miércoles, 4 de diciembre de 2013

Los cambios climáticos en la evolución humana

Publicado por Ciudad Universitaria Virtual de San Isidoro

Paisaje glaciar en Alaska

La idea de que los momentos críticos en la evolución humana y el desarrollo del comportamiento pueden haber sido moldeadas por factores ambientales ha estado presente desde Darwin. El clima global de la Tierra ha cambiado varias veces a lo largo de sus 4.500 millones de años y también lo ha hecho recientemente, desde el punto de vista geológico, afectando al transcurso de la evolución humana.


Los registros a largo plazo del paleoclima

Los registros precisos del clima, tales como la temperatura y la precipitación, sólo existen para el último siglo. Para reconstruir el clima durante escalas de tiempo mayores, los científicos miden indirectamente estos componentes mediante el análisis de varios indicadores, que son sensibles a los parámetros climáticos o ambientales, y conservados en el registro geológico. Registros de sedimentos marinos y núcleos de hielo son la base de gran parte de nuestra comprensión de climas pasados. Estos archivos naturales a largo plazo se utilizan como referencia para la comparación con las reconstrucciones paleoambientales locales. Por ejemplo, el registro de relaciones de isótopos de oxígeno e hidrógeno conservados en hielo glacial, y las proporciones de isótopos de oxígeno en las conchas de organismos marinos, como los foraminíferos y radiolarios, proporcionan un registro de los niveles de la costa marina, el volumen del hielo, la temperatura del agua del mar y la temperatura atmosférica global. Las burbujas de aire atrapadas en los núcleos de hielo también proporcionan un registro directo de la composición química más allá de la atmósfera, especialmente el dióxido de carbono. Proporciones de isótopos de carbono de los depósitos en los núcleos marinos son igualmente valiosos para las estimaciones de la circulación del agua y de la atmósfera del dióxido de carbono. El polvo preservado tanto en sedimentos marinos y núcleos de hielo se ha correlacionado con el clima y las condiciones ambientales en la región de origen del polvo, específicamente como indicador de aridez. Los núcleos de hielo de Groenlandia proporcionan registros de hace 100.000 años atrás, mientras que los de la Antártida se remontan a 800.000 años. Por lo tanto, estos registros son relevantes para los miembros posteriores del género Homo, como H. erectus, H. heidelbergensis, H. neanderthalensis y H. sapiens.

Hay una gran variedad de otros registros paleoclimáticos importantes relacionados con la historia evolutiva de homínidos, pero estos son temporal o espacialmente restringidos en comparación con los anteriores. Por ejemplo, la variación en el grosor y el tamaño de grano en China de los depósitos de loess está relacionado con extensos períodos de invierno asiático frío y seco del monzón, vientos que se remontan a los últimos 7 millones de años. Los espeleotemas encontrados en cuevas son también un archivo rico de información paleoclimática local y, combinado con el análisis uranio-torio, puede proporcionar los registros de alta resolución de hace 500.000 años. El análisis isotópico de oxígeno y carbono, así como el grosor de la banda de crecimiento relativo de espeleotemas han proporcionado datos indirectos para la temperatura local, las precipitaciones, la aridez y la cubierta vegetal en los sitios de homínidos en África del Sur, Europa y Asia. Al igual que en el estudio de los núcleos marinos, un amplio arsenal de métodos de análisis se ha aplicado al estudio de los núcleos de los lagos, que sirven de largos archivos del cambio climático terrestre. Núcleos lacustres existentes en las proximidades de sitios de interés paleoantropológico están normalmente restringidos al Holoceno. Iniciativas de perforación científica están explorando depósitos lacustres gruesos directamente asociados con Plio-Pleistoceno en lugares de interés para la paleoantropología.


Controles astronómicos a largo plazo y cambio climático

El patrón de radiación solar incidente (insolación) recibida en el planeta en un determinado lugar y el tiempo es un factor importante en la comprensión de la variabilidad observada en muchos registros paleoclimáticos, especialmente las relacionadas con las edades del hielo del Cuaternario. Los cambios en la insolación son, a su vez, impulsados ​​por las oscilaciones orbitales naturales de la Tierra, denominadas ciclos de Milankovitch ciclos. Los tres elementos de los ciclos de Milankovitch son la excentricidad, oblicuidad y la precesión. La excentricidad describe el grado de variación de la órbita de la Tierra alrededor del Sol de circular a más elíptica y tiene dos periodicidades principales, un ciclo con un promedio de unos 100.000 años y un ciclo más largo con una periodicidad de unos 413.000 años. La oblicuidad describe la inclinación del eje de la Tierra en relación a su plano orbital, que oscila desde 22,1 hasta 24,5 grados con una periodicidad de unos 41.000 años. La precesión describe el movimiento del eje de la Tierra de la rotación, que no apunta hacia una dirección fija en el cielo a través del tiempo. En lugar de ello, el eje de rotación describe un círculo hacia la derecha en el espacio, con una periodicidad de 19.000-23.000 años.

La radiación solar recibida en latitudes bajas se ve afectada principalmente por las variaciones en el efecto acumulativo de la excentricidad y la precesión, mientras que las latitudes más altas se ven afectadas principalmente por los cambios en la oblicuidad. Dado que la Tierra está inclinada en su órbita, no toda la Tierra recibe la misma cantidad de energía, ya que más energía se recibe en el ecuador que en los polos. En su órbita anual, la Tierra está más cerca del Sol (perihelio) a principios de enero, cuando el hemisferio norte está inclinado lejos del sol, y se inclina hacia el sol cuando la Tierra está más alejada del Sol (afelio) a principios de julio. Por lo tanto, la estacionalidad se reduce en ese momento en el hemisferio norte (pero aumenta en el hemisferio sur), con el efecto de que los inviernos del hemisferio norte no son tan fríos como podrían ser, y los veranos no son tan cálidos como podrían ser, un patrón que será revertido en unos 11.000 años. Aunque las interacciones entre los parámetros orbitales son importantes factores externos de los cambios paleoclimáticos, la dinámica interna del sistema climático también ejerce influencias importantes en los patrones temporales y espaciales de los cambios ambientales. Por otra parte, ambos mecanismos pueden involucrar una compleja serie de reacciones y respuestas que pueden ser lineales o no lineales, sincrónicas o retrasadas, o que tienen un punto de inflexión.


Paleoclima y evolución de los homínidos

Uno de los primeros ejemplos que proponen una relación entre el cambio ambiental y climático impulsada homínido evolución fue la hipótesis Savanna, que postula que el linaje humano siguió una trayectoria sencilla desde simiesca a humana movido por los desafíos de una sabana abierta. Aunque ahora sabemos que no existe un único mecanismo responsable de la multitud de cambios anatómicos y de comportamiento documentados en el registro de homínidos, el concepto de que ciertos cambios en el linaje humano pueden haber evolucionado en contextos de hábitat abiertos ha persistido. Con el establecimiento del marco paleoclimático marino, los investigadores comenzaron a evaluar los procesos y acontecimientos evolutivos de homínidos en el contexto de las oscilaciones climáticas globales. La paleontóloga Elisabeth Vrba propuso que un cambio sincrónico en los homínidos, como el origen del género Homo, y otros linajes de mamíferos africanos, en particular la especiación y eventos de extinción en bóvidos , fue causado por un cambio de las condiciones cálidas y húmedas de los hábitats más fríos, más secas y más abiertos asociadas a una brusca transición en el registro de isótopos de oxígeno marino asociada con el inicio de una glaciación.

Parece existir coincidencia con los cambios en los ciclos orbitales con la aparición e intensificación de los ciclos glaciales en latitudes altas. En comparación con el fósil africano y registro geológico, estos períodos de tiempo también coincidieron con los puntos de diversificación propuestos en el linaje homínido (2,9 a 2,4 millones de años), la evidencia paleoambiental de hábitats más secos y la expansión del Homo fuera de África (120.000-144.000 años), y la extinción del linaje Paranthropus, el Homo erectus, y el establecimiento de los ecosistemas de sabana más modernos (80.000-120.000 años).

Parece que los cambios a gran escala y la variabilidad a corto plazo en el clima local afectó a zonas de hábitats de homínidos y a su disponibilidad de recursos que en última instancia condujo a presiones de selección. Sin embargo, los sistemas climáticos son notablemente complejos y dinámicos, y pueden cambiar drásticamente en distancias relativamente cortas. Es importante mantener una perspectiva crítica sobre los tipos, la calidad y la escala de los datos paleoambientales empíricos, sobre todo cuando el volumen y la resolución temporal de los datos indirectos supera con creces la de los fósiles de homínidos en sí. Todas las hipótesis que proponen vínculos causales entre el cambio y la evolución paleoclimática de los homínidos deben hacer coincidir los patrones globales con respuestas locales, y han de extnderse mucho más allá de una correlación temporal general entre el cambio ambiental y un evento evolutivo.


Las glaciaciones en el Cuaternario

Una glaciación es un periodo de larga duración en el cual disminuye la temperatura global del clima de la Tierra, dando como resultado una expansión del hielo continental de los casquetes polares y los glaciares. Las glaciaciones se subdividen en periodos glaciales.

Las glaciaciones del Cuaternario afectaron críticamente al género Homo, ya que condicionaron por completo su medio de vida y evolución.

El Cuaternario se divide en Holoceno, que es el período actual, hace 10.000 años, que para muchos especialistas podía ser un período interglaciar, para otros postglaciar, y el Pleistoceno, anterior, donde se dan las glaciaciones.

Las glaciones del Cuaternario son las siguientes, en orden de más modernas a más antiguas:

Würm o Wisconsin: hace 80.000 años.

- Riss o Illinois: hace 200.000 años.

- Mindel o Kansas: hace 580.000 años.

- Günz o Nebraska: hace 1,1 millones de años.

- Donau: hace 1,8 millones de años.

- Biber: hace 2,5 millones de años.

Los períodos interglaciares se denominan con los dos nombres de las glaciaciones, empezando por la más antigua: Riss-Würm, Mindel-Riss, Günz-Mindel, Donau-Günz y Biber-Donau.



Paleontología Humana

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