早期人类在生态系统中的进化不同于今天发现的任何人类

要了解影响人类进化的环境压力，科学家必须首先将我们的化石祖先过去700万年来所生活的古代动植物群落的细节拼凑在一起。由于将数百万年历史的生态系统的难题汇总在一起是一项艰巨的任务，因此许多研究通过借鉴与当今非洲生态系统(例如塞伦盖蒂)的类比来重建环境。由犹他州大学的科学家领导的一项研究对这种方法提出了质疑，并暗示绝大多数人类进化发生在生态系统中，而不同于当今的任何生态系统。该论文今天在线发表在《美国国家科学院院刊》上。

为了测试现代环境与古代环境之间的差异，研究人员分析了过去200万年来在东非的一个200多个当今非洲哺乳动物群落和100多个化石群落的数据集，这个时期涵盖了整个人类进化过程。他们发现，在700,000年前之前，哺乳动物群落的面貌与当今截然不同。例如，化石群落支持超过2000磅重的巨型食草动物的多样性，例如大象。同样，化石群落的饮食结构经常与今天所见的不同，草食和食叶物种的分布形式大量波动。大约在一百万年前，化石群落开始过渡到更现代的构成，作者认为，这可能是长期草原扩张和干旱气候脉动的结果。新论文增加了越来越多的证据，表明科学家需要严格地重新评估我们对早期人类进化的古代生态系统的理解。

“很长一段时间以来，我们的领域一直试图确定环境变化如何影响人类进化，但我们必须首先能够重建过去的环境，”第一作者考古学家泰勒·费斯(Tyler Faith)说。犹他州自然历史博物馆和美国人类学助理教授。“如果我们继续在现代非洲生态系统的基础上重建古代环境，我们很可能会错过过去生态系统如何运作的全部可能性。我们的研究邀请我们研究人员应该对此进行更严格的思考。”

将哺乳动物群落的变化与生态系统功能联系起来

东非是哺乳动物化石的恩赐，使其成为过去700万年来将古代生态系统拼凑起来的理想地区。利用他们广泛的古代和现代哺乳动物群落数据库，研究人员关注了三个特征：饮食，体型和消化策略。对于所有这些特征，他们发现古代草食动物群落的组成与今天的显着不同。这很关键，因为草食动物以影响多种动植物物种的方式直接塑造生态系统的结构。

本文分析了现代(左)和化石(右)大型草食动物群落的地理分布。

“大型草食动物不仅是生态系统的被动组成部分，我们知道它们可以塑造景观。它们正在吞食植物，而最大的食草动物则是击倒树木或践踏土壤，这共同影响植被结构，火灾状况，营养循环，并影响包括人类在内的其他生物。”

例如，现代非洲的生态系统主要由反刍动物构成，反刍动物是母牛和羚羊的亲戚，它们的胃中有四个隔间，可以彻底分解食物。配备简单胃的非反刍动物相对较少，如今在同一地区最多同时存在八种。费斯说，包括象，斑马，河马，犀牛和猪在内的非反刍动物就像消化道的传送带。他们吃大量的植物以弥补其低效的消化。与当今的模式相反，东部非洲的化石记录记录了非反刍动物群落丰富的景观，在同一地区共存有数十种物种。

化石和现代社区的体型也大不相同。化石记录显示，与现代人相比，巨型食蚁兽要多得多。巨型草食动物的稳步下降始于450万年前，直到它们代表了700,000年前的现代分布。

对化石(灰色阴影)和现代(浅灰色阴影)哺乳动物群落的比较分析。该研究发现，过去繁荣发展的哺乳动物类型与现代东非生态系统之间几乎没有重叠。

这些饮食机器一起生活在同一个地方会产生什么影响，而今天情况并非如此?

“这些古老的草食动物群落消耗的植被可能更多，这意味着更少的野火燃料。因为火是非洲现代生态系统的重要组成部分，并且比草原更偏爱草地，它将从根本上改变整个森林的工作方式。生态系统，从植物群落开始。”马萨诸塞州阿默斯特大学合著者和博士后研究员约翰·罗恩(John Rowan)补充说。“古生物学家已经意识到这一点，但是直到现在，还没有人真正尝试衡量过去与现在相比有多大差异。”

干旱的气候和草原驱动着转变

在过去的700万年中，是什么推动了哺乳动物群落的变化?有据可查的变化之一是过去四百万年来草原的扩张。许多化石巨型食草动物喜欢树木繁茂的环境，而反刍动物则在如今占东部非洲部分地区的广阔热带稀树草原上繁衍生息。草食动物的化石记录紧随不断变化的环境，这些群体的代表形式的变化追踪了长期的草地扩张。

大约在一百万年前，化石显示出哺乳动物群落饮食结构的变化，仅草原扩张是无法解释的。主导东非生态系统的非反刍动物数量急剧下降。这与海洋尘埃记录相对应，表明该地区经历了气候干燥的脉动，这将使非反刍动物遭受特别严重的打击，因为它们依赖可靠地获取地表水，这意味着许多物种可能在其所依赖的河流和湖泊旁边消失了。此外，非反刍动物的传送带进食策略依赖于获取丰富的植被，而这些植被在干旱期间会下降。

期待

作者们并没有责怪先前的研究人员如此严重地依赖于当今非洲生态系统，而是强调对这种范围的研究直到最近才成为可能。

Faith说：“古生物学已经进入了大数据时代。”合著者和科罗拉多州立大学助理教授安德鲁·杜补充说：“通过组装大型，全面的数据集，我们现在可以提出与过去根本不同的重要问题。我们可以研究更大范围的模式和动力学，无疑影响了人类进化的进程。”

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