Homo erectus – auquel appartenait ce crâne – fut la première espèce d’hominidés à quitter l’Afrique, il y a environ 2,1 millions d’années. De nouvelles recherches montrent que lorsque Homo erectus a migré d’Afrique, le climat était plus humide et plus végétalisé dans la partie nord-est du continent qu’il ne l’est aujourd’hui. Les cycles climatiques ont coïncidé pour créer un corridor vert dont nos premiers ancêtres ont probablement profité lors de leur migration. Crédit : Mizmareck / Flickr
Un couloir vert à travers le Sahara a émergé précisément à l’époque où nos premiers ancêtres ont émigré d’Afrique. Ceci est démontré par de nouvelles recherches de Université d’Aarhus.
Il y a environ 6 millions d’années, dans les forêts profondes d’Afrique de l’Est, quelque chose de spectaculaire s’est produit. Les chimpanzés, nos plus proches parents dans le règne animal, ont évolué dans une direction, tandis que nos premiers ancêtres ont continué dans une autre.
Au cours des millions d’années qui ont suivi, les différences entre les premiers humains et les chimpanzés sont devenues de plus en plus grandes. Nos ancêtres sont descendus des arbres, ont commencé à marcher debout sur deux jambes et ont ainsi libéré leurs mains pour manipuler les outils.
Ce fut le début d’un développement qui aboutit à la conquête par l’homme de la majeure partie du globe.
Il y a environ 2,1 millions d’années, les premiers humains – Homo erectus – ont migré d’Afrique. Le voyage a traversé le nord-est de l’Afrique et le Moyen-Orient – des régions aujourd’hui principalement couvertes de déserts – puis l’Europe et l’Asie.
Le point noir dans la mer Méditerranée montre où la carotte de sédiments a été collectée. Ce site reçoit du matériel terrestre du nord-est de l’Afrique, qui a été affecté par les périodes humides africaines qui modifient le paysage et la végétation. Crédit : Nature Communications Terre et Environnement
Depuis longtemps, les chercheurs spéculent sur la façon dont Homo erectus pourrait traverser le désert sec et impitoyable, où il n’y avait ni nourriture, ni eau, ni ombre.
De nouvelles recherches de l’Université d’Aarhus suggèrent désormais que les Homo erectus n’ont peut-être pas traversé le désert lorsqu’ils ont quitté l’Afrique, explique Rachel Lupien, l’une des chercheuses à l’origine de ces nouveaux résultats.
« Nous savons qu’il y a des périodes récurrentes où le climat du Sahara change. Nous appelons ce phénomène « Sahara vert » ou « Périodes humides africaines ». Pendant une période verte, le désert rétrécit considérablement et se transforme en un paysage qui ressemble aux savanes que nous connaissons aujourd’hui en Afrique de l’Est », dit-elle et poursuit :
« Nos résultats montrent que le Sahara, précisément à l’époque de la migration du premier Homo erectus, était plus vert qu’à tout autre moment au cours de la période de 4,5 millions d’années que nous avons étudiée. Ils ont donc très probablement pu emprunter un corridor vert pour quitter l’Afrique.»
Les espèces qui ont conquis le monde
Les premiers humains du espèces L’Homo erectus est apparu il y a plus de deux millions d’années en Afrique de l’Est.
Homo erectus fut le premier hominidé à apprendre à ciseler des haches dans la pierre. Ces haches étaient probablement utilisées comme armes pour abattre des proies et couper la viande des os. Ils furent probablement aussi les premiers à apprendre à contrôler le feu.
L’Homo erectus était légèrement plus petit que l’homme moderne, mais plus musclé. Ils avaient des hanches plus larges et un crâne allongé. De plus, ils avaient un cerveau nettement plus petit – environ la moitié de la taille du nôtre.
Pendant plus de 1,5 million d’années, l’Homo erectus a vécu et s’est répandu sur une grande partie du globe. De l’Afrique à l’Europe, en passant par l’Asie et à travers le détroit de Malacca jusqu’à plusieurs îles indonésiennes. Cela fait de l’Homo erectus l’espèce humaine qui vit le plus longtemps. Notre espèce, Homo sapiens, a évolué il y a environ 300 000 ans.
Source : Muséum d’Histoire Naturelle
Le fond marin révèle le climat du passé
Le Sahara, tel que nous le connaissons aujourd’hui, traverse une de ses périodes sèches. La durée d’une telle période varie, mais tous les 20 000 ans environ, le continent traverse un cycle complet avec un intervalle de pluie et un intervalle de sécheresse. Ces périodes pluvieuses sont ce que Rachel Lupien appelait les « périodes humides africaines ».
« Le degré d’humidité des périodes vertes humides varie. Il existe en effet deux autres cycles qui entrent également en jeu. L’un dure 100 000 ans et l’autre 400 000 ans. Au cours de 100 000 ans, les périodes humides vont ainsi varier et devenir plus humides ou plus sèches que d’habitude. Il en va de même à intervalles de 400 000 ans », explique Rachel Lupien.
Mais comment pouvons-nous réellement connaître le climat qui régnait en Afrique il y a plusieurs centaines de milliers d’années ?
Les fonds marins peuvent nous le dire, et c’est précisément pour cette raison que nous en savons déjà beaucoup sur le climat du passé, explique-t-elle.
« En utilisant des carottes prélevées en Méditerranée, nous pouvons voir à quoi ressemblait le climat il y a des millions d’années. Des couches de sédiments se forment sur le fond marin, et les petites molécules contenues dans ces couches peuvent nous en dire beaucoup sur le climat passé.
Aide des substances qui font briller les feuilles
Au fil du temps, de nouvelles couches se forment sur le fond marin avec des matériaux soufflés depuis l’Afrique du Nord jusqu’au-dessus de la mer, où ils descendent lentement. Les fonds marins enfouis agissent ainsi comme une sorte de journal de bord qui peut nous indiquer quel était le climat dans le temps.
Dans les couches se trouvent une suite de biomarqueurs qui stockent des informations sur le climat du passé. L’un de ces marqueurs est une série de molécules que les plantes utilisent pour protéger leurs feuilles. On les appelle aussi cire de feuilles, explique Rachel Lupien.
« La cire donne aux feuilles des arbres, des buissons et des herbes le revêtement qui les fait briller. Lorsque les plantes meurent, la plupart de leurs parties se décomposent assez rapidement, tandis que les molécules de cire peuvent survivre longtemps. C’est pourquoi nous trouvons souvent de telles molécules dans des sédiments vieux de plusieurs millions d’années.»
C’est la composition chimique des molécules de cire qui peut donner des indications sur le climat au moment de la formation de la couche. Par exemple, les molécules d’hydrogène présentes dans la cire peuvent donner une idée de l’ampleur des précipitations.
« L’eau contient de l’hydrogène, nous pouvons donc l’utiliser pour suivre le cycle de l’eau. L’eau sur Terre contient à la fois de l’hydrogène ordinaire et de l’hydrogène lourd (deutérium). Lorsqu’il pleut beaucoup, les plantes sont capables d’absorber relativement moins d’hydrogène lourd, tandis que lorsqu’il fait sec, elles en absorbent davantage », dit-elle.
Le carbone détient des connaissances importantes
Rachel Lupien et ses collègues peuvent le constater à la quantité d’hydrogène lourd contenue dans la cire des feuilles lorsqu’il pleuvait beaucoup et lorsqu’il faisait sec. Cependant, l’hydrogène ne dit rien sur les plantes qui ont prospéré dans un climat humide.
Cependant, les atomes de carbone présents dans la cire des feuilles le font, explique-t-elle.
« D’une manière générale, il existe deux types de plantes. Nous les appelons aussi plantes C3 et C4 », dit-elle et poursuit :
« Environ 90 pour cent de toutes les usines sont des usines C3. Ils prospèrent dans la plupart des régions du globe, sauf dans les zones très sèches ou très chaudes. Les plantes C4, en revanche, sont spécialisées pour survivre dans les zones où il pleut rarement et où la température est élevée.
Étant donné que les plantes C3 et C4 produisent de la cire foliaire contenant différentes quantités de carbone lourd, les chercheurs peuvent les distinguer dans les échantillons. De cette façon, ils peuvent « lire » quel type de plante était le plus dominant à l’époque.
« Au moment de la migration d’Homo erectus depuis l’Afrique, nous avons trouvé plus de C3 dans les échantillons que lors de toute autre période humide au cours des 4,5 millions d’années. Cela montre que le climat plus humide a fait passer certaines parties de la région du désert aux prairies et à la savane », dit-elle.
Trois types de photosynthèse
Dans le règne végétal, il existe – d’une manière générale – trois manières différentes d’effectuer photosynthèse. Il existe des usines C3 et C4 – et une troisième variante, appelée usines CAM.
90 pour cent de toutes les usines sont des usines C3, 6 pour cent sont des usines CAM et seulement entre 3 et 4 pour cent sont des usines C4. Mais pas en Afrique, où les grandes prairies abritent une proportion beaucoup plus importante de plantes C4.
La différence entre les plantes est due à leurs différentes stratégies d’adaptation lorsque l’humidité de l’air et du sol est limitée.
Lorsqu’il fait trop sec, les plantes C3 ferment les petits stomates des feuilles, qu’elles utilisent pour absorber le CO2. Une fois les trous fermés, la plante ne peut pas effectuer la photosynthèse et commence à brûler ses réserves de carbone, tout en exhalant de l’eau et du CO2. Si cela dure trop longtemps, la plante meurt.
Les plantes C4, quant à elles, sont capables d’effectuer la photosynthèse même lorsqu’elles sont sèches. Malgré la fermeture de leurs stomates, ils continuent de transformer le CO2 en énergie. Ils peuvent le faire à l’aide de la molécule à quatre atomes de carbone, dont le type de plante est nommé. Les usines CAM utilisent une troisième méthode et peuvent s’adapter à des zones encore plus sèches.
Le blé, l’avoine, le riz et le tournesol sont des exemples de plantes C3. Les plantes C4 connues sont le maïs, la canne à sucre et l’amarante, tandis que les plantes succulentes, les cactus et les ananas sont des plantes CAM.
Source : Khan Academy, dictionnaire de biologie et Lex.dk
Le plus vert il y a 2,1 millions d’années
Les périodes vertes en Afrique se produisent, comme les périodes glaciaires dans les latitudes septentrionales, en raison de petites variations de l’orbite terrestre autour du Soleil. Les géologues appellent ces variations cycles de Milanković.
Et ce sont surtout deux de ces variations qui jouent un rôle important lorsque le Sahara reçoit davantage de précipitations, explique Rachel Lupien.
« La Terre vacille un peu sur son orbite autour du Soleil. C’est cette oscillation qui crée des fluctuations climatiques tous les 21 000 ans – et qui provoque la « période humide africaine » », dit-elle et poursuit :
« L’autre cause de ces fluctuations est la circulaire de l’orbite de la Terre autour du Soleil. Pendant certaines périodes, l’orbite est plus elliptique et pendant d’autres plus ronde. Cela provoque des fluctuations entre 100 000 et 400 000 ans.
Le Sahara était le plus vert il y a environ 2,1 millions d’années. Ici, plusieurs cycles ont très probablement coïncidé pour créer un tel environnement. Cela coïncide avec la migration d’Homo erectus. Le climat a donc très probablement facilité cette migration, conclut-elle.
