气候如何塑造人类进化？

诺哈网2023-05-25 18:36:360阅

来源：原理

气候变化会影响人类进化？

自上世纪20年代开始，人们就开始怀疑气候变化对人类进化可能起到了关键作用。那时，有科学家提出，更加干燥的环境可能是导致早期人类开始用两只脚走路以适应大草原上的生活。但由于一直以来具有代表性的古气候数据数量有限，使得这种关联一直难以得到证明。

最近，一项发表在《自然》杂志上的新研究利用一个前所未有的环流模型对过去200万年间的地球气候进行了模拟。具体来说，新研究探讨了由地球的天文运动所带来的长期气候波动，会如何创造出搅动人类进化的环境条件。

当我们的地球受到其他行星的推拉时，其倾斜度和轨道形状会发生改变，进而地球气候也会改变。例如，地球的倾斜度会以41000年的周期振荡，影响着季节的强度和热带地区的降雨量；在长达10多万年的周期里，地球会从一个偏圆形的轨道变成一个更偏椭圆的轨道，更圆的轨道能带来更多的阳光和更长的夏天，而偏椭圆的轨道会减少阳光，可能导致冰川形成时期。

模拟结果表明，温度和其他行星条件会影响早期人类的迁徙，并可能在大约30万年前促成了现代人的出现。这一结果为气候变化参与塑造了人类进化的说法提供了明确的证据。

在模拟条件中出现的古人类

研究人员用一台超级计算机运行了一个包含了这些天文变化的模拟，重建了在过去几百万年间，温度和降雨可能如何影响人类的可用资源。他们将模拟结果与成千上万的化石记录和其他考古证据相结合，推算出了智人（Homo sapiens）、尼安德特人（Homo neanderthalensis）、海德堡人（Homo heidelbergensis）、直立人（Homo erectus），以及包括匠人（Homo ergaster）和能人（Homo habilis）这6种人类物种在模型中出现的所有地点和时间。

尽管这些不同的古人类物种所喜欢的气候环境有所不同，但他们的栖息地都对地轴的摆动、倾斜和轨道偏心度等天文变化所引起的气候变化做出了响应。为了检验气候变化与人类栖息地之间的联系，研究人员将化石年龄像洗牌一样打乱，如果过去气候变化不会影响到古人类生活的地点和时间，那么应该会得到相同的栖息地。

模拟产生了海量的数据，通过分析这些数据，研究人员发现当使用被打乱的化石年代和真实的化石年代时，智人、尼安德特人和海德堡人这三个最近的古人类群体的栖息地模式会出现显著差异。这表明，至少在过去50万年里，气候变化的真正顺序在决定不同的古人类群体生活在哪里以及他们的遗骸在哪里被发现上起到了重要作用。

接着，研究人员开始着手解决下一个问题是，不同人类物种的栖息地是否在空间和时间上存在重叠。他们研究了五种主要的古人类群体的数据，发现在大约200万年前到100万年前之间的早期非洲古人类更喜欢稳定的气候条件，这将它们限制在相对狭窄的可居住区域。在大约80万年前的一次重大气候转变之后，使得海德堡人适应了更广泛的食物资源，从而让他们成了“全球流浪者”，抵达了欧洲和东亚的偏远地区。

图中显示了智人（左图紫色阴影）、海德堡人（中图红色阴影）和尼安德特人（右图蓝色阴影）的首选栖息地。（图/Institute for Basic Science）

过去，一些科学家就提出海德堡人可能在全球范围内产生了许多其他物种，包括欧亚大陆的尼安德特和非洲某地的智人。新的模型表明，海德堡人在全球分布是有可能的，因为更偏椭圆的轨道创造了更潮湿的气候条件，使得海德堡人可以更广泛地迁移。从模拟结果来看，海德堡人大约是在70万年前开始扩大栖息地的，尼安德特人和丹尼索瓦人可能是在大约50万至40万年前自海德堡人的欧亚分支进化的，智人则可以追溯到大约30万年前南部非洲晚期的海德堡人。这与近期从遗传数据或对人类化石形态差异的分析中得出的估计非常相似。

新的方法、新的见解

这些结果是通过使用超级计算机Aleph实现的。Aleph连续运转了6个月，完成了迄今为止最长的综合气候模拟。这些模拟所产生的结果或许能为人类物种是在哪里出现以及如何出现提供新的见解。

古人类学仍有许多存在争论的问题，虽然新的结果不太可能终结这些争论，但这项研究清晰地表明，经过充分验证的气候模型在解决人类起源的基本问题上具有重大价值。研究人员认为，古人类学界应该更加充分地利用这种连续的古气候模型的模拟潜力。

新的研究为证明气候在人类的进化中发挥了重要作用提供了证据，它表明我们之所以成为现在的我们，是因为我们在数千年的时间里成功适应了过去气候的缓慢变化。当然，我们还需要更多的证据来证明天文周期会影响人类祖先的轨迹。接下来，研究人员计划将运行更大的、整合了基因数据的模型。

#创作团队：

撰文：小雨

排版：雯雯

#参考来源：

https：//phys.org/news/2022-04-early-human-habitats-linked-climate.html

https：//www.sciencenews.org/article/climate-change-human-evolution-habitat-migration

https：//www.nature.com/articles/d41586-022-01050-1

https：//www.nature.com/articles/d41586-022-00975-x