Als unsere frühesten Vorfahren von Afrika in die Sahara wanderten, entstand ein grüner Korridor quer durch die Sahara. Das zeigen neue Untersuchungen der Universität Aarhus. Vor etwa 6 Millionen Jahren geschah etwas Spektakuläres in den tiefen Bergen und alten Wäldern Ostafrikas. Schimpansen, unsere nächsten Verwandten im Tierreich, entwickelten sich in eine Richtung, während unsere frühesten Vorfahren in eine andere Richtung gingen.

Der Schädel gehört dem Homo erectus, der ersten Menschenaffenart, die vor etwa 2,1 Millionen Jahren Afrika verließ. Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass das Klima im nordöstlichen Teil des Kontinents feuchter und üppiger war als heute, als Homo erectus aus Afrika einwanderte. Durch das Zusammentreffen der Klimazyklen entstand ein grüner Korridor, den unsere frühen Vorfahren wahrscheinlich während ihrer Wanderungen nutzten. Bildnachweis: Mizmareck/Flickr

Im Laufe der nächsten Millionen Jahre wuchsen die Unterschiede zwischen frühen Menschen und Schimpansen. Unsere Vorfahren kletterten von den Bäumen herunter und gingen aufrecht auf zwei Beinen, sodass sie ihre Hände frei hatten, um Werkzeuge zu benutzen.

Dies war der Beginn der menschlichen Entwicklung, die schließlich zur Eroberung großer Teile der Welt führen sollte.

Vor etwa 2,1 Millionen Jahren wanderten die ersten Menschen – Homo erectus – aus Afrika ein. Die Migration führte sie durch Nordostafrika und den Nahen Osten – ein Gebiet, das heute größtenteils von Wüste bedeckt ist – bevor sie Europa und Asien erreichte.

Schwarze Flecken im Mittelmeer zeigen, wo die Sedimentkerne gesammelt wurden. Der Standort sammelte terrestrisches Material aus dem Nordosten Afrikas, das von der afrikanischen Feuchtperiode betroffen war und zu Veränderungen in Landformen und Vegetation führte.

Forscher spekulieren seit langem darüber, wie Homo erectus es durch die trockene, unbarmherzige Wüste geschafft hat, in der es weder Nahrung, Wasser noch Schatten gab.

Neue Forschungsergebnisse der Universität Aarhus deuten darauf hin, dass Homo erectus möglicherweise nicht die Wüste durchquert hat, als er Afrika verließ, erklärt Rachel Lupien, eine der Forscherinnen zu den neuen Ergebnissen.

„Wir wissen, dass sich das Klima der Sahara häufig ändert. Wir nennen dieses Phänomen die ‚Grüne Sahara‘ oder die ‚afrikanische Feuchtperiode‘.“ Während der Grünen Periode schrumpft die Wüste deutlich und wird zu einer Landschaft, die der ähnelt, die wir heute als ostafrikanische Savanne kennen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Sahara während der Wanderung des ersten Homo erectus grüner war als zu jedem anderen Zeitpunkt in den 4,5 Millionen Jahren, die wir untersucht haben. Daher ist es sehr wahrscheinlich, dass sie über einen grünen Korridor aus Afrika ausreisen konnten.“

Die Spezies, die die Welt erobert hat

Der früheste Homo erectus erschien vor mehr als 2 Millionen Jahren in Ostafrika.

Homo erectus war der erste Mensch, der lernte, eine Axt aus Stein zu schnitzen. Diese Äxte wurden wahrscheinlich als Waffen verwendet, um Beute niederzuschlagen und Fleisch von Knochen zu schneiden. Möglicherweise waren sie auch die ersten Menschen, die lernten, Feuer zu kontrollieren.

Der Homo erectus war etwas kleiner und muskulöser als der moderne Mensch. Ihre Hüften sind breiter und ihre Schädel länger. Außerdem ist ihr Gehirn viel kleiner, etwa halb so groß wie unseres.

Mehr als 1,5 Millionen Jahre lang lebte und verbreitete sich der Homo erectus über den größten Teil der Welt. Von Afrika nach Europa, durch Asien, über die Straße von Malakka und zu mehreren Inseln in Indonesien. Damit ist Homo erectus die langlebigste menschliche Spezies. Unsere Spezies, Homo sapiens, entwickelte sich vor etwa 300.000 Jahren.

Unterwasserumgebungen offenbaren vergangene Klimazonen

Die Sahara, wie wir sie heute kennen, befindet sich mitten in einer ihrer Trockenperioden. Trockenperioden variieren in ihrer Dauer, aber etwa alle 20.000 Jahre durchläuft die Sahara einen vollständigen Zyklus aus Regen- und Trockenperioden. Diese Regenperioden nennt Rachel Lupien die „afrikanische Feuchtperiode“.

Der Feuchtigkeitsgrad in der „nassen Grünphase“ variiert. Tatsächlich sind zwei weitere Zyklen am Werk. Das eine dauert 100.000 Jahre, das andere 400.000 Jahre. Im Laufe von 100.000 Jahren werden sich die Feuchtperioden also ändern und feuchter oder trockener als gewöhnlich werden. Das Gleiche gilt für das 400.000-Jahres-Intervall.

Aber woher wissen wir, wie das Klima in Afrika vor Hunderttausenden von Jahren war? Sie erklärt, dass der Meeresboden uns Aufschluss darüber geben kann, und dass wir aus genau diesem Grund bereits viel über vergangene Klimazonen wissen.

„Anhand von Kernproben aus dem Mittelmeer können wir sehen, wie das Klima vor Millionen von Jahren war. Auf dem Meeresboden bilden sich Sedimentschichten, und die kleinen Moleküle in diesen Sedimentschichten können uns viel über vergangene Klimazonen verraten.“

Hilfe durch Stoffe, die Blätter zum Leuchten bringen

Mit der Zeit bildete aus Nordafrika eingeblasenes Material neue Sedimentschichten auf dem Meeresboden, die sich langsam über das Meer senkten. Der vergrabene Meeresboden fungiert daher wie ein Logbuch und verrät uns, wie das Klima in der Vergangenheit war.

Innerhalb dieser Schichten befinden sich eine Reihe von Biomarkern, die Informationen über das vergangene Klima speichern. Einer der Marker ist eine Reihe von Molekülen, mit denen Pflanzen ihre Blätter schützen. Sie werden auch Blattwachse genannt, erklärt Rachel-Lupien.

„Blattwachs verleiht den Blättern von Bäumen, Sträuchern und Gräsern eine schützende Schicht und lässt sie funkeln. Während die meisten Pflanzenteile nach dem Absterben einer Pflanze schnell verfallen, kann das Wachsmolekül lange überleben. Deshalb finden wir dieses Molekül oft in Sedimenten, die Millionen Jahre alt sind.“

Die chemische Zusammensetzung der Wachsmoleküle gibt Aufschluss über die Klimabedingungen zum Zeitpunkt der Schichtbildung. Beispielsweise können Wasserstoffmoleküle im Wachs Aufschluss darüber geben, wie viel Niederschlag es gab.

„Wasser enthält Wasserstoff, daher können wir Wasserstoff verwenden, um den Wasserkreislauf zu verfolgen. Wasser auf der Erde enthält gewöhnlichen Wasserstoff und schweren Wasserstoff (Deuterium). Wenn es viel regnet, nehmen Pflanzen relativ weniger schweren Wasserstoff auf, und wenn es trocken ist, nehmen Pflanzen mehr schweren Wasserstoff auf“, sagte sie.

Kohlenstoff birgt wichtige Erkenntnisse

Rachel Lupien und ihre Kollegen konnten anhand des Deuteriumgehalts im Blattwachs erkennen, wann es viel regnete und wann es trocken war. Allerdings sagt uns Wasserstoff nicht, welche Pflanzen in feuchten Klimazonen gedeihen.

Aber die Kohlenstoffatome im Blattwachs sind aussagekräftig, erklärt sie. „Im Großen und Ganzen gibt es zwei Arten von Pflanzen. Wir nennen sie auch C3- und C4-Pflanzen, und etwa 90 % aller Pflanzen sind C3-Pflanzen. Sie gedeihen in den meisten Regionen der Welt, außer in sehr trockenen oder sehr heißen Gebieten Als Homo erectus aus Afrika einwanderte, fanden sich in den Proben mehr C3-Pflanzen als in jeder anderen Feuchtperiode in den letzten 4,5 Millionen Jahren, was darauf hindeutet, dass ein feuchteres Klima Teile der Region von Wüste in Grasland verwandelte.“

Drei Arten der Photosynthese

Im Pflanzenreich gibt es grob gesagt drei verschiedene Arten der Photosynthese. Es gibt C3- und C4-Pflanzen und es gibt eine dritte Variante, die CAM-Pflanze.

90 % der Pflanzen sind C3-Pflanzen, 6 % sind CAM-Pflanzen und nur 3 bis 4 % sind C4-Pflanzen. Dies ist jedoch in Afrika nicht der Fall, wo Savannen einen viel größeren Anteil an C4-Pflanzen aufweisen.

Die Unterschiede zwischen Pflanzen sind auf ihre unterschiedlichen Strategien zur Bewältigung begrenzter Luft- und Bodenfeuchtigkeit zurückzuführen.

Bei zu trockenem Wetter verschließen C3-Pflanzen die kleinen Poren in ihren Blättern, die Kohlendioxid aufnehmen. Nachdem sich die Spaltöffnungen geschlossen haben, kann die Pflanze keine Photosynthese mehr betreiben und beginnt, ihre Kohlenstoffreserven zu erschöpfen, indem sie Wasser und Kohlendioxid ausatmet. Wenn dies zu lange anhält, stirbt die Pflanze ab.

C4-Pflanzen hingegen können auch im trockenen Zustand Photosynthese betreiben. Auch wenn die Spaltöffnungen geschlossen sind, wandeln sie weiterhin Kohlendioxid in Energie um. Sie betreiben Photosynthese mit Hilfe von Molekülen mit vier Kohlenstoffatomen, daher der Name der Pflanze. CAM-Pflanzen nutzen eine dritte Methode, die es ihnen ermöglicht, in trockeneren Gebieten zu überleben.

Beispiele für C3-Pflanzen sind Weizen, Hafer, Reis und Sonnenblumen. Zu den bekannten C4-Pflanzen gehören Mais, Zuckerrohr und Amaranth, während Sukkulenten, Kakteen und Ananas CAM-Pflanzen sind.

Die grünste Zeit vor 2,1 Millionen Jahren

Das Grüne Zeitalter Afrikas wurde, wie die Eiszeiten in nördlichen Breiten, durch kleine Veränderungen in der Umlaufbahn der Erde um die Sonne verursacht. Geologen nennen diese Veränderungen Milankovitch-Zyklen.

Rachel-Lupien erklärt, dass insbesondere zwei dieser Veränderungen eine wichtige Rolle spielen, wenn die Niederschläge in der Sahara zunehmen. Eine weitere Ursache für Schwankungen ist die Rotationsgeschwindigkeit der Erde bei ihrer Bewegung um die Sonne. In manchen Perioden war die Erdumlaufbahn eher elliptisch, in anderen Perioden eher kreisförmig. Dadurch entstehen Schwankungen zwischen etwa 100.000 und 400.000 Jahren.

Vor etwa 2,1 Millionen Jahren war die Sahara am grünsten. Hier laufen wahrscheinlich mehrere Zyklen gleichzeitig ab, wodurch eine solche Umgebung entsteht. Dies fällt mit der Migration des Homo erectus zusammen. Daher habe das Klima diese Migration wahrscheinlich erleichtert, schlussfolgerte sie.

Zusammengestellte Quelle: ScitechDaily