המשך ההתחקות אחר מוצא האדם: ההשפעה של האקלים על ההגירה מאפריקה

מחקרי משקעים בים התיכון מגלים על קיומו מסדרון ירוק במדבר סהרה שצץ בדיוק בתקופה שבה האבות הקדמונים שלנו היגרו מאפריקה לפני כ-2.1 מיליון שנה

מסדרון ירוק במדבר סהרה צץ בדיוק בתקופה שבה האבות הקדמונים שלנו היגרו מאפריקה. זאת על-פי מחקר חדש מאוניברסיטת אורהוס.

לפני כ-6 מיליון שנה, ביערות העבותים של מזרח אפריקה, משהו מרהיב קרה. שימפנזים, הקרובים ביותר אלינו בממלכת החי, התפתחו בכיוון אחד, בזמן שהאבות הקדמונים שלנו המשיכו בכיוון אחר.

במיליוני השנים הבאות, ההבדלים בין בני האדם הקדמונים והשימפנזים הפכו גדולים יותר ויותר. האבות הקדמונים שלנו ירדו מהעצים, החלו ללכת זקופים על שתיים, ובכך שחררו את ידיהם לתפעל כלים.

זו הייתה התחלה של התפתחות שהסתיימה בכיבוש מרבית כדור-הארץ על-ידי האדם.

לפני כ-2.1 מיליון שנה, בני האדם הראשונים – הומו ארקטוס – היגרו מאפריקה. המסע עבר דרך צפון-מזרח אפריקה והמזרח התיכון – אזורים המכוסים בעיקר מדבר כיום – והלאה לאירופה ואסיה.

גלעין משקעים מהים התיכון

במשך זמן רב, חוקרים ניסו להבין כיצד הומו ארקטוס יכול היה לחצות את המדבר היבש והאכזרי, שבו לא היו אוכל, מים או צל.

מחקר חדש מאוניברסיטת אורהוס מציע כעת שייתכן שהומו ארקטוס לא צעד דרך המדבר כשעזב את אפריקה, מסבירה רייצ’ל לופיין, אחת החוקרות מאחורי המחקר החדש.

“אנחנו יודעים שיש תקופות חוזרות שבהן האקלים בסהרה משתנה. אנחנו קוראים לתופעה ‘סהרה ירוקה’ או ‘תקופות לחות אפריקאיות’. בתקופה ירוקה, המדבר מצטמק משמעותית ומשתנה לנוף הדומה לסוואנות שאנחנו מכירים ממזרח אפריקה היום”, היא אומרת וממשיכה:

” המחקר שלנו מראה שהסהרה, בדיוק בתקופה שבה ההומו ארקטוס הראשון היגר, הייתה ירוקה יותר מאשר בכל תקופה אחרת ב-4.5 מיליון השנים שחקרנו. לכן סביר מאוד שהם יכלו ללכת במסדרון ירוק החוצה מאפריקה”. 

המין שכבש את העולם

בני האדם הראשונים מהמין הומו ארקטוס הופיעו לפני יותר משני מיליון שנה במזרח אפריקה.

הומו ארקטוס היה האדם הקדמון הראשון שלמד לסתת גרזני אבן. גרזנים אלה שימשו כנראה כנשק לצייד וחיתוך בשר מעצמותיו. הם היו כנראה גם הראשונים שלמדו לשלוט באש.

הומו ארקטוס היה קצת יותר נמוך מהאדם המודרני, אך שרירי יותר. היו לו ירכיים רחבות יותר וגולגולת ארוכה יותר. בנוסף, היה לו מוח קטן באופן משמעותי – כמחצית מגודל שלנו.

במשך יותר מ-1.5 מיליון שנה, הומו ארקטוס חי והתפשט ברחבי כדור-הארץ. מאפריקה לאירופה, דרך אסיה ועד מצר מלאקה לאיים אינדונזיים רבים. זה הופך את הומו ארקטוס למין האנושי שחי הכי הרבה זמן. המין שלנו, הומו סאפיינס, התפתח רק לפני כ-300,000 שנה.

קרקעית הים חושפת את האקלים של העבר

הסהרה, כפי שאנו מכירים אותה היום, נמצאת באחת מתקופות היובש שלה. משך תקופה כזו משתנה, אבל בערך כל 20,000 שנה, היבשת עברה מחזור מלא של תקופת גשם וגם תקופת יובש. תקופות הגשם האלה הן מה שרייצ’ל לופיין כינתה “תקופות לחות אפריקניות”.

ישנם שני מחזורים שגם באים לידי ביטוי. אחד נמשך 100,000 שנה והשני 400,000 שנה. במהלך כל מחזור, תקופות לחות יותר מהרגיל יוחלפו בתקופות יבשות יותר מהרגיל לסרוגין, אומרת רייצ’ל לופיין.

“אבל איך באמת אפשר לדעת איך היה האקלים באפריקה לפני מאות אלפי שנים? משקעי  קרקעית הים “יכולים לספר לנו, ואנחנו למעשה כבר יודעים הרבה על האקלים של העבר מסיבה זו בדיוק, היא מסבירה.”

“באמצעות דגימות ליבה מהים של משקעים מקרקעית הים התיכון, אנחנו יכולים לראות איך היה האקלים לפני מיליוני שנים. שכבות משקעים נוצרות על קרקעית הים, ומולקולות קטנות בשכבות האלה יכולות לספר לנו הרבה על איך היה האקלים בעבר”.

עזרה מחומרים שגורמים לעלים ללהבריק

עם הזמן, שכבות חדשות נוצרות על קרקעית הים עם חומר שמגיע מצפון אפריקה ומעבר לים, שם הוא שוקע לאט לקרקעית.

“בשכבות ישנה סדרה של סמנים ביולוגיים שאוגרים מידע על האקלים של העבר. אחד מסמנים אלה הוא סדרה של מולקולות שצמחים משתמשים בהן כדי להגן על העלים שלהם. הם גם נקראים קוטיקולה – שעוות עלים”, מסבירה רייצ’ל לופיין.

“שעווה נותנת לעלים שעל עצים, שיחים ועשבים את הציפוי שגורם להם להבריק. כשהצמחים מתים, רוב חלקי הצמח מתפרקים די מהר, אך שמולקולות השעווה יכולות לשרוד זמן רב. זו הסיבה שאנחנו מוצאים לעיתים קרובות מולקולות כאלה במשקעים בני מיליוני שנים”. 

ההרכב הכימי במולקולות השעווה יכול לספר משהו על איך היה האקלים כשהשכבה נוצרה. לדוגמה, מולקולות המימן בשעווה יכולות לספר משהו על כמות המשקעים שהייתה.

“מים מכילים מימן, אז אנחנו יכולים להשתמש במימן כדי לעקוב אחר מחזור המים. המים על-פני כדור-הארץ מכילים הן מימן רגיל והן מימן כבד (דאוטריום). כאשר יורד גשם רב, הצמחים מסוגלים לספוג פחות מימן כבד יחסית, בעוד שכשיורד פחות גשם הם סופגים יותר”, היא אומרת. 

רייצ’ל לופיין ועמיתיה יכולים לראות לפי הכמות של מימן כבד בשעוות העלים מתי ירד גשם רב ומתי היה יבש. עם זאת, מימן לא מספר דבר על אילו צמחים שגשגו באקלים הלח אבל אטומי הפחמן בשעוות העלים כן, היא מסבירה.

המשקעים שמצטברים על קרקעית הים מהווים תיעוד של האקלים בעבר.

“באופן כללי, יש שני סוגי צמחים. אנחנו גם קוראים להם צמחי C3 ו-C4”, היא אומרת וממשיכה:

“בערך 90 אחוזים מכל הצמחים הם צמחי C3. הם משגשגים ברוב חלקי כדור הארץ למעט באזורים יבשים או חמים מאוד. צמחי C4, לעומת זאת, מותאמים במיוחד לשרוד באזורים שבהם גשם יורד לעתים נדירות והטמפרטורה גבוהה”. 

מכיוון שצמחי C3 ו-C4 מייצרים שעוות עלים עם כמויות שונות של פחמן כבד, חוקרים יכולים להבחין ביניהם בדגימות. בדרך זו, הם יכולים לפענח או להסיק איזה סוג צמח היה דומיננטי יותר באותה העת.

“בזמן ההגירה של הומו ארקטוס מאפריקה, מצאנו יותר C3 בדגימות מאשר בכל תקופה לחה אחרת ב-4.5 מיליון השנים האחרונות. זו ראייה לכך שהאקלים הלח יותר שינה חלקים מהאזור ממדבר לערבה וסוואנה”, היא אומרת.

שלושה סוגים של פוטוסינתזה

בממלכת הצמחים, יש – באופן כללי – שלוש דרכים שונות לבצע פוטוסינתזה. ישנם צמחי C3 ו-C4 – וסוג שלישי, הנקרא צמחי CAM. 

90% מכל הצמחים הם צמחי C3, 6% הם צמחי CAM ורק בין 3 ל-4 אחוזים הם צמחי C4. אולם, לא באפריקה, שם לערבות הגדולות יש חלק גדול יותר של צמחי C4.

ההבדל בין הצמחים נובע מאסטרטגיות ההתמודדות השונות שלהם כאשר הלחות באוויר ובקרקע מוגבלות.

כאשר תנאי הסביבה הופכים להיות יבשים מדי, צמחי C3 סוגרים את הפיוניות הקטנות בעלים, בהן הם משתמשים כדי לספוג CO2. אם הפיוניות סגורות, הצמח אינו יכול לבצע פוטוסינתזה ומתחיל לשרוף את עתודות הפחמן שלו, תוך כדי אידוי מים ו-CO2. אם זה נמשך זמן רב מדי, הצמח מת.

צמחי C4, לעומת זאת, מסוגלים לבצע פוטוסינתזה גם בתנאי סביבה יבשים או צחיחים. על-אף שהפיוניות שלהם סגורות, הם ממשיכים להמיר CO2 לאנרגיה. הם יכולים לעשות זאת בעזרת מולקולה עם ארבעה אטומי פחמן, על שמה נקרא הסוג.

צמחי CAM משתמשים בשיטה שלישית, ויכולים להתמודד באזורים יבשים אף יותר.

התקופה הירוקה ביותר לפני 2.1 מיליון שנה

“התקופות הירוקות באפריקה מתרחשות, כמו עידני הקרח בקווי הרוחב הצפוניים, בגלל שינויים קטנים במסלול כדור הארץ סביב השמש. גאולוגים קוראים לשינויים האלה מחזורי מילנקוביץ’. שני שינויים אלה במיוחד משחקים תפקיד חשוב כאשר הסהרה מקבלת יותר משקעים”, מסבירה רייצ’ל לופיין.

“כדור הארץ קצת רועד במסלול שלו סביב השמש. זו הרעידה שיוצרת תנודות אקלים כל 21,000 שנה לערך – וגורמת ל’תקופה הלחה האפריקאית'”, היא אומרת וממשיכה:

“הסיבה האחרת לתנודות היא עד כמה עגול הוא מסלול-כדור הארץ סביב השמש. במהלך תקופות מסוימות המסלול הוא אליפטי יותר ובאחרות עגול יותר. זה גורם לתנודות בתדירות של בערך 400,000-100,000 שנה בין תקופה לתקופה”.

“הסהרה הייתה בשיא התקופה הירוקה שלה לפני כ-2.1 מיליון שנה. כאן, כמה מהמחזורים כנראה חפפו כדי ליצור סביבה כזאת. זה תואם את התקופה שבה הומו ארקטוס היגר. לכן, סביר שהאקלים סייע להגירה זו.” היא מסכמת.

למאמר המדעי

DOI: 10.1038/s43247-023-01034-7

עוד בנושא באתר הידען:

• חוקרים מאוניברסיטת תל אביב פענחו את חידת הופעתו של אדם מודרני קדום בישראל – כבר לפני 400,000 שנה
• עדות לשימוש באש מלפני מיליון שנה
• “מגוון הגזעים האנושי נובע גם מהעדפות אסטתיות”
• גולגולת שנמצאה בקניה מחממת את הויכוח אודות הומו ארקטוס
• התגלתה גולגולת שלמה המהווה את העדות הקדומה ביותר לנוכחות אדם מחוץ לאפריקה