Per comprendere le pressioni ambientali che hanno plasmato l'evoluzione umana, gli scienziati devono prima mettere insieme i dettagli delle antiche comunità vegetali e animali in cui hanno vissuto i nostri antenati fossili negli ultimi 7 milioni di anni. Perché mettere insieme il puzzle di ecosistemi vecchi di milioni di anni è un compito difficile, molti studi hanno ricostruito gli ambienti tracciando analogie con gli ecosistemi africani odierni, come il Serengeti. Uno studio condotto da uno scienziato dell'Università dello Utah mette in discussione tali approcci e suggerisce che la stragrande maggioranza dell'evoluzione umana si è verificata in ecosistemi diversi da quelli che si trovano oggi. Il documento è stato pubblicato online oggi nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

Per verificare le differenze tra ambienti moderni e antichi, i ricercatori hanno analizzato un set di dati di oltre 200 comunità di mammiferi africani attuali e più di 100 comunità fossili che abbracciano gli ultimi 7 milioni di anni nell'Africa orientale, un periodo di tempo che comprende tutta l'evoluzione umana. Hanno scoperto che prima del 700, 000 anni fa, le comunità di mammiferi sembravano molto diverse da quelle odierne. Per esempio, le comunità fossili hanno sostenuto una maggiore diversità di megaerbivori, specie oltre 2, 000 sterline, come gli elefanti. Allo stesso modo, la struttura dietetica delle comunità fossili spesso si discostava da quelle osservate oggi, con modelli di specie che mangiano erba e foglie che fluttuano in abbondanza. Circa 1 milione di anni fa, le comunità fossili hanno iniziato a passare a un trucco più moderno, che gli autori suggeriscono è il probabile risultato dell'espansione a lungo termine delle praterie accoppiata a impulsi climatici aridi. Il nuovo documento aggiunge alla crescente evidenza che gli scienziati hanno bisogno di rivalutare in modo critico la nostra comprensione degli antichi ecosistemi in cui si sono evoluti i primi esseri umani.

"Per molto tempo, il nostro campo ha cercato di definire come i cambiamenti ambientali hanno influenzato l'evoluzione umana, ma dobbiamo essere in grado di ricostruire gli ambienti passati proprio in primo luogo, " ha detto l'autore principale Tyler Faith, curatore di archeologia al Natural History Museum of Utah e assistente professore di antropologia all'U. "Se continuiamo a ricostruire ambienti antichi sulla base dei moderni ecosistemi africani, probabilmente ci manca un intero regno di possibilità su come funzionavano gli ecosistemi del passato. Il nostro studio invita i nostri colleghi ricercatori a pensare in modo più critico a questo".

Collegamento dei cambiamenti nelle comunità di mammiferi alle funzioni dell'ecosistema

L'Africa orientale è una manna per i fossili di mammiferi, rendendola una regione ideale per mettere insieme antichi ecosistemi negli ultimi 7 milioni di anni. Con il loro ampio database di comunità di mammiferi sia antiche che moderne, i ricercatori si sono concentrati su tre tratti:dieta, Corporatura, e strategia digestiva. Per tutti questi tratti, hanno scoperto che la composizione delle antiche comunità di erbivori differiva significativamente da quella di oggi. Questa è la chiave, poiché gli erbivori modellano direttamente la struttura degli ecosistemi in modi che hanno un impatto su un'ampia varietà di specie animali e vegetali.

"I grandi erbivori non sono solo parti passive di un ecosistema, sappiamo che possono modellare il paesaggio. Stanno mangiando le piante, e i più grandi abbattono alberi o calpestano terreni, che influenza collettivamente la struttura della vegetazione, regimi di fuoco, ciclo dei nutrienti, e colpisce altri organismi, compresi gli umani, " disse Fede.

Per esempio, i moderni ecosistemi africani sono dominati dai ruminanti, parenti di mucche e antilopi che hanno quattro compartimenti nello stomaco per scomporre completamente il cibo. I non ruminanti dotati di stomaco semplice sono relativamente rari, con al massimo otto specie che coesistono oggi nella stessa area. non ruminanti, compresi i parenti degli elefanti, zebre, ippopotami, rinoceronti e maiali, sono come nastri trasportatori digestivi, disse Fede. Mangiano grandi quantità di piante per compensare la loro digestione inefficiente. In contrasto con il modello odierno, I reperti fossili dell'Africa orientale documentano paesaggi ricchi di comunità di non ruminanti, con decine di specie coesistenti nella stessa area.

Anche le comunità fossili e moderne erano molto diverse in termini di dimensioni del corpo. I reperti fossili documentano molti più megaerbivori rispetto alle loro controparti moderne. Un costante declino dei megaerbivori iniziò 4,5 milioni di anni fa fino a quando non rappresentarono una distribuzione più moderna 700, 000 anni fa.

Qual è l'impatto di queste macchine mangiatrici che vivono tutte insieme negli stessi luoghi, quando non è il caso oggi?

"Queste antiche comunità di erbivori probabilmente consumavano molta più vegetazione, il che significa meno carburante per gli incendi. Poiché il fuoco è una parte importante degli ecosistemi moderni in Africa e favorisce le praterie rispetto ai boschi, cambierà radicalmente il modo in cui le cose funzionano a livello di interi ecosistemi, a cominciare dalle comunità vegetali, " aggiunge John Rowan, co-autore e ricercatore post-dottorato presso l'Università del Massachusetts Amherst. "I paleontologi ne erano consapevoli, ma fino ad ora, nessuno ha davvero provato a misurare quanto diverso fosse il passato rispetto al presente".

Il clima secco e le praterie guidano un cambiamento

Cosa ha guidato i cambiamenti nelle comunità di mammiferi negli ultimi 7 milioni di anni? Uno dei cambiamenti più documentati è l'espansione delle praterie negli ultimi 4 milioni di anni. Molti dei megaerbivori fossili preferivano ambienti boschivi, mentre i ruminanti prosperano nelle ampie savane che oggi dominano parti dell'Africa orientale. La documentazione fossile degli erbivori segue da vicino gli ambienti mutevoli, con cambiamenti nella rappresentazione di questi gruppi che seguono l'espansione a lungo termine delle praterie.

Circa 1 milione di anni fa, i fossili mostrano un cambiamento nella struttura alimentare della comunità dei mammiferi che l'espansione delle praterie da sola non riesce a spiegare. I non ruminanti che avevano dominato gli ecosistemi dell'Africa orientale sono caduti in un forte declino. Ciò corrisponde ai record di polvere marina che suggeriscono che la regione ha sperimentato impulsi di siccità climatica che avrebbero colpito duramente i non ruminanti perché dipendono da un accesso affidabile alle acque superficiali, il che significa che molte specie potrebbero essere scomparse lungo i fiumi e i laghi da cui dipendevano. Inoltre, la strategia di consumo del nastro trasportatore dei non ruminanti si basa sull'accesso a un'abbondante vegetazione, che sarebbe diminuito durante i periodi di siccità.

Guardare avanti

Gli autori non incolpano i precedenti ricercatori di affidarsi così pesantemente alle analogie con gli ecosistemi africani odierni, sottolineando che uno studio di tale portata è diventato possibile solo di recente.

"La paleontologia ha colpito un'era dei big data, " ha detto Faith. Il coautore e assistente professore della Colorado State University Andrew Du ha aggiunto, "Con l'assemblea di grandi, set di dati completi, ora possiamo porre domande importanti che sono fondamentalmente diverse da quelle poste in passato. Possiamo indagare su modelli e dinamiche su larga scala che hanno indubbiamente influenzato il corso dell'evoluzione umana".