本文还探讨了关键假设人类适应性进化,以应对环境的不稳定。这个想法是在里克博士进行的研究开发Potts史密森学会的人类起源的计划。自然选择并不总是“适者生存”的问题,但也生存的那些最适应变化的环境。

气候波动

古人类学家-研究人类进化的科学家已经提出了各种各样的想法如何环境条件可能会刺激人类起源的重要发展。不同物种出现在人类进化的过程中,和一套适应积累了随着时间的推移,包括直立行走,制造工具的能力,大脑增大,长时间的成熟,复杂的心理和社会行为的出现,和依赖技术来改变环境。

人类进化的周期与环境变化包括冷却、干燥、和更广泛的气候波动。环境如何改变形状的演变新的适应,起源和早期古人类物种灭绝,我们物种的出现,智人吗?(“问题”是指任何两足动物物种与人类关系密切,在人类进化树的分裂以来人类和黑猩猩的祖先分支从共同祖先之间的某个时候6和800万年前)。

我们怎么知道地球的气候发生了改变?速度和气候改变了多少?一个重要的证据是氧同位素的记录。这个记录的δ¹⁸啊,或氧稳定同位素,来自测量氧气的微观骨架有孔虫(有孔虫,简称)住在海底。这种方法可以作为指标随时间变化的温度和冰川冰。主要有两种趋势:一个总体温度和气候波动更大程度的下降。的数量变化环境条件是人类进化的后期比在前面的阶段。

一千万年氧稳定同位素的记录,以有孔虫从深海沉积物中恢复过来,说明全球海洋温度和冰川冰发生了很大变化在过去的600万年里,人类进化的周期。的δ¹⁸O测量较重的比值¹⁸O同位素和打火机¹⁶啊,这是更容易地从海洋蒸发和隐藏在冰川冰在陆地上。在人类进化的过程中,整个δ¹⁸O趋势是朝着一个冷却器,冻结成冰的世界。然而,振幅也增加了马6开始,并成为更大的过去2.5 Ma。属的进化和适应,代表智人与全球气候最大的振荡。古人类起源,图标:(a) (b)习惯性bipedality, (c)第一块石头工具制造和吃肉/骨髓从大型动物,(d)长航时的流动性,(e)的大脑快速扩大,扩张(f)的符号表达式,创新,文化多样性。

生物和环境变化

所有生物遇到一些环境变化。在很短的时间内发生一些变化,可能是周期性的,如每日或季节性变化的温度,光,和降水。在长时间尺度上,人类经历了大规模的气温和降水量的变化,反过来,导致巨大的植被变化——从草地和灌木林地和森林的土地上,也从冷到温暖的气候。古人的环境也改变了构造地震和隆起,如青藏高原海拔上升,中国北方的降雨模式的改变,改变了广大地区的地形。构造活动可以改变湖泊和河流的位置和大小。火山爆发和森林火灾也改变了可用性的食物,水,避难所,和其他资源。与季节性或日常变化,这些变化的影响持续了许多年,和意想不到的人类和其他生物,提高水平的不稳定和生存条件的不确定性。

许多生物栖息地偏好,如特定类型的植被(草原与森林),或首选的温度和降水范围。当有动物的首选栖息地的变化,他们可以移动和跟踪他们的理想栖息地或遗传变化适应新的栖息地。否则,他们灭绝。不过,另一种可能性是适应性的人口增加,可能适应新的和不断变化的环境。能够适应各种不同的栖息地和环境是一个人类的特征。

三种可能的人口演变的结果在环境动力学Plio的典型更新世(左)。能力和跟踪栖息地改变地理(窄行)或扩大的程度自适应多功能性为任何血统坚持是很重要的。灭绝发生如果物种种群有特殊饮食/栖息地适应(即。的窄频带的自适应多功能性;乐队突出显示),不能搬到一个理想的栖息地。假设情况(乐队)在自适应多功能性的扩张,可能发生迁移和分散独立于时间和环境变化的方向。适应性进化的多功能性是变化背后的动力选择理念,探索了在本文的后面。

适应变化

有许多关于人类进化的环境的作用。一些观点认为,特定的适应性,如直立行走或制造工具,与干燥生境与有关草原的蔓延,一个想法通常被称为草原假说。根据这一长期持有的观点,许多重要的人类适应出现在非洲稀树草原或环境压力的影响不断扩大的干草原。

如果关键人类适应性进化响应特定环境选择压力,我们希望那些适应特别适合的栖息地。古人类化石被发现在这些环境中,而不是出现在不同类型的栖息地。

可变性选择假说

不同的假设是人类进化的关键事件是形状不是由任何单一类型的生境(例如,草原)或环境趋势(如干燥),而是由环境不稳定。这个想法,由人类起源的里克Potts博士项目,叫做多样性选择。这个假设调用注意观察到的变化在所有环境记录和属这一事实人类不局限于单一类型的环境。在人类进化过程中,人类祖先增加他们的能力来应对变化的栖息地而不是专门在一个单一类型的环境。人类是如何进化的能力应对变化的环境和新的环境条件?

随着时间的推移,(从左到右),新时期适应可能会发展(A)相对稳定的环境;(B)定向或渐进的变化,如从湿到干;或(C)高度可变的栖息地变化选择预测的假设。

生物可以应付环境波动的一种方法是通过基因适应,几个等位基因,或不同版本的基因,存在于人口在不同频率。随着情况的变化,自然选择倾向于一个等位基因或基因变异。基因可以促进一系列不同的形式在不同环境(表型可塑性)也可以帮助有机体适应环境的变化。

另一种应对环境变化是进化的结构和行为,可以用来应对不同的环境。这些结构的选择和行为由于环境被称为不稳定变化的选择。这个假设基于不同的环境趋势一致。环境变化的总体方向导致专门化的特定条件。但如果环境变得高度可变,专门化对于特定环境优势将低于结构和行为,使应对变化和不可预知的条件。可变性的选择是指赋予的利益行为,帮助生物体生存改变的变化。测试变化选择假说,并比较habitat-specific假说,Potts研究古人类化石记录和环境变化的记录在人类进化的时间。

如果环境不稳定的关键因素有利于人类适应新时期适应将发生的环境变化,增加这些适应性可以改进早期人类祖先的能力来处理栖息地的变化和环境的多样性。

总的来说,古人类化石记录和环境记录表明,古人类进化在一个环境变量。更高的变化发生变化在季节性生产的大规模环境波动周期通常持续了数万年。可变性选择假设意味着人类的特征随着时间的推移,因为它们使人类祖先进化适应环境的不确定性和变化。假设地址的问题,究竟如何适应性可以随时间而变化。

古人类被发现在不同的栖息地

古代原始人仍然被发现在各种不同的栖息地。虽然一些人类,如图根原人和地猿始祖种被发现在树木繁茂的栖息地,等乍得遗址被发现与不同类型的植被在一个小的地理区域。重建古代的栖息地地猿始祖种在两个不同的埃塞俄比亚网站表明,这个物种占据两个林区(阿拉米斯的网站)和树木繁茂的草原放牧动物成为主流(戈纳网站)。南方古猿年代被发现在Kanapoi Allia湾,肯尼亚,与较低的另一种类型的马赛克——开放的稀树大草原的树木和灌木,但附近的森林与草原和画廊。

博士的研究,在Kanapoi乔纳森·韦恩古土壤与成土的碳酸盐演示了这些不同的栖息地的存在时南方古猿年代有人居住的地区。的其他成员非盟。年代在Allia湾遇到不同的环境。化石动物代表不同的栖息地包括开放的冲积平原,画廊的森林,和正在干。同位素研究由玛格丽特Schoeninger博士和她的同事们表明,大多数Allia湾植被包括木本植物,如乔木和灌木(称为C₃植被)。南方古猿年代Allia湾因此与马赛克环境有关,包括祖先Omo河附近的林地和草原远。

两种不同类型的环境-茂密的林地、开放的原始林区发生在相同的东非地区人类进化时期。气候波动改变这些栖息地的比例,从而导致重复变化只有在人口密度和变量条件下的自然选择。

两条腿,长臂;移动在不同的栖息地

大约400万年前,属南方古猿已经进化出骨架形式,使调节水分和植被的变化。当今最好的例子适应性南方古猿明显的骨架被称为露西,代表什么非盟。人类的。露西的3.18年前骨架髋骨和膝关节加上逼真的长像手臂,长的比人类贪婪的手指,和灵活的脚走路或爬。这种组合的特性,这似乎为特征南方古猿近200万年,可能老人类,提供在不同栖息地的能力通过改变的程度依赖地面步行和树栖攀升。这种灵活性也可能早期古人类等特点地猿始祖种。

石头制造工具:获得多样化的食物

第一个已知的石器可以追溯到大约330万年前。制作和使用石器工具还授予多才多艺原始人工具与之交互,如何适应他们的环境。

简单的工具,一砖一石压裂岩石授予一个选择性优势,这些人族工具制造商拥有锋利的切割片和石锤的冲击和压碎的食物。基本石器因此大大增强牙齿的功能,允许访问一个巨大的各种各样的食物。这些食物包括来自大型动物的肉,切片从尸体使用锋利边缘的雪花。骨头被打开使用石头访问里面的骨髓。其他工具可以用来磨碎植物或磨棒挖掘块茎。工具的使用会使人类更容易获得食物从各种不同的来源。使用工具将会扩大人类的饮食。肉类,尤其是是在等效的方式获得食物,与类似的营养价值,在几乎任何类型的早期人类遇到的栖息地。

虽然制作简单工具制造可能开发最初在一种环境中,石器的携带相当大的距离,变得依赖石技术,可能出现由于改变饮食的好处是环境改变了。最古老的石头-称为阿舍利工具制造技术涉及携带岩石在几公里,找到相关的各种古老的栖息地。重新分配的石头和其他资源,比如动物尸体,通过运输可能帮助人类处理变量的栖息地。

早期的世界扩张人类

预测的变化选择假设,人类没有发现仅在一种栖息地,而是在很多。的主要信号能够容忍不同的环境是属早期的传播人类除了非洲到亚洲环境。在190万年前,属人类在亚洲被发现在各种各样的地方,包括一些相对较远北地区。

早期的多样性的证据直立人亚洲环境包括以下网站:

• 德马尼西,乔治亚共和国,1.85至178万年前。这个网站与森林草原群山环绕。眼里有熔岩作为工具的原材料。
• 认为,中国,170万年前。古湖附近,这个网站的混合物与草原栖息地,正在和森林。
• Nihewan盆地,中国,166万年前。Nihewan网站也被附近的一个湖。古人类工具经历了许多植被变化随着时间的推移,栖息地从森林草原。这个区域可能比其他人更干旱,在冷与热之间季节性和温度变化。
• Java 1.66 Ma:人类在这里遇到草原、河流和海洋在热带沿海环境纬度设置。

在这些位置,人族组遇到截然不同的环境,不同的植物和动物和食物,不同的气候条件,一个非常广泛的温度和强烈的干旱的变化和季风降雨。

古人类保存环境变化

环境不稳定可能是一个因素不仅在塑造适应还导致一些血统的灭绝。与大型哺乳动物物种的灭绝有关的环境变化提出了肯尼亚南部地区。沉积物、石构件和动物动物区系的网站Olorgesailie跨过去120万年的大部分时间。众多的环境变化在Olorgesailie存款记录。古湖水平及其化学,例如,经常改变,有时湖泊干涸,留下小湿地和河流水盆地的主要来源。火山喷发还在火山灰覆盖了整个景观,杀死草和重塑生态系统的性质。

的一个例子Olorgesailie地区沉积物的山坡上。山坡上,代表大约10000年的时间与火山灰在其基地日期大约在100万年前,显示了很强的环境变化的证据。插图:沉积物层显示干燥和潮湿的环境之间的波动和当火山灰覆盖了古老的景观。

里克Potts博士研究了气候模式的营业额在动物群和古迹的发生在肯尼亚南部Olorgesailie和另一个网站,并发现几家大型哺乳动物,曾统治这个地区的动物灭绝大约700000至300000年前,期间重复的环境不稳定。这些物种被现代亲属所取代,这往往是体型小而不是专业饮食或栖息地。

例如,斑马科仕oldowayensis有大的和高的牙齿专门吃草。它最后出现在肯尼亚南部的化石记录是在780000年和600000年前;取而代之的是科仕grevyi,可以吃(吃草)以及浏览(吃树叶和其他high-growing植被)。化石狒狒Theropithecus oswaldi,体重58公斤(127.6磅),住在地上只;它有非常大的牙齿和吃草。它也灭绝了780000年至600000年前。其现存的亲戚,Papio导引亡灵之神杂食性,轻松地在地上,在树上。另外两个欢心,专门吃草的动物,大象Elephas recki和古代的猪Metridiochoerus,也被相关的物种更小、更多样化的饮食(非洲象和Phacochoerus aethiopicus)。水产专家河马gorgops取而代之的是活着的河马,能够穿越水体之间的长途。

更换的专业密切相关的动物物种具有更灵活的适应期间大幅波动的气候是一个关键的初步证据,导致变异选择假说。虽然阿舍利文化的工具制造人类能够应对变化的栖息地在Olorgesailie记录,阿舍利文化的的生活方式从该地区500000年和300000年之间的某个时候消失前,也许也是一个强大的环境不确定性和不断变化的环境的牺牲品。

脑形成和适应性

大脑在人类进化已经戏剧性的扩张。在第一个四百万年的人类进化,大脑的大小增加非常缓慢。脑形成,或者大脑的进化扩大相对于体型,尤其明显的在过去的800000年里,恰逢全球最强的气候波动的时期。更大的大脑允许人类处理和存储信息,提前计划,解决抽象问题。大的大脑能够产生新通用的解决方案和多样的生存挑战,根据变化选择假说,喜欢与人类面临的一系列环境在时间和空间。

新工具对许多不同的目的

在400000年前,人类发现的新方法应对环境通过创建各种不同的工具。在非洲的一些地区,这一转变发生在一个技术主要由大型切割工具取而代之的是更小、更多样化的工具包。技术创新开始出现在非洲的中石器时代,一些早期的例子约会之前,280000年前。一些新的工具提供了人类获取食物的方式的新方法。点是制作精美,或附加到处理如矛或箭头轴,和后来作为抛射武器的一部分,允许人类狩猎快和危险的猎物没有接近密切。刺点被用来矛鱼。刺点由骨Katanda现场被发现,在刚果民主共和国,以及巨大的鲶鱼的遗骸。磨石是用来处理植物性食物。其他工具被用来做衣服,是重要的古人类在寒冷的环境。

地区交流和社交网络

在过去的300000年左右,人类的直接祖先生活发达的能力创造新的和不同的工具。考古发现表明,广泛的社交网络开始出现,使石材长距离的转移。象征性的工件意味着复杂的语言和计划的能力也明显在考古记录中石器时代的非洲。这些发现表明一种改进适应新环境的能力。过去350000年的大部分在东非的强烈气候振荡。时间轴底部的图像是280000到40000年前(从右到左)。这个数字是基于分析考古学家莎莉McBrearty和艾莉森·布鲁克斯。

团体获得材料和水泥之间的贸易联盟是现代人类行为的一个特点。更大的大脑和符号能力促进更复杂的社会互动。130000年前,人类交换材料在距离超过300公里。伪造的社会关系之间交换材料组织可能是生存在环境变化的关键,当一组依赖的资源或地区遥远的集团。现代觅食蚁社会关系来缓解饥荒和干旱的影响。礼物的交换维护团体之间的关系,这可能会被要求当一组需要住在另一个阵营或水潭,能力证明特别有益环境变化和资源不确定性的时期。

通信和符号

从布隆伯斯洞穴雕刻赭石斑块,南非共和国;77000 - 75000年的历史

证据的人类使用符号沟通的能力是明显在考古记录中至少有250000年的历史,而且可能更老。使用颜色,雕刻的符号、装饰对象,语言是交际能力的一部分。象征性的沟通可能与信息存储。语言是现代人类交流的一个重要组成部分。语言可以表达复杂的想法。沟通的思想通过语言和环境会使生存在一个变化的世界更加容易。然而,没有化石证据的单词和语法是人类语言的直接标志。

保存的色素是最早的符号交流形式之一。赭石和锰可用于对象和肤色。其他符号对象如珠宝,个人装饰品,和艺术传达的信息所有者的社会地位,组成员,年龄或性别。油画和素描也被用来代表自然世界。使用的符号是人类能力的计划,最终连接到记录信息,和想象。

尼安德特人忍受气候振荡!

尼安德特人的数量(尼安德特人)在欧洲经历了许多环境变化,包括大冰期与间冰期气候条件的变化,虽然生活在一个栖息地,冷总比设置其他古人类物种居住。有关的环境变化快速波动之间的寒冷和温暖的气候。

尼安德特人能够调整自己的行为以适应环境。在寒冷的冰川时期,他们专注于狩猎驯鹿,冷的动物。在温暖的间冰期之间,他们猎杀红鹿。在极端寒冷时期,他们将范围向南转向温暖的环境。

尼安德特人和现代人类有不同的方式处理环境波动和它带来的生存挑战。现代人类,智人有专门的工具来提取各种饮食资源。他们也有广泛的社交网络如图所示的交换商品在很长一段距离。他们使用符号作为一种交流的手段和存储信息。尼安德特人没有工具,是专业的现代人类从非洲到欧洲大约46000年前的某个时候。尼安德特人通常没有交换材料在那么宽的距离智人。他们偶尔会产生象征性的工件。尽管许多气候波动,现代人类能够扩大其范围在欧洲和亚洲,进入新领域如澳大利亚和美洲。尼安德特人灭绝了。这个证据表明,适应不同环境的一个关键区别这两个进化的表亲。

在尼安德特人进化的时候在欧洲,全球气候在冷与热之间大幅波动。高亮区域图的右边代表过去的200000年里。

结论

总的来说,证据表明,人类能够适应不断变化的环境中不同程度。属人类我们物种所属,有能力适应各种环境条件,和智人尤其能够处理广泛的气候条件,热的和冷的环境中,干旱和潮湿的,和各种不同的植被。我们使用资源从一个巨大的各种各样的植物和动物和许多专门的工具使用。我们有很多社会接触和交换资源和信息的手段来帮助我们生存在一个不断变化的世界。

我们进化历史上的主要适应出现在应对环境变化和转移选择压力(可变性选择)会导致一个新的对人类进化的理解。上图说明了人类特征的出现从600万年前到现在授予福利改善的能力,我们的祖先为了生存不可预知的和新环境2022年世界杯半区对阵。马=百万年前;ka =几千年前。

人类今天代表一个物种,历经从古人类物种的多样性。尽管他们非常接近与我们人类的关系,尽管他们拥有今天人类的某种组合特征,这些早期的物种和他们的生活方式现在已经灭绝。之前的问题是我们如何弹性作为一个物种来源会成功作为我们的景观的变化,大气、水与地球环境的趋势将自己所有。这是一个“实验”刚刚展开,以前从未发生过。环境变化的强度似乎创建全新的生存挑战的古人类物种在地球上,和许多其他生物。