Naujienų archyvas

Klimato sąlygų rekonstrukcija Homo sapiens migracijos iš Afrikos metu

2021 09 06

Vienas vertingiausių paleoantropologijos mokslui regionų yra Etiopija. Čia buvo atrastas seniausias iki šiol 4,2 mln. metų amžiaus hominidas Ardipithicus ramidus (Ardi). Jį 1994 m. aptiko amerikietis paleoantropologas Timas D. Vaitas (Tim D. White). Dar vienas plačiai žinomas radinys – hominidas Australopithecus afarensis (Lucy). Šį egzempliorių Etiopijos Afaro regiono Avašo slėnyje 1974 m. rado kitas amerikiečių paleoantropologas Donaldas Johansonas. Tai viena geriausiai išsilaikiusių suaugusių Australopithecine fosilijų. Lucy taksonominis pavadinimas nurodo regioną, kuriame šis atradimas buvo padarytas. Manoma, kad hominidai čia gyveno prieš 3,2 mln. metų.

Etiopija taip pat laikoma viena ankstyviausių anatomiškai modernių žmonių Homo sapiens atsiradimo vietų. Seniausi iš šių vietinių iškastinių radinių, Omo liekanos, buvo iškasti pietvakarinėje Omo Kibish vietovėje ir yra datuojami Vidurio paleolitu, maždaug prieš 200 tūkst. metų. Be to, Homo sapiens idaltu skeletų buvo rasta Avašo slėnyje. Tai gali būti maždaug prieš 160 tūkst. metų išnykę Homo sapiens porūšiai arba anatomiškai artimiausi šiuolaikinių žmonių protėviai. Archajiškos Homo sapiens fosilijos, iškastos Jebel Irhoud vietovėje Maroke, priskiriamos ankstesniam laikotarpiui, maždaug prieš 300 tūkst. metų, o Omo-Kibish I (Omo I) iš pietinės Etiopijos yra seniausias anatomiškai modernaus Homo sapiens skeletas (datuojamas 196 ± 5 tūkst. m.).

Etiopijos gamtinis žemėlapis

2019 m. archeologai Etiopijos Bale kalnų Fincha Habera vietovėje, 3 469 m aukštyje virš jūros lygio, uolose atrado 30 tūkst. metų senumo (Vidurinysis akmens amžius) žmonių pėdsakų. Tokiame dideliame aukštyje žmonės patiria stiprų ne tik hipoksijos, bet ir ekstremalių orų poveikį. Šis uolose aptiktas būstas yra laikomas ankstyviausiu nuolatinio žmogaus gyvenimo dideliame aukštyje įrodymu: buvo aptikta tūkstančiai gyvūnų kaulų, šimtai akmeninių įrankių ir senovinių židinių, padėjusių atskleisti to laikmečio žmonių maitinimosi racioną.

Kaip vyko ankstyvoji žmonių sklaida Afrikoje ir į Europą bei Aziją padeda suprasti klimato ir aplinkos sąlygų rekonstrukcijos. Apie tai naujų įžvalgų pateikia vokiečių paleogeografo Franko Šėbico (Frank Schäbitz) vadovaujamos tarptautinės tyrimų grupės darbai, kuriuose atlikta pastarųjų 200 tūkst. metų Etiopijos klimato rekonstrukcija (tyrimų rezultatai 2021 m. skelbti žurnale Communications erth and environment). Archyvų apie aplinkos pokyčius naudojimas bandymui nustatyti jų poveikį Homo sapiens evoliucijai ir plėtrai yra labai sudėtingas uždavinys, pirmiausia dėl galimai nedeterministinio žmonių reakcijos pobūdžio į išorinius gamtos veiksnius, kuris gali skirtis dėl socialinių veiksnių, t. y. santykio su kaimyninėmis grupėmis ir individualaus pasirinkimo. Be to, technologinė pažanga galėjo didinti žmonių išgyvenamumą ir gebėjimą prisitaikyti klimato streso metu. Žmonių bendruomenės „sunkius laikus“ galėjo išgyventi pereidamos į tinkamesnę aplinką (Rytų Afrikoje šie Homo sapiens vadinami „pabėgėliais į kalnus“) su atitinkamomis pasekmėmis genetiniam dreifui ir natūraliajai atrankai.

Hidroklimatinių sąlygų rekonstrukcijai buvo naudojamos Pietų Etiopijoje Didžiajame riftiniame slėnyje, prie sienos su Kenija esančio Čev Bahiro (Chew Bahir) ežero dugno nuosėdos, susiklosčiusios per pastaruosius 200 tūkst. metų (pav.). Šis ežeras kaip tik yra netoli senųjų žmogaus buveinių. Reikia pažymėti itin didelę tyrimų metu pasiektą laikinę nuosėdų kerno mėginių skiriamąją gebą – ji siekia beveik 10 metų. Visas atliktas gręžinys buvo iki 292,87 m gylio, seniausi ištraukto kerno sluoksniai datuojami apie 620 tūkst. m. Detali hidroklimatinių sąlygų rekonstrukcija apima pastarąjį 200 tūkst.0 metų laikotarpį – tai leidžia chronologiškai aprėpti visą Homo sapiens evoliucijos istoriją Afrikoje ir mūsų protėvių migraciją.

Ežero nuosėdose susikaupia labai daug informacijos apie aplinkos sąlygas: nuosėdos į ežerą patenka vykstant vandens sukeltai erozijai visame baseine, jose kaupiasi ne tik mineraliniai komponentai, bet ir organinė medžiaga bei ežere gyvenusių organizmų liekanos.

Šio tyrimo metu į bendrą visumą buvo sujungti sedimentologiniai ir geocheminiai duomenys apie aplinkos pokyčius. Tirtas nuosėdų dalelių dydžio kintamumas, taikant rentgeno spindulių fluorescencijos (XRF) technologijas, nustatyti įvairių elementų santykiai (K / Zr, Al / Si, Ca / Ti), taip pat bendroji organinė anglis (TOC), deguonies izotopų sudėtis (δ¹⁸O) ir endogeninio kalcito kiekis. Rezultatai parodė, kad drėgnesnio klimato sąlygomis nuosėdose aptinkama daugiau stambesnių, šiurkščiai grūdėtų nuosėdų, kuriose smėlis sudaro daugiau kaip 50 proc. Šie sluoksniai dažniausiai sutampa su mažesniu K / Zr, didesniu Al / Si ir Ca / Ti santykiu, didesniu TOC, mažesnėmis δ¹⁸O vertėmis, o sauso klimato laikotarpiais šie ryšiai atvirkštiniai. Sauso klimato epizodai Čev Bahiro ežero baseine lemdavo intensyvesnį garavimą, didesnį ežero vandens šarmingumą ir druskingumą bei žemesnį ežero vandens lygį. Sausesnėms fazėms paprastai būdingas dumblo ir molio nuosėdų padidėjimas, mažesnės TOC vertės, mažesnis organinių medžiagų kaupimasis, mažas Al / Si santykis, didesnis δ¹⁸O ir pan.

Tyrimo metu Čev Bahiro baseine per pastaruosius 200 tūkst. metų nustatytos penkios skirtingos klimato fazės:
I – prieš 200–125 tūkst. metų – drėgnas klimatas;
II – prieš 125–60 tūkst. metų – klimato sausringumas tendencingai stiprėja;
III – prieš 60–14 tūkst. metų – labai sausas klimatas;
IV – prieš 14–5 tūkst. metų – drėgnas klimatas;
V – prieš 5–0 tūkst. metų – sausas klimatas;

Autorių nuomone, tokius klimato svyravimus galėjo lemti Žemės ašies precesijos ir Žemės orbitos ekscentriciteto periodinė kaita, dėl kurios pasikeisdavo gaunamos Saulės spinduliuotės kiekiai, įvykdavo atmosferos cirkuliacijos pokyčių pusiaujo konvergencijos zonoje ir Pietų Azijos–Indijos vandenyno musonų gardelėje, susidarydavo paviršinio vandens sluoksnio temperatūros anomalijų ir giluminių srovių perturbacijų vakarinėje Indijos vandenyno dalyje. Tai savo ruožtu lėmė konvekcinių procesų erdvinės sklaidos ir intensyvumo, kritulių kiekio ir klimato aridiškumo fluktuacijas Etiopijos kalnyno regione.

Pirmosios fazės metu (prieš 200–125 tūkst. m.) klimato sąlygos mūsų protėviams buvo santykinai palankios: žemumose buvo užtektinai vandens, gausu augalinių ir gyvūninių maisto išteklių. Tokiomis sąlygomis žmonės galėjo palyginti lengvai judėti dideliais atstumais ir netgi pasiekti Arabijos pusiasalį, kaip rodo seniausi ten iškastiniai radiniai (maždaug prieš 175 tūkst. m.). Šiuo laikotarpiu, palyginti su dabartiniu, kritulių iškrisdavo 20–30 proc. daugiau, Rytų Afrikos tektoniniame lūžyje esantys ežerai buvo susijungę į vieną hidrologinį tinklą (dabar šie ežerai nenuotakūs), klestėjo žemumų augalija. Tai galėjo palengvinti ankstyvąją žmonių migraciją, nes užtektinai vandens ir maisto buvo galima rasti visur Pietų Etiopijos žemumose ir gretimuose regionuose. Šis laiko intervalas taip pat sutampa su pirmą kartą dokumentais užfiksuotais šiuolaikinių žmonių pasirodymais Levanto regiono Misliya urve, kur rasta fosilijų, datuojamų 194–177 tūkst. m. Tai rodo, kad regionai su palankiomis sąlygomis epizodiškai susijungdavo tarp Pietų ir Šiaurės Etiopijos iki pat Levanto (regionas rytinėje Viduržemio jūros pakrantėje), atverdami ankstyvuosius Homo sapiens sklaidos kelius iš Rytų Afrikos. Įvairūs paleoklimatiniai duomenys patvirtina, kad drėgnųjų fazių metu palankios gyvenimo sąlygos kelis kartus egzistavo ne tik Rytų Afrikos žemumose, bet ir visoje Afrikos dalyje palei Nilo upę. Tai suteikė palankų kelią ankstyvajai šiuolaikinių žmonių migracijai šiaurės link.

Antrosios fazės metu (125–60 tūkst. m.) klimato sausringumas tendencingai stiprėjo, bet vis dar pasitaikė drėgno klimato intarpų. Pirmajai ir antrajai fazėms buvo būdingi periodiški, žemo dažnio, maždaug kas 20 tūkst. metų drėgno ir sauso klimato epizodų kaitaliojimaisi. Manoma, kad šios fazės sausringiausiais laikotarpiais Homo sapiens pradėjo Etiopijos aukštumų „okupaciją“, nes aukštumų šlaituose iškrisdavo didesnis kritulių kiekis. Deja archeologinių duomenų ir įrašų trūkumas bei jų chronologinis neapibrėžtumas Etiopijos aukštumose riboja galimybes patikrinti bėglių į kalnus hipotezę ankstesniu  nei prieš 80 tūkst. metų laikotarpiu. Tačiau seniausia žinoma dideliame aukštyje esanti archeologinė vietovė šiame regione prie Dendi ugnikalnio rodo šios hipotezės pagrįstumą. Taigi Šiaurės Vakarų Etiopijos aukštumos ir kalnuotos vietovės antrosios fazės metu tapo palankiomis homininų buveinėms. Gauti paleoklimatiniai duomenys gerai dera su genetiniais tyrimais, pagal kuriuos mūsų tiesioginiai genetiniai protėviai („Afrikos Ieva“) sėkmingai paliko Afriką per 20 tūkst. metų trukusį drėgnąjį  laikotarpį maždaug prieš 70 000–50 000 metų (antrosios ir trečiosios fazės sandūroje).

Trečiosios fazės metu (prieš 60–14 tūkst. m.), kai Rytų Afrikos žemumose buvo ypač sausringos sąlygos, daugybė archeologinių radinių aptinkama Etiopijos aukštumose. Jie liudija apie spartų ginklų ir įrankių tobulėjimą, kurį, manoma, skatino didesnis „aplinkos stresas“. Mažiau palankūs sauso klimato laikotarpiai galėjo lemti erdvinį žmonių populiacijų susiaurėjimą ir izoliaciją. Trečiosios fazės klimato svyravimams taip pat būdingi Dansgoro–Ėšgerio įvykiai, pavadinti paleoklimatologų Vilio Dansgoro (Willi Dansgaard) ir Hanso Ėšgerio (Hans Oeschger) garbei. Tai staigios, aukšto dažnio klimato fluktuacijos, įvykusios 25 kartus per paskutinį ledynmetį (jas patvirtinantys duomenys rasti tiriant Grenlandijos ledyno kerną). Dansgoro–Ėšgerio įvykių susidarymo priežastys iki galo dar nėra aiškios, manoma, kad juos sukeldavo Saulės aktyvumo, anglies dioksido koncentracijos atmosferoje ir giluminės cirkuliacijos vandenyne fluktuacijos. Kai kurie mokslininkai teigia, kad šie klimato įvykiai kartojosi beveik periodiškai kas 1 470 metų. Panašus klimato cikliškumas holoceno laikotarpiu dar vadinamas Bondo įvykiais. Keliama hipotezė, kad žmonių populiacijos galėjo reaguoti į šiuos aukštesnio dažnio klimato svyravimus vietiniu persiskirstymu tarp kalnų ir žemumų buveinių. Šie staigūs ir dažni paviršinio vandens ir maisto išteklių sumažėjimai (juos lėmė kritulių kiekio ir sezoniškumo svyravimai) galėjo sukelti žmonėms tokį klimato stresą, kuris paskatino naujas technologijas, pereinant nuo Vidurinio akmens amžiaus prie Vėlyvojo akmens amžiaus įrankių komplektų. Be to, per šį laiko intervalą Homo sapiens pritaikė kitas strategijas, kad reaguotų į ribines aplinkos sąlygas regione: žmonių grupės pakilo į Etiopijos aukštumas abiejose Didžiojo riftinio slėnio pusėse, ką patvirtina archeologiniai įrašai Goda Buticha, Mochena Borago, Fincha Habera ir Sodicho olose. Taigi gyvenimas didesnio absoliutinio aukščio zonose galėjo būti klimato nulemtas atsakas į tūkstantmečio masto sausras.

Ketvirtosios fazės metu (prieš 14–5 tūkst. m.) vėl išsiplėtė pusiaujo konvergencijos zona (panašiai kaip I fazėje) ir Čev Bahiro baseine kritulių padaugėjo. Tačiau net ir šioje palyginti drėgno klimato fazėje buvo kelios sauso klimato atkarpos. Jų metu žmonės taip pat ieškojo prieglobsčio aukštumose, t. y. pasirinko tokią pačią išsekusių išteklių ir nesaugių gyvenimo sąlygų riftiniame slėnyje įveikimo strategiją. Ją galima vadinti orografinio mobilumo strategija. Prie 10–8 tūkst. m. gyvenę žmonės vertėsi gyvulininkyste ir žemdirbyste.

Penktosios fazės metu (ji prasidėjo prieš 5 tūkst. m.) klimatas tapo vėl sausesnis. Prieš 3 tūkst. metų į Etiopiją pradėjo keltis ir ilgainiui su vietos gyventojais sumišo semitų kalbomis kalbančios gentys iš Pietų Arabijos. Iš vienos tų genčių (habešų) kilo Abisinijos pavadinimas, kuriuo seniau buvo vadinama Etiopija. Šiuo metu Etiopijoje vyrauja musoninis subekvatorinis klimatas su ryškiais orografiniais kontrastais. Etiopijos kalnyne iki 1 700–1 800 m aukščio vidutinė metinė temperatūra yra daugiau kaip 20 °C, aukščiau 13–18 °C. Atarų įduba – viena karščiausių Žemės vietų (liepos vidutinė temperatūra 35 °C). Pietryčiuose per metus iškrinta 150–600 mm kritulių, vidurinėje dalyje ir pietvakariuose – 1 500–1 800 mm kritulių. Etiopiją nuolat alina sausros, kartais jos sukelia net badmečius. Pavyzdžiui, praėjusio amžiaus 8–9 dešimtmetyje dėl sausrų badavo keli milijonai, mirė daugiau kaip 100 tūkst. žmonių. Etiopija yra labai pažeidžiama dėl daugelio klimato kaitos padarinių, ypač dėl oro temperatūros didėjimo ir kritulių pokyčių. Tai kelia grėsmę maisto saugumui ir ekonomikai, kuri yra pagrįsta žemės ūkiu. Dėl to daug etiopų palieka savo namus ir emigruoja į Persijos įlankos regioną, Pietų Afriką ir Europą. Akivaizdu, kad prieš 200–125 tūkst. metų klimato sąlygos žmonėms gyventi buvo palankesnės nei dabar.

Pagal naujausias publikacijas parengė akad. Arūnas Bukantis