockenperioden. Die Dauer einer solchen Periode variiert, aber etwa alle 20.000 Jahre durchläuft der Kontinent einen vollständigen Zyklus mit einer Regen- und einer Trockenperiode. Diese Regenperioden werden von Rachel Lupien als „afrikanische Feuchtperioden“ bezeichnet.

„Wie nass die feuchtgrünen Perioden werden, ist unterschiedlich. Es gibt tatsächlich noch zwei weitere Zyklen, die ebenfalls eine Rolle spielen trockener als sonst. Das Gleiche gilt in Abständen von 400.000 Jahren“, sagt Rachel Lupien.

Doch wie können wir eigentlich wissen, wie das Klima in Afrika vor mehreren hunderttausend Jahren war?

Der Meeresboden kann es uns sagen, und genau aus diesem Grund wissen wir bereits viel über das Klima der Vergangenheit, erklärt sie. „Anhand von Kernproben aus dem Mittelmeer können wir sehen, wie das Klima vor Millionen von Jahren war. Auf dem Meeresboden bilden sich Sedimentschichten, und kleine Moleküle in diesen Schichten können uns einiges über das Klima verraten.“ in der Vergangenheit.“

Hilfe durch Stoffe, die die Blätter zum Leuchten bringen

Hilfe durch Stoffe, die die Blätter zum Leuchten bringen. Im Laufe der Zeit bilden sich auf dem Meeresboden neue Schichten aus Material, das aus Nordafrika über das Meer weht und dort langsam absinkt. Der vergrabene Meeresboden fungiert somit als eine Art Logbuch, das uns verrät, wie das Klima früher war.

In den Schichten gibt es eine Reihe von Biomarkern, die Informationen über das Klima der Vergangenheit speichern. Einer dieser Marker ist eine Reihe von Molekülen, die Pflanzen zum Schutz ihrer Blätter verwenden. Sie werden auch Blattwachs genannt, erklärt Rachel Lupien.

„Wachs verleiht den Blättern von Bäumen, Sträuchern und Gräsern den Überzug, der sie zum Leuchten bringt. Wenn die Pflanzen sterben, zersetzen sich die meisten Pflanzenteile recht schnell, während Wachsmoleküle lange überleben können. Deshalb finden wir solche Moleküle oft in Sedimenten, die …“ Millionen Jahre alt.

Es ist die chemische Zusammensetzung der Wachsmoleküle, die Aufschluss darüber gibt, wie das Klima zum Zeitpunkt der Schichtbildung war. Beispielsweise können die Wasserstoffmoleküle im Wachs Aufschluss darüber geben, wie viel Niederschlag es gab.

„Wasser enthält Wasserstoff, daher können wir Wasserstoff verwenden, um dem Wasserkreislauf zu folgen. Das Wasser auf der Erde enthält sowohl normalen Wasserstoff als auch schweren Wasserstoff (Deuterium). wenn es trocken ist, nehmen sie mehr auf“, sagt sie.

Kohlenstoff birgt wichtige Erkenntnisse

Rachel Lupien und ihre Kollegen können anhand der Menge an schwerem Wasserstoff im Blattwachs erkennen, wann es viel geregnet hat und wann es trocken war. Allerdings sagt Wasserstoff nichts darüber aus, welche Pflanzen im feuchten Klima gediehen.

Die Kohlenstoffatome im Blattwachs tun dies jedoch, erklärt sie.

„Im Großen und Ganzen gibt es zwei Arten von Pflanzen. Wir nennen sie auch C3- und C4-Pflanzen“, sagt sie. „Etwa 90 % aller Pflanzen sind C3-Pflanzen. Sie gedeihen in den meisten Teilen der Welt, außer in Gebieten, die knochentrocken oder sehr heiß sind. C4-Pflanzen hingegen sind darauf spezialisiert, in Gebieten zu überleben, in denen es selten regnet und die Die Temperatur ist hoch.“

Da C3- und C4-Pflanzen Blattwachs mit unterschiedlichen Mengen an schwerem Kohlenstoff produzieren, können Forscher sie in den Proben unterscheiden. Auf diese Weise können sie „lesen“, welcher Pflanzentyp zu diesem Zeitpunkt am dominierendsten war.

„Zur Zeit der Migration des Homo erectus aus Afrika fanden wir in den Proben mehr C3 als in jeder anderen feuchten Periode der letzten 4,5 Millionen Jahre. Dies zeigt, dass das feuchtere Klima Teile des Gebiets von Wüste zu Grasland und Savanne verändert hat.“ “ Sie sagt.

Drei Arten der Photosynthese

Im Pflanzenreich gibt es im Großen und Ganzen drei verschiedene Möglichkeiten, Photosynthese durchzuführen. Es gibt C3- und C4-Pflanzen – und eine dritte Variante, die CAM-Pflanzen genannt wird.

Etwa 90 % aller Pflanzen sind C3-Pflanzen, 6 % sind CAM-Pflanzen und nur zwischen 3 und 4 % sind C4-Pflanzen. Allerdings nicht in Afrika, wo die großen Graslandschaften einen viel größeren Anteil an C4-Pflanzen aufweisen.

Der Unterschied zwischen den Pflanzen ist auf ihre unterschiedlichen Bewältigungsstrategien zurückzuführen, wenn die Feuchtigkeit in der Luft und im Boden begrenzt ist.

Wenn es zu trocken wird, schließen C3-Pflanzen die kleinen Stomata in den Blättern, die sie zur Aufnahme von CO2 nutzen. Wenn die Löcher geschlossen sind, kann die Pflanze keine Photosynthese durchführen und beginnt, ihre Kohlenstoffreserven zu verbrennen, während sie Wasser und CO2 ausatmet. Hält dies zu lange an, stirbt die Pflanze ab.

C4-Pflanzen hingegen sind in der Lage, auch bei Trockenheit Photosynthese zu betreiben. Obwohl ihre Spaltöffnungen geschlossen sind, wandeln sie weiterhin CO2 in Energie um. Dies gelingt ihnen mit Hilfe des Moleküls mit vier Kohlenstoffatomen, nach dem die Pflanzenart benannt ist. CAM-Pflanzen verwenden eine dritte Methode und kommen in noch trockeneren Gebieten zurecht.

Beispiele für C3-Pflanzen sind Weizen, Hafer, Reis und Sonnenblumen. Bekannte C4-Pflanzen sind Mais, Zuckerrohr und Amaranth, während Sukkulenten, Kakteen und Ananas CAM-Pflanzen sind.

Am grünsten vor 2,1 Millionen Jahren

Die Grünperioden in Afrika entstehen, ähnlich wie die Eiszeiten in nördlichen Breiten, aufgrund kleiner Schwankungen der Erdbahn um die Sonne. Geologen nennen diese Variationen Milanković-Zyklen.

Und gerade zwei dieser Variationen spielen eine wichtige Rolle, wenn es in der Sahara mehr Niederschläge gibt, erklärt Rachel Lupien.

„Die Erde wackelt ein wenig auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne. Es ist dieses Wackeln, das alle 21.000 Jahre zu Klimaschwankungen führt – und die afrikanische Feuchtperiode verursacht“, sagt sie. „Die andere Ursache für die Schwankungen liegt darin, wie kreisförmig die Umlaufbahn der Erde um die Sonne ist. In manchen Perioden ist die Umlaufbahn eher elliptisch und in anderen runder. Das führt zu Schwankungen, die etwa 100.000 bis 400.000 Jahre dazwischen liegen.“

Die Sahara war vor etwa 2,1 Millionen Jahren am grünsten. Hier sind höchstwahrscheinlich mehrere Zyklen zusammengekommen, um eine solche Umgebung zu schaffen. Dies fällt mit der Migration des Homo erectus zusammen. Das Klima habe diese Migration daher höchstwahrscheinlich erleichtert, schließt sie.