Paleoantropologia, o subdisciplină a antropologiei, este studiul primatelor dispărute. În timp ce majoritatea cercetătorilor care fac acest tip de muncă sunt antropologi, paleontologii (în cadrul disciplinei geologie) pot studia, de asemenea, primate fosile. Principala metodă folosită de paleoantropologi este analiza rămășițelor fosile. Cu toate acestea, ei se bazează din ce în ce mai mult pe alte discipline științifice pentru a înțelege mai bine forțele de mediu care au jucat un rol în evoluția noastră, precum și în formarea înregistrărilor fosile. De exemplu, geologii identifică procesele de sedimentare și fosilizare și datează fosilele și sedimentele asociate acestora folosind o varietate de tehnici (a se vedea TEHNICI DE DATAȚIE de mai jos). O varietate de discipline sunt implicate pentru a ajuta la reconstituirea mediilor și comunităților biologice antice. Paleontologii identifică fosilele florale și faunistice antice. Palinologii analizează particulele din carote oceanice și lacustre, precum și polenul din sedimentele terestre (a se vedea figura 1.2), pentru a determina flora predominantă într-o anumită zonă la un moment dat. Tafonomiștii ajută la determinarea modului în care s-au format ansamblurile de fosile.
În anii 1920, Raymond Dart a propus ca homininii timpurii (primate bipede, ca noi) găsiți în peșterile din Africa de Sud să fi locuit în acele peșteri. În plus, el a interpretat rănile prin înțepare găsite în unele dintre cranii ca fiind dovezi că acei hominini au confecționat și folosit arme pentru vânătoare și agresiune între masculi. Tafonomistul C. K. Brain a susținut, în vremuri mai recente, că fie homininii au căzut prin crăpături în peșterile subterane după ce au fost ascunși în copaci de leoparzi, fie oasele lor au fost târâte înăuntru de rozătoare, cum ar fi porcii spinoși, pentru a fi roase. Acum ne dăm seama că, deși acei primii membri ai tribului nostru au folosit probabil unelte simple, ei nu erau vânători de vânat mare sau războinici (vezi capitolul 15 pentru mai multe informații).
ISTORIA DISCIPLINEI
În timp ce paleoantropologia, ca știință recunoscută oficial, este destul de recentă, întrebările și credințele legate de originile noastre se întind până la primii membri ai speciei noastre și posibil chiar mai devreme. Toți oamenii moderni care trăiesc în societăți tradiționale (de exemplu, bande de vânători-culegători, triburi sau căpetenii) sau la nivel de stat au un set de credințe asociate cu originile lor. Cu toate acestea, orice idei care nu se încadrează în domeniul științei fac parte din religia unei culturi și sunt denumite mituri ale creației.
Cele mai influente domenii care au contribuit la știința paleoantropologiei sunt geologia, biologia și arheologia. Geologii (chiar și cei care nu au fost recunoscuți ca atare, de ex, Charles Darwin) sunt principalii responsabili pentru realizarea faptului că (1) Pământul este străvechi și s-a format prin procese naturale; (2) Pământul a fost inițial acoperit cu apă, iar viața a început în acea „mare primordială”; (3) viața pe Pământ a luat naștere cu forme simple, unele specii descendente devenind mai complexe în timp, așa cum se poate observa în înregistrările fosilelor; (4) speciile se schimbă sau dispar ca răspuns la schimbările de mediu; (5) noile specii sunt rezultatul adaptării unei părți a unei populații la condiții de mediu noi sau schimbate; (6) aceleași forțe, cum ar fi erupțiile vulcanice, care acționează astăzi sunt cele care au modelat Pământul și au provocat schimbări în arhiva fosilă prin extincții și evenimente de speciație; și (7) straturile și depozitele se dezvoltă sau se erodează continuu, astfel încât organismele sunt îngropate și, respectiv, fosilele ies la lumină. Ideea că aceleași forțe care acționează în prezent sunt cele care au modelat Pământul și au cauzat schimbări în înregistrările fosilelor se numește uniformitarianism. Charles Lyell a inventat acest termen și este considerat părintele geologiei moderne. El l-a influențat foarte mult pe Darwin și a contribuit astfel la viziunea sintetică a lui Darwin asupra evoluției vieții pe Pământ. Geologii folosesc diverse metode pentru a data fosilele sau sedimentele care conțin fosile și au elaborat o cronologie (adică o cronologie) pentru Pământ în ansamblu, precum și pentru straturile de depunere din zonele în care au fost descoperite fosile.
Biologii și geneticienii au rafinat teoria evoluției prin selecție naturală, determinând modul în care sunt moștenite trăsăturile. Oamenii de știință dintr-o varietate de discipline au clasificat speciile cunoscute din lume pe baza relațiilor de evoluție (vezi și capitolul 2).
Arheologia a jucat și continuă să joace un rol important în paleoantropologie prin intermediul studiului arhivelor arheologice, adică înregistrarea activității umane din trecut prin intermediul rămășițelor culturale și al modificărilor antropogene (induse de om) ale mediului. Thomas Jefferson a fost numit primul arheolog, în sensul că metodele sale erau mai științifice decât ale colegilor săi anticari. Antichitarii aveau tendința de a urmări „bunurile”, fără a ține cont de interpretarea atentă a înregistrărilor arheologice. Majoritatea ar fi fost considerați jefuitori după standardele de astăzi. Ei au luat obiecte de mare importanță culturală și istorică pentru colecții personale sau muzeale. Unele obiecte au fost returnate în țările lor de origine, dar răul este făcut atunci când arhiva arheologică este perturbată sau distrusă. Odată ce un obiect a fost îndepărtat din zona în care a fost găsit, oamenii de știință nu mai pot învăța din contextul său, de exemplu, din artefactele asociate sau din localizarea artefactului în spațiul geografic și în timp.
Arheologii și geologii au jucat un rol cheie în recunoașterea faptului că „pietrele și oasele” erau dovezi ale unor activități anterioare ale homininilor. În plus, faptul că unele dintre oase proveneau de la animale dispărute a susținut ideea că oamenii existau de mult timp. Metodele arheologice de excavare și analizele, cum ar fi proveniența (adică locația tridimensională în cadrul unui sit) și asocierea artefactelor (adică obiectele portabile fabricate sau modificate de om), îi ajută pe arheologi și paleoantropologi să reconstruiască comportamentul trecutului. La fel cum tafonomia joacă un rol în determinarea modului în care au apărut ansamblurile fosile, ea este utilă și pentru ansamblurile arheologice.
Conform Merriam-Webster Online, prima utilizare cunoscută a termenului „paleoantropologie” a avut loc în 1916. Cu toate acestea, primii paleoantropologi nu au fost etichetați ca atare și proveneau dintr-o varietate de ocupații, cum ar fi anatomiști și medici. Primele fosile de hominizi descoperite au fost cele ale neandertalienilor în anii 1800. Cu toate acestea, paleoantropologii nu au fost de acord dacă neandertalii erau strămoșii oamenilor sau erau oameni moderni. Eugène Dubois a fost prima persoană care a căutat în mod intenționat o fosilă de hominin. El a mers în Asia cu unicul scop de a găsi dovezi că oamenii au evoluat acolo, așa cum era credința dominantă în Europa de Vest. În 1891, el a descoperit o calotă craniană (cunoscută sub numele de calotă) și un femur pe râul Solo din Trinil, Java. Alte descoperiri în China și Java în prima jumătate a secolului al XX-lea au susținut teoria originii asiatice până când Raymond Dart și contemporanul său, Robert Broom, au început să descopere materiale mult mai vechi în carierele și peșterile din Africa de Sud. Alte descoperiri făcute de Louis și Mary Leakey în Africa de Est au cimentat Africa ca fiind locul de naștere al umanității, iar cursa pentru găsirea originilor și strămoșilor omului a început.
RECONSTRUCȚIA PALEOENVIRONAMENTELOR
O varietate de instrumente pot fi folosite pentru a determina tipul de mediu pe care l-au ocupat speciile din trecut. După cum s-a menționat, paleontologii pot folosi analizele floristice și faunistice și ceea ce știu despre speciile străvechi sau despre rudele lor actuale pentru a determina tipul de mediu, de exemplu, prezența speciilor care trăiesc în mediul acvatic, în pășuni și/sau în păduri. Palinologii examinează particulele din straturile acvatice și terestre (de exemplu, straturi sau sedimente) pentru a face același lucru, concentrându-se în principal pe analizele florale. O varietate de instrumente izotopice pot fi utilizate pentru a clasifica comunitățile florale și/sau faunistice dintr-un anumit sit, cum ar fi fracționarea izotopică a hidrogenului, oxigenului și carbonului și raporturile izotopice ale azotului. De exemplu, resturile bogate în calciu, cum ar fi cojile de ouă, oasele și dinții, pot fi analizate izotopic pentru a determina ce tipuri de vegetație au consumat acele animale și, prin urmare, tipul de mediu în care au trăit. Raportul stronțiu-calciu din oase și dinți poate fi utilizat pentru a determina cantitatea de materie animală față de cea vegetală din alimentație. Pe baza acestei tehnici, oamenii de știință cred în prezent că parantropinii, un grup de hominini din Africa de Est și de Sud care datează de la începutul până la jumătatea Pleistocenului (a se vedea capitolul 16), mâncau unele materii animale. Cu toate acestea, nu se știe dacă aceștia consumau insecte sau prăzi mai mari.
Pentru mai multe informații despre metodele menționate mai sus, consultați Henke W, Tattersall I. 2006. Manual de paleoantropologie. New York (NY): Springer.
TEHNICI DE DATAȚIE
Tehnicile de datare se împart în două categorii, relative și absolute. Tehnicile de datare relativă (1) clasifică ordonat straturile unele în raport cu altele de-a lungul timpului (a se vedea figura 1.6) sau (2) utilizează ceea ce se cunoaște despre depozitele dintr-o zonă, cum ar fi cenușa vulcanică sau lava, pentru a data relativ depozitele dintr-o altă zonă. Lui Jefferson i se atribuie Legea suprapunerii, care presupune că, pe măsură ce se merge mai adânc în pământ, straturile devin mai vechi, atâta timp cât straturile nu au fost perturbate din cauza activității umane, animale sau geologice. Astfel, artefactele sau fosilele găsite într-un strat sunt fie mai vechi, fie mai tinere decât cele dintr-un strat mai adânc, respectiv mai puțin adânc. Tehnicile de datare absolută folosesc similitudini în (1) ansamblurile floristice și faunistice sau (2) compoziția sedimentară și/sau chimică a depozitelor pentru a le potrivi pe cele de vârstă necunoscută cu cele de vârstă cunoscută și/sau pentru a ordona progresia mediilor, a organismelor și a activității climatice și geologice în interiorul sau între regiuni.
Tehnicile de datare absolută sau cronometrică dau date aproximative în ani BP (înainte de prezent) sau BCE (înainte de Era Comună). BCE și CE (Era Comună) păstrează sistemul de datare BC/AD fără conotația religioasă. Un mod abreviat de a ne referi la un anumit număr de ani în urmă, în special atunci când luăm în considerare înregistrările fosile, este kya sau mya (în urmă cu mii, respectiv milioane de ani), eliminând astfel toate acele zerouri neîndemânatice! Deși BP are mai mult sens în sensul că nu este nevoie să adăugați peste 2.000 de ani la dată, majoritatea oamenilor sunt obișnuiți cu sistemul BC/AD, ceea ce explică utilizarea obișnuită a BCE. Cele mai cunoscute tehnici de datare absolută sunt metodele de datare radiometrică, de exemplu, Carbon-14 (14C). Acestea sunt utilizate pentru a măsura timpul de înjumătățire sau înlocuirea elementelor radioactive în materialul organic sau fosil sau în straturile în care se găsesc. Deoarece aceste metode sunt limitate în timp și/sau specifice contextului, tehnica (tehnicile) cea mai adecvată (cele mai adecvate) trebuie să fie aleasă (alese) pe baza unei varietăți de parametri. Următoarele tehnici utilizează dezintegrarea radioactivă în scopul datării:
Datarea cu carbon-14 (≤60 kya) măsoară 14C rămas în materialele organice (adică care conțin carbon). Deoarece plantele folosesc dioxidul de carbon pentru fotosinteză, ele conțin toți cei trei izotopi ai carbonului (12C, 13C și 14C) în proporțiile aproximative prezente în atmosferă. Animalele mănâncă plante și, prin urmare, la un moment dat, toate vor avea aproximativ aceeași cantitate de 14C. Odată ce mor, ele nu mai acumulează carbon. Nivelul de 12C, care este mai stabil, poate fi comparat cu restul de 14C din rămășițele organice pentru a determina când au murit. Timpul de înjumătățire al 14C este de ~5.700 de ani, adică jumătate din 14C se va fi pierdut într-un specimen în acest interval de timp.
Datarea cu serie de uraniu (≤500 kya) examinează nivelurile relative a două elemente, Uraniu-234 și Toriu-230, rezultate din descompunerea primului în cel de-al doilea. Este folosită pentru a data carbonatul de calciu din corali și cochilii.
Datarea Potasiu-Argon (K/Ar) și Argon-Argon (Ar/Ar) măsoară amândouă raportul dintre un izotop și altul prin intermediul procesului de dezintegrare radioactivă, Potasiu-40 → Argon-40 și, respectiv, Argon-40 → Argon-39. Ele sunt adesea folosite pentru datarea straturilor vulcanice, dar pot fi utilizate și pentru alte componente ale solului, cum ar fi argila. În timp ce intervalul de vârstă pentru ambele metode poate fi raportat ca fiind nelimitat, datarea K/Ar nu este utilă pentru materiale „tinere” deoarece timpul de înjumătățire al potasiului este atât de lung-1,26 miliarde de ani.
Alte metode care se bazează, de asemenea, pe radioactivitate sunt:
Rezonanța de spin al electronilor (ESR) (până la „câțiva” mia) examinează tiparul electronilor care s-au „rotit” din locația lor inițială în compușii minerali (de ex, compuși de calciu), lăsând în urmă spații goale, din cauza expunerii la radiațiile din mediul înconjurător. Smalțul dentar este cea mai utilă aplicație a ESR în paleoantropologie, dar ESR poate fi, de asemenea, utilizată pentru a data particulele de cuarț din sedimente (Wagner 2006).
Datarea cu urme de fisiune (20 mia->10 kya) măsoară numărul de „urme” (pitting) din compușii minerali care rezultă din energia eliberată atunci când Uraniul-238 se fizează spontan în timp. Această metodă poate fi utilizată pentru a data o varietate de minerale, cum ar fi mica, precum și produse ale activităților vulcanice (de exemplu, obsidianul) și meteorice (Davis 2009; Wagner 2006).
Thermoluminescența (300-1 kya) măsoară particulele de dezintegrare radioactivă din compușii minerali. Este utilă pentru compușii care au fost expuși la căldură intensă (de exemplu, erupție vulcanică) la un moment cunoscut în timp, când „ceasul radioactiv” a fost resetat la zero și dezintegrarea a început din nou. Termoluminescența poate fi utilizată pentru a data artefacte (de exemplu, ceramică) și elemente (de exemplu, vatră), precum și produse de sedimentare (de ex., speleotemele, care sunt depozite minerale care se formează în peșteri) și activitățile vulcanice (de exemplu, tefra, care sunt fragmente din erupțiile vulcanice) (Davis 2009).
Următoarele metode nu se bazează pe activitatea radioactivă, ci mai degrabă pe procese organice:
Dendrocronologia folosește inelele copacilor din lemnul fosil sau carbonizat pentru a data artefactele sau fosilele găsite în asociere cu lemnul. În fiecare an, arborii produc un nou strat de țesut periferic. Atunci când condițiile climatice sunt favorabile, se depune mai mult țesut și rezultă un inel mai gros, și viceversa. O secțiune transversală a arborelui povestește istoria creșterii sale (a se vedea figura 1.8). Cu toate acestea, pentru a utiliza dendrocronologia ca metodă de datare, trebuie să se construiască o cronologie (înregistrare temporală) pentru o anumită regiune, în acest caz o hartă a ratei anuale de creștere înapoi în timp. Pot fi folosiți arbori vii și lemn mort atâta timp cât există o suprapunere a modelelor de inele între ei.
Racemizarea aminoacizilor (2 mya-2 kya ± 15%) măsoară raportul dintre două forme ale unui aminoacid, una produsă în timp ce un organism este în viață și acumularea celei de-a doua forme după moarte. Dacă poate fi aproximată temperatura ambientală în momentul morții, specimenul poate fi datat și invers (Davis 2009).
Paleomagnetismul (sute de mii-milioane de ani, Fagan 2000) măsoară schimbările din trecut ale câmpurilor paleomagnetice ale Pământului care sunt păstrate în unele minerale comune găsite în roci și sedimente. Având în vedere că oamenii de știință au stabilit o cronologie a acestor schimbări, materialele pot primi apoi date aproximative cu privire la momentul formării lor. Atunci când paleomagnetismul este folosit pentru a data materiale arheologice, se numește datare arheomagnetică.
Hidratarea obsidiană (100-1 mia) este folosită pentru a data sticla vulcanică, adică obsidianul, prin examinarea cantității de hidratare care a avut loc datorită expunerii la elemente. Este utilă în datarea artefactelor din obsidian, precum și a activităților glaciare și vulcanice (Davis 2009).
Datarea prin expunere la suprafață sau prin expunere cu nuclizi cosmogeni măsoară perioada de timp în care rocile au fost expuse la elemente. Poate fi utilizată pentru a data mișcările glaciare, de lavă și de alunecare de roci și daunele provocate de activități extraterestre (de exemplu, erupții solare sau meteoriți) (Davis 2009; colaboratorii Wikipedia 2015i).
.