thuha19051234
Pearl
Các nhà khoa học đã tái thiết những mô hình khí hậu chi tiết và sau đó được liên kết với những bằng chứng từ hồ sơ khảo cổ học để tiết lộ nơi con người cổ đại có thể đã sống và tiến hóa như thế nào trước những sự biến đổi như vậy.
Hiện tại, các nhà khoa học đã tạo ra một mô hình siêu máy tính về khí hậu toàn cầu, cũng những thay đổi của nó, kéo dài khoảng 2 triệu năm. Các nhà nghiên cứu đã ghép nối những mô phỏng cổ sinh vật học này với bằng chứng thế giới thực từ hàng nghìn bộ xương người cổ đại và các công cụ bằng đá để tìm hiểu điều kiện nơi con người cổ đại tồn tại. Sau đó, họ tiếp tục lập bản đồ về sự phân bổ dân số cũng như sự di dân có thể xảy ra của nhiều nhánh người cổ đại (hominin) gồm cả loài người hiện đại - Homo sapiens của chúng ta ngày nay - dựa trên địa điểm và thời điểm tồn tại của các môi trường sống thuận lợi. Điều thú vị là, kết quả mô hình cho thấy rằng những thay đổi mạnh mẽ về môi trường đóng một vai trò quan trọng trong những thay đổi tiến hóa lớn như nguồn gốc của loài của chúng ta.
Trong khoảng hơn 2 thập kỷ qua, các nhà khoa học nghiên cứu trong lĩnh vực khám phá nguồn gốc loài người rất quan tâm đến cách thức mà khí hậu thay đổi và các điều kiện sinh thái biến đổi, như hạn hán và nhiệt độ đóng băng, đã giúp định hướng sự tiến hóa của con người. Các nhà khoa học cho rằng nhu cầu tồn tại trong các môi trường thay đổi sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho con người với những thay đổi di truyền khiến họ dễ thích nghi hơn và có thể tồn tại tốt hơn trong nhiều điều kiện.
Khám phá về mặt lý thuyết này có thể là một thách thức vì thường có rất ít bằng chứng về khí hậu hoặc một môi trường địa phương nhất định cho thấy nó như thế nào tại thời điểm và địa điểm mà những thay đổi tiến hóa lớn xảy ra. Hồ sơ khí hậu có thể được xác định từ lõi băng hoặc trầm tích đại dương, nhưng bằng chứng như vậy đặc biệt thiếu tại các địa điểm hóa thạch, nơi các nhà khoa học đã tìm ra những bằng chứng khá mơ hồ về các giai đoạn trong hành trình tiến hóa của chúng ta.
Quỹ đạo hình elip của Trái đất xung quanh mặt trời thay đổi hình dạng đôi chút vào các chu kỳ 100.000 và 400.000 năm được gọi là chu kỳ Milankovitch. Đặc điểm này kết hợp với sự lắc lư theo chu kỳ của Trái đất trên trục của nó đã khiến mức bức xạ mặt trời mà chúng ta nhận được trở nên nóng dần và suy yếu, đồng thời hành tinh sẽ trải qua các thời kỳ biến đổi khí hậu tự nhiên. Những thay đổi này xảy ra trên quy mô dài hơn nhiều so với sự thay đổi khí hậu ngày nay, trong đó hoạt động của con người đóng vai trò quan trọng, nhưng theo thời gian các kỷ băng hà và kỷ nguyên ấm đã thay đổi đáng kể môi trường sống trên khắp thế giới.
Việc mô phỏng mô hình khí hậu đã làm sáng tỏ những điều kiện cơ bản mà con người cần để phát triển, như lượng mưa, nhiệt độ và mức độ thực vật. Kết quả của mô hình này đã được tiến hành kiểm tra chéo dựa trên những dữ liệu cổ sinh hiện có từ các địa điểm được chọn chính gồm lõi băng, trầm tích đại dương và trầm tích hang động, cho thấy chúng khớp với nhau, chứng minh cho độ chính xác của mô hình.
Còn về khía cạnh các bằng chứng từ xương và đá trong các nghiên cứu, Pasquale Raia, Đại học Naples, đã xây dựng một cơ sở dữ liệu khổng lồ gồm hơn 3.200 hiện vật khảo cổ và hóa thạch của con người từ châu Phi, châu Âu và châu Á, trải dài khoảng hai triệu năm. Điều này tiếp tục cho thấy những bằng chứng về sự phân bố đã biết của 5 nhánh người H. erectus, H. heidelbergensis, H. neanderthalensis, H. sapiens và 'Người châu Phi thời kỳ đầu tiên' (sự kết hợp của H. ergaster và H. hablis) khi họ sống ở một địa điểm.
Việc so sánh mô phỏng của mô hình về các điều kiện khí hậu hiện có trong thời gian và địa điểm nơi các hóa thạch thực sự được tìm thấy đã cho phép nhóm xác định các môi trường sống mà mỗi loài đã thành công. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra thêm nhiều nơi khác, có khí hậu tương tự, những nơi họ có thể đã sinh sống.
Michael Petraglia, giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Úc về Sự tiến hóa của loài người tại Đại học Griffith, cho biết các bản đồ về môi trường sống phù hợp cho thấy một cách độc đáo khả năng di cư của những nhóm người này sang các vùng lãnh thổ mới và phạm vi môi trường rộng lớn hơn.
Petraglia, người không tham gia nghiên cứu, cho biết: “Điều này gợi ý cho tôi rằng những nhóm người này có khả năng phát triển một loạt các thích ứng văn hóa, cho phép họ tồn tại, ví dụ như trong môi trường lạnh giá và có tính thời vụ cao. Lửa và sự phát triển của vũ khí tinh vi hơn để săn bắn là những ví dụ về những đổi mới văn hóa có khả năng nâng cao khả năng thích nghi và sống sót của họ."
Tuy nhiên, sự sống sót không phải lúc nào cũng dễ dàng hay có thể thực hiện được. Những điều kiện tự nhiên môi trường khắc nghiệt, chẳng hạn như hạn hán cũng làm thu hẹp quy mô dân số địa phương, đặc biệt là các loài dễ bị tổn thương hơn kém thích nghi với các môi trường sống khác nhau. Những sự kiện như vậy có thể khiến một nhóm gen nhất định bị thu hẹp về kích thước và tính đa dạng khi các thành viên của nó chết dần. Những người sống sót có thể là nhờ vào những lợi thế di truyền, và những lợi thế đó sẽ trở nên phổ biến trong nhóm và được truyền lại cho con cháu. Một số thay đổi di truyền này có thể rất quan trọng, trở thành một phần của quá trình chuyển đổi từ loài người cổ đại này sang loài người cổ đại khác.
Nhà cổ nhân học Rick Potts, giám đốc Chương trình Nguồn gốc Con người của Smithsonian, lưu ý rằng nghiên cứu được xây dựng dựa trên công việc kéo dài hơn hai thập kỷ. Các nhà nghiên cứu, bao gồm cả Potts, đã tích lũy bằng chứng cho lý thuyết rằng những thay đổi sinh thái do khí hậu thúc đẩy đã giúp thúc đẩy sự tiến hóa của loài người. Chìa khóa của giả thuyết "lựa chọn biến đổi" này chính là sự bất ổn định về sinh thái, do biến đổi khí hậu thúc đẩy, sẽ tác động đến quá trình tiến hóa bằng cách tạo ra các đặc điểm di truyền giúp con người linh hoạt hơn và có khả năng thích ứng tốt hơn với những thay đổi đó.
"Tuy nhiên, việc có một công cụ mới để tái tạo lại môi trường sống có liên quan đến việc xác định và phân tán hominin là một điều thực sự tích cực."
Cho đến hiện tại, khi các bản đồ nơi sinh sống của mô hình này đã được kiểm tra dựa trên những bằng chứng từ khảo cổ học, nhân chủng học và di truyền học thì nhìn chúng những phác thảo về hành trình tiến hóa của chúng ta đều có sự đồng thuận nhất định. Ngoài ra, các tác giả nghiên cứu đã sử dụng bản đồ cổ sinh vật học của họ để gợi ý một số chi tiết cụ thể hấp dẫn.
Sử dụng mô hình này, các tác giả đã cho rằng quần thể H. Heidelbergensis ở Nam Phi đã trải qua hai thời kỳ quan trọng: 360.000 đến 415.000 năm trước và 310.000 đến 340.000 năm trước, ở đó, mức độ phù hợp với môi trường sống của chúng bị giảm đáng kể. Môi trường sống với điều kiện tốt hơn trở lại từ 200.000 đến 310.000 năm trước tương ứng với sự biến mất của nhóm người cổ đại này và sự xuất hiện của Homo sapiens. Bằng chứng cho lý thuyết chuyển tiếp lâu đời này có thể được thấy trong hồ sơ về những hộp sọ ngày càng hiện đại được ngành khảo cổ tìm thấy như Kabwe 1 (300.000 năm tuổi), Florisbad (260.000 năm tuổi), và Hereto (170.000 năm tuổi).
Nếu H. Heidelbergensis là tổ tiên của chính chúng ta, và chúng ta sinh ra trong một thời kỳ đặc biệt từ 200.000 đến 300.000 năm trước thì những điều kiện ưu đãi của môi trường chắc chắn đã cùng đến trong thời đại đó. Và đó cũng chính xác là những gì mô hình khí hậu gợi ý đã xảy ra ở Nam Phi.
Một sự hội tụ tương tự của các môi trường sống thích hợp ở châu Âu, hỗ trợ cho một giả thuyết cho rằng một sự chuyển đổi loài khác đã diễn ra ở đó giữa H. heidelbergensis và Neanderthal ở châu Âu khoảng 400.000 năm trước.
Nghiên cứu trên không phải được thiết kế nhằm mang đến những hiểu biết chính xác về cách mà nó mô hình hóa các điều kiện môi trường đang thay đổi thực sự ảnh hưởng đến các quá trình phân tán và đặc tả của con người. "Việc mô phỏng sẽ quan trọng nhất nếu nó dẫn đến những giả thuyết mới về cách thức khí hậu dẫn đến phương sai và sự phân hóa dân số và do đó dẫn đến sự phân biệt; hoặc cách các hành lang môi trường sống mở và đóng lại, do đó dẫn đến những dự đoán về sự phân tán trong quá khứ mà vẫn chưa được ghi lại trong hồ sơ hóa thạch."
Ngoài khí hậu, thì điều kiện sinh thái ở các khu vực như loại thức ăn và nước uống sẵn có, và phạm vi các loài động thực vật có mặt sẽ quyết định loài người nào có thể sống sót và chúng phải thích nghi như thế nào theo thời gian. Các nghiên cứu trong tương lai sử dụng các mô hình khí hậu này cũng nên tính đến mức độ phức tạp của các hệ sinh thái đó, đồng thời nghiên cứu những thay đổi tiến hóa có thể thấy ở các loài động vật khác. Nếu những thay đổi về lượng mưa, nhiệt độ và sản lượng thực vật ảnh hưởng đến con người, chúng cũng sẽ có tác động tiến hóa đối với các loài động vật có vú lớn khác.
Việc khám phá những tác động đến hệ sinh thái rộng lớn hơn này là một ví dụ về cách các giả thuyết trong mô hình khí hậu có thể được kiểm tra thêm và có thể tiết lộ những ý tưởng mới. Michael Petraglia cho biết "Các mô hình phù hợp với môi trường sống là một công cụ khoa học được hoan nghênh, nhưng chúng chỉ là mô hình. Chúng tôi còn rất nhiều việc phải làm trên mặt đất, không chỉ phục hồi các hóa thạch và khảo cổ mà còn tái tạo lại môi trường mà các hominin đã tồn tại."
Nguồn smithsonianmag
Rất khó để xác định cách con người cổ đại thích nghi với môi trường
Từ hàng nghìn năm trước, tổ tiên của chúng ta đã có mối quan hệ mật thiết với môi trường của họ, điều này giúp hình thành những khu vực sống cũng như cách họ tồn tại. Tuy nhiên, khi khí hậu dần thay đổi, những dòng sông trở nên cạn nước, đồng cỏ và những đàn gia súc bị thu hẹp lại, những con người thời cổ đại đã phản ứng như thế nào? Các nhà khoa học hiện đại đã dựa vào xương hóa thạch, các công cụ bằng đá cũng như đồ tạo tác khác để cho chúng ta thấy người cổ đại trông như thế nào và họ đã tồn tại, sinh sống và phát triển như thế nào theo thời gian. Nhưng chỉ dựa vào việc phát hiện ra một hộp sọ 300.000 năm tuổi thì rất khó khăn để tìm ra những bằng chứng hữu hình cho thấy môi trường sống mà những người này gọi là nhà thực sự như thế nào, đặc biệt vì điều kiện khí hậu thay đổi đã khiến họ cũng phải thích nghi và thay đổi theo, rất nhiều lần như thế.Hiện tại, các nhà khoa học đã tạo ra một mô hình siêu máy tính về khí hậu toàn cầu, cũng những thay đổi của nó, kéo dài khoảng 2 triệu năm. Các nhà nghiên cứu đã ghép nối những mô phỏng cổ sinh vật học này với bằng chứng thế giới thực từ hàng nghìn bộ xương người cổ đại và các công cụ bằng đá để tìm hiểu điều kiện nơi con người cổ đại tồn tại. Sau đó, họ tiếp tục lập bản đồ về sự phân bổ dân số cũng như sự di dân có thể xảy ra của nhiều nhánh người cổ đại (hominin) gồm cả loài người hiện đại - Homo sapiens của chúng ta ngày nay - dựa trên địa điểm và thời điểm tồn tại của các môi trường sống thuận lợi. Điều thú vị là, kết quả mô hình cho thấy rằng những thay đổi mạnh mẽ về môi trường đóng một vai trò quan trọng trong những thay đổi tiến hóa lớn như nguồn gốc của loài của chúng ta.
Khám phá về mặt lý thuyết này có thể là một thách thức vì thường có rất ít bằng chứng về khí hậu hoặc một môi trường địa phương nhất định cho thấy nó như thế nào tại thời điểm và địa điểm mà những thay đổi tiến hóa lớn xảy ra. Hồ sơ khí hậu có thể được xác định từ lõi băng hoặc trầm tích đại dương, nhưng bằng chứng như vậy đặc biệt thiếu tại các địa điểm hóa thạch, nơi các nhà khoa học đã tìm ra những bằng chứng khá mơ hồ về các giai đoạn trong hành trình tiến hóa của chúng ta.
Mô phỏng lịch sử biến đổi khí hậu toàn cầu từ vài triệu năm trở lại đây
Axel Timmermann, Giám đốc Trung tâm Vật lý Khí hậu IBS tại Đại học Pusan, Hàn Quốc, đã dẫn đầu một nhóm sử dụng Siêu máy tính ICCP / IBS Aleph để mô phỏng lịch sử biến đổi khí hậu toàn cầu kéo dài từ hai triệu năm trở lại đây. Ông cho biết "Ưu điểm của phương pháp này là nó cho phép chúng ta thu thập thông tin khí hậu ở khắp mọi nơi trên hành tinh của chúng ta."Quỹ đạo hình elip của Trái đất xung quanh mặt trời thay đổi hình dạng đôi chút vào các chu kỳ 100.000 và 400.000 năm được gọi là chu kỳ Milankovitch. Đặc điểm này kết hợp với sự lắc lư theo chu kỳ của Trái đất trên trục của nó đã khiến mức bức xạ mặt trời mà chúng ta nhận được trở nên nóng dần và suy yếu, đồng thời hành tinh sẽ trải qua các thời kỳ biến đổi khí hậu tự nhiên. Những thay đổi này xảy ra trên quy mô dài hơn nhiều so với sự thay đổi khí hậu ngày nay, trong đó hoạt động của con người đóng vai trò quan trọng, nhưng theo thời gian các kỷ băng hà và kỷ nguyên ấm đã thay đổi đáng kể môi trường sống trên khắp thế giới.
Còn về khía cạnh các bằng chứng từ xương và đá trong các nghiên cứu, Pasquale Raia, Đại học Naples, đã xây dựng một cơ sở dữ liệu khổng lồ gồm hơn 3.200 hiện vật khảo cổ và hóa thạch của con người từ châu Phi, châu Âu và châu Á, trải dài khoảng hai triệu năm. Điều này tiếp tục cho thấy những bằng chứng về sự phân bố đã biết của 5 nhánh người H. erectus, H. heidelbergensis, H. neanderthalensis, H. sapiens và 'Người châu Phi thời kỳ đầu tiên' (sự kết hợp của H. ergaster và H. hablis) khi họ sống ở một địa điểm.
Việc so sánh mô phỏng của mô hình về các điều kiện khí hậu hiện có trong thời gian và địa điểm nơi các hóa thạch thực sự được tìm thấy đã cho phép nhóm xác định các môi trường sống mà mỗi loài đã thành công. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra thêm nhiều nơi khác, có khí hậu tương tự, những nơi họ có thể đã sinh sống.
Những kết luận ban đầu về khả năng di cư và thích nghi của các nhóm người cổ đại
Một số loài, đặc biệt là ở những nhánh người cũ hơn như H. ergaster và H. hablis được giả thuyết là chỉ sống trong một phạm vi điều kiện hạn hẹp. H. Sapiens và H. Erectus có tập hợp môi trường sống đa dạng nhất, Timmermann cho rằng họ là là những sinh vật đại thể có khả năng thích nghi. Chính điều này "có thể đã giúp họ trở thành những kẻ lang thang trên toàn cầu, đến những vùng xa xôi trên hành tinh của chúng ta"Michael Petraglia, giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Úc về Sự tiến hóa của loài người tại Đại học Griffith, cho biết các bản đồ về môi trường sống phù hợp cho thấy một cách độc đáo khả năng di cư của những nhóm người này sang các vùng lãnh thổ mới và phạm vi môi trường rộng lớn hơn.
Petraglia, người không tham gia nghiên cứu, cho biết: “Điều này gợi ý cho tôi rằng những nhóm người này có khả năng phát triển một loạt các thích ứng văn hóa, cho phép họ tồn tại, ví dụ như trong môi trường lạnh giá và có tính thời vụ cao. Lửa và sự phát triển của vũ khí tinh vi hơn để săn bắn là những ví dụ về những đổi mới văn hóa có khả năng nâng cao khả năng thích nghi và sống sót của họ."
Tuy nhiên, sự sống sót không phải lúc nào cũng dễ dàng hay có thể thực hiện được. Những điều kiện tự nhiên môi trường khắc nghiệt, chẳng hạn như hạn hán cũng làm thu hẹp quy mô dân số địa phương, đặc biệt là các loài dễ bị tổn thương hơn kém thích nghi với các môi trường sống khác nhau. Những sự kiện như vậy có thể khiến một nhóm gen nhất định bị thu hẹp về kích thước và tính đa dạng khi các thành viên của nó chết dần. Những người sống sót có thể là nhờ vào những lợi thế di truyền, và những lợi thế đó sẽ trở nên phổ biến trong nhóm và được truyền lại cho con cháu. Một số thay đổi di truyền này có thể rất quan trọng, trở thành một phần của quá trình chuyển đổi từ loài người cổ đại này sang loài người cổ đại khác.
"Tuy nhiên, việc có một công cụ mới để tái tạo lại môi trường sống có liên quan đến việc xác định và phân tán hominin là một điều thực sự tích cực."
Cho đến hiện tại, khi các bản đồ nơi sinh sống của mô hình này đã được kiểm tra dựa trên những bằng chứng từ khảo cổ học, nhân chủng học và di truyền học thì nhìn chúng những phác thảo về hành trình tiến hóa của chúng ta đều có sự đồng thuận nhất định. Ngoài ra, các tác giả nghiên cứu đã sử dụng bản đồ cổ sinh vật học của họ để gợi ý một số chi tiết cụ thể hấp dẫn.
Sử dụng mô hình này, các tác giả đã cho rằng quần thể H. Heidelbergensis ở Nam Phi đã trải qua hai thời kỳ quan trọng: 360.000 đến 415.000 năm trước và 310.000 đến 340.000 năm trước, ở đó, mức độ phù hợp với môi trường sống của chúng bị giảm đáng kể. Môi trường sống với điều kiện tốt hơn trở lại từ 200.000 đến 310.000 năm trước tương ứng với sự biến mất của nhóm người cổ đại này và sự xuất hiện của Homo sapiens. Bằng chứng cho lý thuyết chuyển tiếp lâu đời này có thể được thấy trong hồ sơ về những hộp sọ ngày càng hiện đại được ngành khảo cổ tìm thấy như Kabwe 1 (300.000 năm tuổi), Florisbad (260.000 năm tuổi), và Hereto (170.000 năm tuổi).
Nếu H. Heidelbergensis là tổ tiên của chính chúng ta, và chúng ta sinh ra trong một thời kỳ đặc biệt từ 200.000 đến 300.000 năm trước thì những điều kiện ưu đãi của môi trường chắc chắn đã cùng đến trong thời đại đó. Và đó cũng chính xác là những gì mô hình khí hậu gợi ý đã xảy ra ở Nam Phi.
Một sự hội tụ tương tự của các môi trường sống thích hợp ở châu Âu, hỗ trợ cho một giả thuyết cho rằng một sự chuyển đổi loài khác đã diễn ra ở đó giữa H. heidelbergensis và Neanderthal ở châu Âu khoảng 400.000 năm trước.
Mô hình khí hậu trở thành một công cụ dự đoán quan trọng
Những diễn giải về môi trường sống của mô hình phần lớn đã cho thấy sự phù hợp với các khía cạnh hiện có của hồ sơ hóa thạch, khảo cổ và hệ gen. Điều đó chứng minh cho sự chính xác của mô hình, nhưng đồng thời cũng là một công cụ để dự đoán cho những ý tưởng mới tốt hơn. "Nó sẽ là một công cụ dự đoán hữu ích cho những giả thuyết mới lạ về lịch sử tiến hóa của loài người trong hai triệu năm qua."Nghiên cứu trên không phải được thiết kế nhằm mang đến những hiểu biết chính xác về cách mà nó mô hình hóa các điều kiện môi trường đang thay đổi thực sự ảnh hưởng đến các quá trình phân tán và đặc tả của con người. "Việc mô phỏng sẽ quan trọng nhất nếu nó dẫn đến những giả thuyết mới về cách thức khí hậu dẫn đến phương sai và sự phân hóa dân số và do đó dẫn đến sự phân biệt; hoặc cách các hành lang môi trường sống mở và đóng lại, do đó dẫn đến những dự đoán về sự phân tán trong quá khứ mà vẫn chưa được ghi lại trong hồ sơ hóa thạch."
Ngoài khí hậu, thì điều kiện sinh thái ở các khu vực như loại thức ăn và nước uống sẵn có, và phạm vi các loài động thực vật có mặt sẽ quyết định loài người nào có thể sống sót và chúng phải thích nghi như thế nào theo thời gian. Các nghiên cứu trong tương lai sử dụng các mô hình khí hậu này cũng nên tính đến mức độ phức tạp của các hệ sinh thái đó, đồng thời nghiên cứu những thay đổi tiến hóa có thể thấy ở các loài động vật khác. Nếu những thay đổi về lượng mưa, nhiệt độ và sản lượng thực vật ảnh hưởng đến con người, chúng cũng sẽ có tác động tiến hóa đối với các loài động vật có vú lớn khác.
Việc khám phá những tác động đến hệ sinh thái rộng lớn hơn này là một ví dụ về cách các giả thuyết trong mô hình khí hậu có thể được kiểm tra thêm và có thể tiết lộ những ý tưởng mới. Michael Petraglia cho biết "Các mô hình phù hợp với môi trường sống là một công cụ khoa học được hoan nghênh, nhưng chúng chỉ là mô hình. Chúng tôi còn rất nhiều việc phải làm trên mặt đất, không chỉ phục hồi các hóa thạch và khảo cổ mà còn tái tạo lại môi trường mà các hominin đã tồn tại."
Nguồn smithsonianmag
