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Rift Valley: cambiamenti climatici, ambientali ed evolutivi

Scorcio di una parte dell’African Rift Valley

Scorcio di una parte dell’African Rift Valley

In quella parte d’Africa conosciuta come Rift Valley, tanto importante da essere chiamata “ la culla dell’umanità”, quale evento è nato e si è sviluppato per primo? L’antenato dell’uomo è divenuto bipede o la prateria si è sostituita alla foresta, modificando completamente l’ambiente?

Una nuova analisi degli ultimi 12 milioni di anni sul cambiamento della vegetazione in quella vasta regione geografica appare come una sfida alle convinzioni radicate da lungo tempo riguardo a quella parte di mondo in cui i nostri antenati si sono evoluti e, di conseguenza, sull’impatto che l’ambiente ha avuto su di loro.

Questa ricerca mette insieme gli studi molecolari sulle foglie di piante rinvenute nei sedimenti marini con l’analisi dei pollini fossili, ottenendo dati di portata senza precedenti e alcuni dettagli sulla variabilità della vegetazione che ha dominato il paesaggio della vallata del Rift africano che include gli attuali Stati del Kenia, della Somalia e dell’Etiopia, l’area dove i fossili dei primi ominidi hanno tracciato la storia dell’evoluzione umana.

Il team di ricerca era composto da studiosi provenienti da Università di vari Paesi: Hannah M. Liddy e Alexa Sieracki della USC (University of South California); Naomi E. Levin della Johns Hopkins University, (Maryland, USA); Timothy I.Eglinton della Eidgenossische Technische Hochschule, Zurigo e Raymond Bonnefille dell’Université d’Aix, Marsiglia. Tutti, sotto il coordinamento di Sarah J. Feakins, professore di Scienze della Terra presso il Dornsife College di Lettere, Arti e Scienze della USC, autore principale dello studio, che è stato pubblicato sulla rivista Geology a metà dello scorso gennaio.

“La combinazione delle prove molecolari sulle foglie fossili con le analisi dei pollini ci permette di dire da quanto tempo esistono le vaste praterie di tipo Serengeti”, ha affermato la professoressa Feakins.

Il Parco del Serengeti è un’area protetta a nord della Tanzania situata tra il lago Vittoria e il confine con il Kenia. E’ lì che si trova il celebre sito di Olduvai, dove furono trovati – tra gli altri – i resti dell’Australopithecus boisei, l’ominide vissuto circa 1,5 milioni di anni fa.

La parte meridionale del parco è costituita da vaste praterie, la cui vegetazione è quella tipica delle zone calde. La maggior parte dell’erba appartiene soprattutto alle specie Digitaria macroblephara e Sporobolus marginatus, mentre gli alberi più diffusi sono quelli dei generi Commiphora e diverse specie di Acacia.

Le specie di erbe sono tipiche di zone aride e semi-aride, sono erbe soprattutto da pascolo. Lo stesso si può dire per le piante, alberi e arbusti spesso spinosi, anch’essi tipici di zone aride.

Acacia-tortilisProcedendo verso Nord l’aspetto del  paesaggio cambia e la maggiore piovosità favorisce la presenza di foreste a galleria e zone a savana alberata, con la presenza di boschi di acacia e savana a boscaglia spinosa.

Il ruolo che l’ambiente ha giocato nella evoluzione degli ominidi – gli antenati degli umani e delle scimmie, il cui albero genealogico si divise ulteriormente in scimpanzé e scimmie bonobo circa 6 milioni di anni fa – è stato oggetto di un secolo di dibattiti.

Tra le tante, una teoria che risale al 1925 ipotizza che i primi antenati degli esseri umani abbiano sviluppato il bipedismo in risposta all’espansione delle savane e alla riduzione delle foreste nel Nord-est dell’Africa. Con un numero sempre più piccolo di alberi a disposizione su cui vivere, gli antenati degli esseri umani sarebbero stati costretti a scendere al suolo per muoversi e quindi a camminare in posizione eretta.

Mentre il passaggio al bipedismo sembra essere avvenuto da qualche parte tra i 6 e i 4 milioni di anni fa, lo studio della Feakins  scopre che le foreste pluviali di una certa estensione erano scomparse dalla Rift Valley, sostituite da praterie e foreste stagionali secche, molto tempo prima, attorno ai 12 milioni di anni fa.

Dagli studi è emerso inoltre che il tipo di piante C4 tropicali e gli arbusti della savana africana moderna hanno cominciato a dominare l’ambiente prima di quanto si ritenesse, in sostituzione di piante di tipo C3 che erano più adatte ad un ambiente umido.

E’ utile, a questo punto, ricordare che la classificazione della vegetazione in tipi C3 e C4 si riferisce al tipo di fotosintesi che ogni pianta utilizza.

Le piante C3 hanno il loro habitat nei climi temperati. Si definiscono così perché il primo composto organico della fotosintesi su queste piante è una catena carboniosa a 3 atomi di carbonio. Le piante C3 sono fotosinteticamente attive di giorno: il processo avviene, a differenza delle piante C4, all’interno di un’unica cellula. Sono attive a temperature non troppo elevate poiché, tenendo gli stomi aperti solo di giorno, con una temperatura eccessiva evapora troppa acqua dalle foglie.

Le piante C4 sono tipiche di climi aridi (ad esempio il mais, il sorgo, la canna da zucchero). Nel processo di fotosintesi elaborano un composto a 4 atomi di carbonio (da cui, la sigla), con  un sistema di fissazione del carbonio per il risparmio di acqua.

A differenza delle piante C3, il processo interessa due cellule differenti.

Nelle piante di tipo C4 il tasso di fotosintesi per unità fogliare raggiunge il suo massimo attorno ai 40°C di temperatura esterna, in presenza di una elevata intensità luminosa, mentre nelle C3 questo massimo viene raggiunto attorno ai 20°C, con una intensità luminosa moderata.

Giraffe, esemplare faunistico tipico della savana

Giraffe, esemplare faunistico tipico della savana

Le piante C4 hanno, in sostanza, una attività fotosintetica maggiore, un maggior fattore di resistenza alle alte temperature e potenzialità produttive più alte.

Alla luce di quanto detto, la vegetazione della regione pare quindi essere radicalmente cambiata  verso una tipologia di piante che, dopo un cambiamento climatico, meglio avrebbero sopportato le sopraggiunte temperature più elevate.

Mentre gli studi precedenti sul cambiamento della vegetazione della Rift Valley in questo periodo si erano basati soltanto su siti isolati, offrendo visioni parziali e limitate, la Feakins ha voluto considerare con uno sguardo d’insieme l’intera vallata, utilizzando carote di sedimenti prelevate dal Golfo di Aden, là dove convergevano i venti – come in un imbuto – trasportando e depositando i sedimenti di tutta quanta la regione sui fondali marini. I dati scoperti sono poi stati incrociati con i dati sui terreni dell’Africa orientale raccolti da Naomi E. Levin.

“La combinazione dei dati marini con quelli terrestri ci hanno permesso il collegamento tra la documentazione ambientale dei siti fossili specifici con il cambiamento ecologico regionale e il cambiamento climatico”, ha affermato la Levin.

Oltre alle informazioni sull’ambiente in cui i nostri primi antenati si sono evoluti, lo studio della Feakins offre uno sguardo sul paesaggio in cui gli erbivori (cavalli, ippopotami e antilopi) pascolavano, nonché sulle modalità con cui le piante hanno reagito ai periodi di cambiamento climatico, sia regionale che globale.

“I tipi di erbe appaiono sensibili ai livelli globali di anidride carbonica”, ha detto Hannah M. Liddy, che sta attualmente lavorando per affinare i dati relativi al Pliocene allo scopo di fornire un quadro ancora più chiaro del periodo in cui si sono avuti cambiamenti nei livelli di CO2 atmosferica.

Con i risultati di quest’ultimo studio, si può concludere che le foreste della Rift Valley avevano già da tempo lasciato il posto alla prateria, a causa delle temperature divenute più calde per una evoluzione climatica globale tendente all’attuale.

Qual è stata allora la relazione con il bipedismo degli ominidi nostri antenati?

Secondo i ricercatori della Penn State e Rutgers University, sarebbe stata una serie di rapidi cambiamenti ambientali ad aver guidato l’evoluzione umana in Africa orientale.

“Il territorio abitato dai primi esseri umani subì rapide trasformazioni, da bosco chiuso a pascolo aperto e viceversa, che si sono alternate per cinque o sei volte nell’arco di  200mila anni”, ha affermato Clayton Magill, geologo della Penn State University. “Questi cambiamenti avvennero bruscamente; per ciascuna trasformazione deve essere occorso un periodo di tempo variabile da qualche centinaio a poche migliaia di anni.

Secondo Katherine Freeman, professore di scienze geologiche della stessa Università, l’ipotesi principale corrente suggerisce che i cambiamenti evolutivi degli esseri umani nel tempo studiati dal team, potevano essere collegati ad un lungo, costante cambiamento ambientale oppure anche ad un grande cambiamento climatico.

“In Africa ci fu in quel tempo un periodo di “Grande Siccità”, allorchè l’ambiente divenne lentamente più asciutto in soli 3 milioni di anni”, dice la Freeman. “I nostri dati, però, mostrano che non c’è stato realmente un grande cambiamento verso questa siccità. L’ambiente era invece molto variabile”.

In accordo con Magill, molti antropologi ritengono che la variabilità delle esperienze possa innescare lo sviluppo cognitivo.

“I primi esseri umani sono passati dall’avere a disposizione un ambiente con una gran quantità di alberi ad un ambiente con soltanto erba a disposizione in sole 10-100 generazioni e, come risposta, la loro dieta dovette subire un cambiamento notevole. I cambiamenti nella disponibilità di cibo, nel tipo di cibo o nel modo in cui procurarsi il cibo possono aver innescato meccanismi evolutivi di risposta per poter far fronte a questi cambiamenti. Il risultato può essere stato un aumento di dimensioni del cervello e quindi della conoscenza, cambiamenti di locomozione e perfino cambiamenti sociali nel modo di interagire con gli altri. I nostri dati sono coerenti con queste ipotesi. Abbiamo dimostrato che l’ambiente è cambiato drasticamente in un breve periodo di tempo e questa variabilità coincide con un periodo fondamentale della nostra evoluzione, allorché il genere Homo fece la sua comparsa, non esistendo alcuna prova che un qualsiasi strumento o manufatto fosse mai stato utilizzato prima d’allora”.

Leonardo Debbia
9 febbraio 2013


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