Toen onze vroegste voorouders van Afrika naar de Sahara migreerden, ontstond er een groene corridor door de Sahara. Nieuw onderzoek van de Universiteit van Aarhus laat dit zien. Ongeveer 6 miljoen jaar geleden gebeurde er iets spectaculairs in de diepe bergen en oude bossen van Oost-Afrika. Chimpansees, onze nauwste verwanten in het dierenrijk, evolueerden in de ene richting, terwijl onze vroegste voorouders in een andere richting verder gingen.
In de daaropvolgende paar miljoen jaar werden de verschillen tussen de vroege mens en de chimpansee steeds groter. Onze voorouders klommen uit de bomen en begonnen rechtop op twee benen te lopen, waarbij ze hun handen vrij hadden om gereedschap te gebruiken.
Dit was het begin van de menselijke ontwikkeling, die uiteindelijk zou leiden tot de verovering van een groot deel van de wereld.
Ongeveer 2,1 miljoen jaar geleden migreerden de eerste mensen – Homo erectus – vanuit Afrika. De migratie voerde hen door Noordoost-Afrika en het Midden-Oosten – een gebied dat tegenwoordig grotendeels bedekt is met woestijn – voordat ze Europa en Azië bereikten.
Onderzoekers hebben lang gespeculeerd hoe Homo erectus de droge, meedogenloze woestijn, die noch voedsel, water, noch schaduw had, wist te bereiken.
Nieuw onderzoek van de Universiteit van Aarhus suggereert dat Homo erectus de woestijn misschien niet heeft doorkruist toen hij Afrika verliet, legt Rachel Lupien uit, een van de onderzoekers over de nieuwe resultaten.
"We weten dat het klimaat in de Sahara regelmatig verandert. We noemen dit fenomeen de 'Groene Sahara' of de 'Afrikaanse natte periode'. Tijdens de Groene Periode krimpt de woestijn aanzienlijk en wordt een landschap dat lijkt op wat we tegenwoordig kennen als de Oost-Afrikaanse savanne. Onze resultaten laten zien dat de Sahara tijdens de migratie van de eerste Homo erectus groener was dan op enig ander moment in de 4,5 miljoen jaar die we bestudeerden. Het is dus zeer waarschijnlijk dat ze via een groene corridor Afrika konden verlaten."
De soort die de wereld heeft veroverd
De vroegste Homo erectus verscheen meer dan 2 miljoen jaar geleden in Oost-Afrika.
Homo erectus was de eerste mens die leerde een bijl uit steen te hakken. Deze bijlen werden waarschijnlijk gebruikt als wapen om prooien neer te slaan en vlees van botten te snijden. Mogelijk waren zij ook de eersten die leerden hoe ze vuur moesten beheersen.
Homo erectus was iets korter en gespierder dan de moderne mens. Hun heupen zijn breder en hun schedels zijn langer. Bovendien zijn hun hersenen veel kleiner, ongeveer half zo groot als die van ons.
Onderzeese omgevingen onthullen vroegere klimaten
De Sahara-woestijn zoals we die nu kennen, bevindt zich midden in een van zijn droge periodes. Droge perioden variëren in duur, maar ongeveer elke 20.000 jaar doorloopt de Sahara een volledige cyclus van zowel regenachtige als droge perioden. Deze regenachtige perioden zijn wat Rachel Lupien de ‘Afrikaanse vochtige periode’ noemt.
De vochtigheidsgraad in de ‘natte groene fase’ varieert. In feite zijn er nog twee andere cycli aan het werk. De ene gaat 100.000 jaar mee, de andere 400.000 jaar. In de loop van 100.000 jaar zullen de natte perioden dus veranderen en natter of droger worden dan normaal. Hetzelfde geldt voor het interval van 400.000 jaar.
Maar hoe weten we hoe het klimaat honderdduizenden jaren geleden in Afrika was? Ze legt uit dat de zeebodem ons dat kan vertellen, en dat we juist om deze reden al veel weten over de klimaten uit het verleden.
"Met behulp van kernmonsters uit de Middellandse Zee kunnen we zien hoe het klimaat miljoenen jaren geleden was. Op de zeebodem vormen zich sedimentaire lagen en de kleine moleculen in deze sedimentaire lagen kunnen ons veel vertellen over het klimaat in het verleden."
Hulp van stoffen die bladeren laten gloeien
In de loop van de tijd vormde materiaal dat vanuit Noord-Afrika werd aangevoerd nieuwe lagen sediment op de zeebodem, die langzaam boven de zee afdaalden. De begraven zeebodem fungeert daarom als een logboek en vertelt ons hoe het klimaat in het verleden was.
Binnen deze lagen bevindt zich een reeks biomarkers die informatie over het klimaat in het verleden opslaan. Een van de markers is een reeks moleculen die planten gebruiken om hun bladeren te beschermen. Ze worden ook wel bladwas genoemd, legt Rachel-Lupien uit.
“Bladwas geeft een beschermende laag aan de bladeren van bomen, struiken en grassen, waardoor ze gaan glinsteren. Terwijl de meeste plantendelen snel vergaan nadat een plant afsterft, kan het wasmolecuul lang overleven. Daarom vinden we dit molecuul vaak terug in sedimenten die miljoenen jaren oud zijn.”
De chemische samenstelling van de wasmoleculen kan ons iets vertellen over de klimaatomstandigheden toen de laag werd gevormd. Waterstofmoleculen in was kunnen bijvoorbeeld vertellen hoeveel neerslag er was.
"Water bevat waterstof, dus we kunnen waterstof gebruiken om de watercyclus te volgen. Water op aarde bevat gewone waterstof en zware waterstof (deuterium). Als het veel regent, absorberen planten relatief minder van de zware waterstof, en als het droog is, absorberen planten meer van de zware waterstof", zei ze.
Koolstof bevat belangrijke kennis
Rachel Lupien en haar collega's konden aan het deuteriumgehalte in de bladwas zien wanneer het veel regende en wanneer het droog was. Waterstof vertelt ons echter niet welke planten gedijen in vochtige klimaten.
Maar de koolstofatomen in de bladwas zijn veelzeggend, legt ze uit. “In grote lijnen zijn er twee soorten planten. We noemen ze ook wel C3- en C4-planten, en ongeveer 90% van alle planten zijn C3-planten. Ze gedijen in de meeste delen van de wereld, behalve in zeer droge of zeer hete gebieden. C4-planten daarentegen zijn gespecialiseerd in gebieden met minder regen en hogere temperaturen. Omdat de bladwas die door C3- en C4-planten wordt geproduceerd dezelfde hoeveelheid zware koolstof bevat, kunnen de onderzoekers ‘lezen’ welke planten destijds het meest dominant waren. We vonden meer C3-planten in de monsters toen Homo erectus vanuit Afrika migreerde dan in enige andere natte periode in de afgelopen 4,5 miljoen jaar, wat erop wijst dat een natter klimaat delen van de regio heeft getransformeerd van woestijn naar grasland."
Drie soorten fotosynthese
In het plantenrijk zijn er grofweg drie verschillende manieren van fotosynthese. Er zijn C3- en C4-planten en er is nog een derde variant, de CAM-plant.
90% van de planten zijn C3-planten, 6% zijn CAM-planten en slechts 3% tot 4% zijn C4-planten. Maar dat is niet het geval in Afrika, waar savannes een veel groter aandeel C4-planten hebben.
De verschillen tussen planten zijn te wijten aan hun verschillende strategieën om ermee om te gaan als het vocht in de lucht en de bodem beperkt is.
Als het weer te droog is, sluiten C3-planten de kleine poriën in hun bladeren die koolstofdioxide opnemen. Nadat de huidmondjes zijn gesloten, kan de plant niet meer fotosynthetiseren en begint hij zijn koolstofreserves uit te putten terwijl hij water en koolstofdioxide uitademt. Als dit te lang aanhoudt, zal de plant afsterven.
C4-planten kunnen daarentegen zelfs als ze droog zijn, fotosynthetiseren. Ook al zijn de huidmondjes gesloten, ze blijven koolstofdioxide omzetten in energie. Ze voeren fotosynthese uit met behulp van moleculen met vier koolstofatomen, vandaar de naam van de plant. CAM-planten gebruiken een derde methode waarmee ze in drogere gebieden kunnen overleven.
De groenste periode 2,1 miljoen jaar geleden
De Groene Eeuw in Afrika werd, net als de ijstijden op de noordelijke breedtegraden, veroorzaakt door kleine veranderingen in de baan van de aarde rond de zon. Geologen noemen deze veranderingen Milankovitch-cycli.
Rachel-Lupien legt uit dat met name twee van deze veranderingen een belangrijke rol spelen als de neerslag in de Sahara toeneemt. Een andere oorzaak van schommelingen is de piratensnelheid van de aarde terwijl deze rond de zon beweegt. Gedurende sommige perioden was de baan van de aarde meer elliptisch, en tijdens andere perioden meer cirkelvormig. Hierdoor ontstaan schommelingen tussen ongeveer 100.000 en 400.000 jaar.
Ongeveer 2,1 miljoen jaar geleden was de Sahara-woestijn op zijn groenst. Hier zullen waarschijnlijk meerdere cycli tegelijkertijd plaatsvinden, waardoor een dergelijke omgeving ontstaat. Dit valt samen met de migratie van Homo erectus. Daarom heeft het klimaat deze migratie waarschijnlijk vergemakkelijkt, concludeerde ze.
Samengestelde bron: ScitechDaily