A paleoantropológia, az antropológia egyik aldiszciplínája, a kihalt főemlősök tanulmányozása. Bár az ilyen jellegű munkát végző kutatók többsége antropológus, a paleontológusok (a geológia tudományágon belül) is tanulmányozhatnak fosszilis főemlősöket. A paleoantropológusok által használt elsődleges módszer a fosszilis maradványok elemzése. Azonban egyre inkább más tudományterületekre támaszkodnak, hogy jobban megértsék azokat a környezeti erőket, amelyek szerepet játszottak az evolúciónkban, valamint a fosszilis feljegyzések kialakulásában. A geológusok például azonosítják az üledékképződés és a fosszilizáció folyamatait, és különböző technikák segítségével datálják a fosszíliákat és a hozzájuk kapcsolódó üledékeket (lásd alább a DATÁLÁSI TECHNIKÁKAT). Az ősi környezetek és biológiai közösségek rekonstrukciójának segítésében számos tudományág vesz részt. A paleontológusok ősi növény- és állatkövületeket azonosítanak. A palynológusok az óceáni és tavi magokban lévő részecskéket, valamint a szárazföldi üledékekben lévő polleneket elemzik (lásd az 1.2. ábrát), hogy meghatározzák egy adott területen egy adott időpontban uralkodó növényvilágot. A taphonomisták segítenek meghatározni, hogyan alakultak ki a fosszilis együttesek.
Az 1920-as években Raymond Dart azt javasolta, hogy a dél-afrikai barlangokban talált korai homininok (kétlábú főemlősök, mint mi magunk) lakhatták ezeket a barlangokat. Emellett a néhány koponyán talált szúrt sebeket úgy értelmezte, mint bizonyítékot arra, hogy ezek a homininok fegyvereket készítettek és használtak vadászathoz és hím-hím agresszióhoz. A taponomista C. K. Brain a közelmúltban azzal érvelt, hogy a homininok vagy repedéseken keresztül estek földalatti barlangokba, miután a leopárdok a fákon elrejtették őket, vagy pedig rágcsálásra szánt csontjaikat rágcsálók, például sündisznók hurcolták be. Ma már tudjuk, hogy bár törzsünk e korai tagjai valószínűleg egyszerű eszközöket használtak, nem voltak nagyvad-vadászok vagy harcosok (további információkért lásd a 15. fejezetet).
A TANULMÁNY TÖRTÉNETE
Míg a paleoantropológia mint hivatalosan elismert tudományág meglehetősen új keletű, az eredetünkkel kapcsolatos kérdések és hiedelmek egészen fajunk legkorábbi tagjaihoz, sőt talán még korábbra nyúlnak vissza. A hagyományos (pl. vadászó-gyűjtögető csoportok, törzsek vagy törzsfőnökségek) vagy állami szintű társadalmakban élő minden modern embernek van egy sor, az eredetével kapcsolatos hiedelme. Minden olyan elképzelés azonban, amely nem tartozik a tudomány körébe, egy kultúra vallásának része, és teremtésmítosznak nevezik.
A paleoantropológia tudományához leginkább hozzájárult a geológia, a biológia és a régészet. A geológusok (még azok is, akiket nem ismertek el ilyennek, pl, Charles Darwin) elsősorban annak felismeréséért felelősek, hogy (1) a Föld ősi, és természetes folyamatok révén alakult ki; (2) a Földet eredetileg víz borította, és az élet ebben az “őstengerben” kezdődött; (3) a földi élet egyszerű formákkal kezdődött, és néhány leszármazott faj az idők során egyre összetettebbé vált, amint az a fosszíliákban látható; (4) a fajok a környezeti változások hatására változnak vagy pusztulnak ki; (5) az új fajok egy populáció egy részének az új vagy megváltozott környezeti feltételekhez való alkalmazkodásának az eredménye; (6) ugyanazok az erők, mint például a vulkánkitörések, amelyek ma is működnek, alakították a Földet, és a kihalások és fajmegszaporodási események révén változásokat okoztak a fosszilis feljegyzésekben; és (7) a rétegek és lerakódások folyamatosan alakulnak ki vagy erodálódnak, így az organizmusok eltemetkeznek, illetve a fosszíliák napvilágra kerülnek. Azt az elképzelést, hogy ugyanazok az erők, amelyek ma is működnek, alakították a Földet és okozták a változásokat a fosszilis feljegyzésekben, uniformitarizmusnak nevezzük. Charles Lyell alkotta meg ezt a kifejezést, és a modern geológia atyjaként tartják számon. Nagy hatással volt Darwinra, és így hozzájárult ahhoz, hogy Darwin szintetikusan szemlélje a földi élet evolúcióját. A geológusok különböző módszereket használnak a kövületek vagy a kövületeket tartalmazó üledékek datálására, és kronológiát (azaz idővonalat) dolgoztak ki a Föld egészére, valamint az olyan területek lerakódási rétegeire, ahol kövületeket találtak.
A biológusok és a genetikusok a természetes kiválasztódás útján történő evolúció elméletét finomították a tulajdonságok öröklődésének meghatározásával. A különböző tudományágak tudósai evolúciós kapcsolatok alapján osztályozták a világ ismert fajait (lásd még a 2. fejezetet).
A régészet nagy szerepet játszott és játszik ma is a paleoantropológiában a régészeti emlékek, azaz a múltbeli emberi tevékenységnek a kulturális maradványokon és az antropogén (ember által okozott) környezeti változásokon keresztül történő vizsgálatán keresztül. Thomas Jeffersont az első régészként emlegetik, mivel módszerei tudományosabbak voltak, mint régésztársaié. Az antikváriusok hajlamosak voltak a “javak” után kutatni, nem törődve a régészeti feljegyzések gondos értelmezésével. A legtöbbjüket mai mércével mérve fosztogatónak tekintenénk. Nagy kulturális és történelmi jelentőségű tárgyakat vittek el személyes vagy múzeumi gyűjteményekbe. Néhány tárgyat visszaszolgáltattak származási országuknak, de a kár akkor következett be, amikor a régészeti feljegyzéseket megzavarták vagy megsemmisítették. Miután egy tárgyat eltávolítottak arról a területről, ahol megtalálták, a tudósok már nem tudnak tanulni a kontextusából, például a hozzá kapcsolódó leletekből vagy a lelet földrajzi térben és időben való elhelyezkedéséből.
A régészek és geológusok kulcsszerepet játszottak annak felismerésében, hogy a “kövek és csontok” a korábbi hominin tevékenység bizonyítékai. Ráadásul az a tény, hogy a csontok egy része kihalt állatoktól származott, alátámasztotta azt az elképzelést, hogy az emberek már régóta léteztek. A régészeti ásatási és elemzési módszerek, például a proveniencia (azaz a lelőhelyen belüli háromdimenziós elhelyezkedés) és a leletek (azaz az ember által készített vagy megváltoztatott, hordozható tárgyak) társítása segít a régészeknek és a paleoantropológusoknak a múltbeli viselkedés rekonstruálásában. Ahogyan a taphonomia szerepet játszik annak meghatározásában, hogyan jöttek létre a fosszilis leletegyüttesek, úgy hasznos a régészeti leletegyüttesek esetében is.
A Merriam-Webster Online szerint a “paleoantropológia” kifejezés első ismert használata 1916-ban történt. A legkorábbi paleoantropológusokat azonban nem így jelölték, és különböző foglalkozásokból érkeztek, például anatómusok és orvosok voltak. Az első felfedezett hominin fosszíliák a neandervölgyiek voltak az 1800-as években. A paleoantropológusok azonban nem értettek egyet abban, hogy a neandervölgyiek az ember ősei voltak-e vagy modern emberek. Eugène Dubois volt az első, aki szándékosan keresett fosszilis emberszabású embert. Azzal a kizárólagos céllal ment Ázsiába, hogy bizonyítékot találjon arra, hogy az ember ott fejlődött ki, ahogy Nyugat-Európában uralkodó hiedelem volt. 1891-ben a jávai Trinilben, a Solo folyónál egy koponyasapkát (az úgynevezett kalotát) és egy combcsontot talált. A 20. század első felében Kínában és Jáván további felfedezések támogatták az ázsiai eredetelméletet, amíg Raymond Dart és kortársa, Robert Broom dél-afrikai kőfejtőkben és barlangokban sokkal ősibb anyagot nem kezdett felfedezni. Louis és Mary Leakey további felfedezései Kelet-Afrikában bebetonozták Afrikát, mint az emberiség szülőhelyét, és megkezdődött a verseny az emberi eredet és ősök felkutatásáért.
RECONSTRUCTING PALEOENVIRONMENTS
A múltbeli fajok által elfoglalt környezet típusának meghatározására számos eszköz használható. Mint említettük, a paleontológusok a flóra- és faunaelemzéseket, valamint az ősi fajokról vagy azok mai rokonairól szerzett ismereteiket felhasználhatják a környezet típusának meghatározásához, például a vízi-, füves- és/vagy erdőlakó fajok jelenlétének megállapításához. A palynológusok a vízi és szárazföldi rétegekben (azaz rétegekben vagy üledékekben) található részecskéket vizsgálják ugyanezt, elsősorban a flóraelemzésekre összpontosítva. Egy adott hely flóra- és/vagy faunaközösségeinek kategorizálására számos izotópos eszköz használható, például a hidrogén-, oxigén- és szénizotóp-frakcionálás és a nitrogénizotóp-arányok. Például a kalciumban gazdag maradványok, mint a tojáshéj, a csontok és a fogak izotópos elemzésével meghatározható, hogy az állatok milyen típusú növényzetet fogyasztottak, és így milyen környezetben éltek. A csontokban és fogakban található stroncium-kálcium arány alapján meghatározható, hogy a táplálékban mennyi állati és mennyi növényi anyag volt. E technika alapján a tudósok most úgy vélik, hogy a parantropinok, a Kelet- és Dél-Afrikában élő homininok egy csoportja, amely a pleisztocén kora és közepe között élt (lásd a 16. fejezetet), ettek némi állati eredetű anyagot. Azt azonban nem tudni, hogy rovarokat vagy nagyobb zsákmányt fogyasztottak-e.
A fent említett módszerekről bővebben lásd Henke W, Tattersall I. 2006. A paleoantropológia kézikönyve. New York (NY): Springer.
DATING TECHNIQUES
A datálási technikák két kategóriába sorolhatók: relatív és abszolút. A relatív datálási technikák (1) a rétegeket egymáshoz viszonyítva rendezik az időben (lásd az 1.6. ábrát), vagy (2) az egyik területen található lerakódásokról, például vulkáni hamuról vagy láváról ismert dolgokat használják fel egy másik területen található lerakódások relatív datálására. Jefferson nevéhez fűződik a szuperpozíció törvénye, amely azt állítja, hogy a föld mélyére hatolva a rétegek egyre idősebbek, amennyiben a rétegeket nem zavarta meg emberi, állati vagy geológiai tevékenység. Így az egyik rétegben talált leletek vagy fosszíliák vagy idősebbek, vagy fiatalabbak, mint a mélyebb vagy sekélyebb rétegben találtak. Az abszolút kormeghatározási technikák (1) a flóra- és faunaegyüttesek vagy (2) a lerakódások üledékes és/vagy kémiai összetételének hasonlóságait használják fel annak érdekében, hogy az ismeretlen korúakat összevessék az ismert korúakkal és/vagy elrendezzék a környezet, az élőlények, valamint az éghajlati és geológiai tevékenység régiókon belüli vagy régiók közötti fejlődését.
Az abszolút vagy kronometrikus datálási technikák megközelítő dátumokat adnak BP (a jelen előtti) vagy BCE (a Közös Korszak előtti) években. A BCE és a CE (Közös Korszak) megtartja a BC/AD datálási rendszert a vallási konnotáció nélkül. Egy bizonyos számú évvel ezelőtti időre való utalás rövidített módja, különösen ha a fosszilis feljegyzéseket vesszük figyelembe, a kya vagy a mya (ezer, illetve millió évvel ezelőtt), így kiküszöbölve azokat a fárasztó nullákat! Bár a BP-nek több értelme van, mivel nem kell több mint 2000 évet hozzáadni a dátumhoz, a legtöbb ember a BC/AD rendszerhez van szokva, ami megmagyarázza a BCE általános használatát. A legismertebb abszolút kormeghatározási technikák a radiometrikus kormeghatározási módszerek, például a szén-14 (14C). Ezeket arra használják, hogy mérjék a radioaktív elemek felezési idejét vagy kicserélődését a szerves vagy fosszilis anyagokban vagy azokban a rétegekben, amelyekben ezek megtalálhatók. Mivel ezek a módszerek időben korlátozottak és/vagy kontextusfüggőek, a legmegfelelőbb technika(ka)t számos paraméter alapján kell kiválasztani. A következő technikák radioaktív bomlást használnak kormeghatározási célokra:
A szén-14 kormeghatározás (≤60 kya) a szerves (azaz széntartalmú) anyagokban megmaradt 14C-t méri. Mivel a növények szén-dioxidot használnak a fotoszintézishez, a szén mindhárom izotópját (12C, 13C és 14C) a légkörben jelenlévő megközelítő arányban tartalmazzák. Az állatok növényeket esznek, és így bármely adott időpontban megközelítőleg ugyanannyi 14C-t tartalmaznak. Miután elpusztulnak, többé nem halmoznak fel szenet. A stabilabb 12C szintjét ezután össze lehet hasonlítani a szerves maradványokban megmaradt 14C-vel, hogy meghatározzuk, mikor haltak meg. A 14C felezési ideje ~5 700 év, vagyis ennyi idő alatt a 14C fele eltűnik egy mintában.
Az uránsoros kormeghatározás (≤500 kya) két elem, az urán-234 és a tórium-230 relatív szintjét vizsgálja, amelyek az előbbi utóbbira történő bomlásából származnak. Ezt a korallokban és kagylókban található kalcium-karbonát datálására használják.
A kálium-argon (K/Ar) és az argon-argon (Ar/Ar) kormeghatározás egyaránt az egyik izotópnak a másikhoz viszonyított arányát méri a radioaktív bomlás folyamatán keresztül: Kálium-40 → Argon-40, illetve Argon-40 → Argon-39 formájában. Ezeket a módszereket gyakran használják vulkanikus rétegek datálására, de más talajösszetevők, például agyag esetében is alkalmazhatók. Bár a kormeghatározási tartomány mindkét módszer esetében korlátlannak mondható, a K/Ar kormeghatározás nem használható “fiatal” anyagok esetében, mivel a kálium felezési ideje olyan hosszú – 1,26 milliárd év.
Más módszerek, amelyek szintén a radioaktivitásra támaszkodnak:
Az elektron spin rezonancia (ESR) (“néhány” mya-ig) az eredeti helyükről “kipörgött” elektronok mintázatát vizsgálja ásványi vegyületekben (pl., kalciumvegyületek), üres tereket hagyva maguk után, a környezeti sugárzás hatására. A fogzománc az ESR leghasznosabb alkalmazása a paleoantropológiában, de az ESR az üledékekben lévő kvarcszemcsék datálására is használható (Wagner 2006).
A hasadási nyomok datálása (20 mya->10 kya) az ásványi vegyületekben lévő “nyomok” (lyukak) számát méri, amelyek az urán-238 spontán hasadásakor idővel felszabaduló energiából erednek. Ez a módszer számos ásvány, például csillám, valamint vulkáni (pl. obszidián) és meteoros tevékenység termékeinek datálására használható (Davis 2009; Wagner 2006).
A termolumineszcencia (300-1 kya) az ásványi vegyületekben lévő radioaktív bomlás részecskéit méri. Olyan vegyületek esetében hasznos, amelyek valamilyen ismert időpontban intenzív hőhatásnak voltak kitéve (pl. vulkánkitörés), amikor a “radioaktív óra” nullára állt és a bomlás újrakezdődött. A termolumineszcencia felhasználható leletek (pl. kerámiák) és tárgyi emlékek (pl. tűzhelyek), valamint üledékképződési termékek (pl., szpeleotémák, amelyek barlangokban képződő ásványi lerakódások) és vulkáni tevékenységek (pl. tefrák, amelyek vulkánkitörésekből származó töredékek) (Davis 2009).
A következő módszerek nem a radioaktív tevékenységre, hanem szerves folyamatokra támaszkodnak:
A dendrokronológia a fosszilis vagy elszenesedett fában lévő évgyűrűket használja a fával együtt talált leletek vagy fosszíliák datálására. A fák minden évben új peremszöveti réteget termelnek. Ha az éghajlati viszonyok kedvezőek, több szövet rakódik le, és vastagabb gyűrű keletkezik, és fordítva. A fa keresztmetszete elárulja növekedésének történetét (lásd az 1.8. ábrát). Ahhoz azonban, hogy a dendrokronológiát kormeghatározási módszerként használhassuk, egy adott területre vonatkozóan kronológiát (időbeli feljegyzést) kell készíteni, ebben az esetben az éves növekedési ütem térképét az időben visszafelé. Élő fák és holt fák egyaránt felhasználhatók, amennyiben a gyűrűminták között átfedés van.
Aminosav racemizáció (2 mya-2 kya ± 15%) egy aminosav két formájának arányát méri, az egyik egy szervezet élete során termelődik, a másik pedig a halál után halmozódik fel. Ha a halál időpontjában a környezeti hőmérsékletet meg lehet közelíteni, a minta keltezhető, és fordítva (Davis 2009).
A paleomágnesesség (több százezer-millió év, Fagan 2000) a földi paleomágneses mezők múltbeli változásait méri, amelyek a kőzetekben és üledékekben található néhány gyakori ásványban megőrződtek. Mivel a tudósok felállították e változások kronológiáját, az anyagoknak megközelítő dátumokat lehet adni arra vonatkozóan, hogy mikor keletkeztek. Amikor a paleomágnesességet régészeti anyagok datálására használják, azt archeomágneses kormeghatározásnak nevezik.
A vulkáni üveg, azaz az obszidián hidratációjának (100-1 mya) datálására használják, az elemeknek való kitettség következtében bekövetkezett hidratáció mértékének vizsgálatával. Hasznos az obszidián leletek, valamint a gleccser- és vulkáni tevékenységek datálásában (Davis 2009).
A felszíni vagy kozmogén nuklidok expozíciójának datálása azt az időtartamot méri, amely alatt a kőzetek ki voltak téve az elemeknek. Használható gleccser-, láva- és kőzetmozgások, valamint földönkívüli tevékenységek (pl. napkitörések vagy meteoritok) okozta károk datálására (Davis 2009; Wikipedia contributors 2015i).