Alors que nos premiers ancêtres migraient de l’Afrique vers le Sahara, un couloir vert a émergé à travers le Sahara. Une nouvelle recherche de l’Université d’Aarhus le montre. Il y a environ 6 millions d’années, quelque chose de spectaculaire s’est produit dans les montagnes profondes et les vieilles forêts d’Afrique de l’Est. 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 se sont creusées. Nos ancêtres sont descendus des arbres et ont commencé à marcher debout sur deux jambes, libérant ainsi leurs mains pour utiliser des outils.
Ce fut le début du développement humain, qui allait finalement conduire à la conquête d’une grande partie du globe.
Il y a environ 2,1 millions d’années, les premiers humains – Homo erectus – ont migré d’Afrique. La migration les a conduits à travers le nord-est de l’Afrique et le Moyen-Orient – une zone aujourd’hui largement couverte de désert – avant d’atteindre l’Europe et l’Asie.
Les chercheurs spéculent depuis longtemps sur la façon dont Homo erectus a réussi à traverser ce désert sec et impitoyable, qui n'avait ni nourriture, ni eau, ni ombre.
De nouvelles recherches de l'Université d'Aarhus suggèrent qu'Homo erectus n'a peut-être pas traversé le désert lorsqu'il a quitté l'Afrique, explique Rachel Lupien, l'une des chercheuses sur les nouveaux résultats.
« Nous savons que le climat du Sahara change fréquemment. Nous appelons ce phénomène le « Sahara vert » ou la « période humide africaine ». Pendant la période verte, le désert rétrécit considérablement, devenant un paysage semblable à ce que nous connaissons aujourd’hui sous le nom de savane d’Afrique de l’Est. Nos résultats montrent que le Sahara était plus vert lors de la migration du premier Homo erectus qu’à tout autre moment au cours des 4,5 millions d’années étudiées. Il est donc très probable qu’ils aient pu quitter l’Afrique par un couloir vert. »
L'espèce qui a conquis le monde
Le premier Homo erectus est apparu en Afrique de l’Est il y a plus de 2 millions d’années.
Homo erectus fut le premier humain à apprendre à tailler une hache dans la pierre. Ces haches étaient probablement utilisées comme armes pour abattre des proies et couper la chair des os. Ils ont peut-être aussi été les premiers à apprendre à contrôler le feu.
L'Homo erectus était légèrement plus petit et plus musclé que l'homme moderne. Leurs hanches sont plus larges et leur crâne est plus long. De plus, leur cerveau est beaucoup plus petit, environ la moitié de la taille du nôtre.
Les environnements sous-marins révèlent les climats passés
Le désert du Sahara tel que nous le connaissons aujourd’hui est au milieu d’une de ses périodes de sécheresse. La durée des périodes sèches varie, mais tous les 20 000 ans environ, le Sahara traverse un cycle complet de périodes pluvieuses et sèches. Ces périodes pluvieuses sont ce que Rachel Lupien appelle la « période humide africaine ».
Le degré d'humidité dans la « phase verte humide » varie. En fait, deux autres cycles sont à l’œuvre. L’un dure 100 000 ans, l’autre 400 000 ans. Ainsi, au cours de 100 000 ans, les périodes humides changeront, devenant plus humides ou plus sèches que d’habitude. Il en va de même pour l'intervalle de 400 000 ans.
Mais comment savoir à quoi ressemblait le climat en Afrique il y a des centaines de milliers d’années ? Elle explique que les fonds marins peuvent nous en dire plus et, en fait, nous en savons déjà beaucoup sur les climats passés pour cette raison même.
"En utilisant des carottes de la mer Méditerranée, nous pouvons voir à quoi ressemblait le climat il y a des millions d'années. Des couches sédimentaires se forment sur le fond marin, et les petites molécules de ces couches sédimentaires peuvent nous en dire beaucoup sur les climats passés."
Aide des substances qui font briller les feuilles
Au fil du temps, les matériaux soufflés depuis l’Afrique du Nord ont formé de nouvelles couches de sédiments sur le fond marin, qui sont lentement descendus au-dessus de la mer. Les fonds marins enfouis agissent donc comme un journal de bord, nous indiquant quel était le climat d’autrefois.
Au sein de ces couches se trouvent une suite de biomarqueurs qui stockent des informations sur le climat passé. L’un des marqueurs est une série de molécules que les plantes utilisent pour protéger leurs feuilles. On les appelle aussi cires de feuilles, explique Rachel-Lupien.
"La cire des feuilles fournit une couche protectrice aux feuilles des arbres, des arbustes et des graminées, les rendant scintillantes. Alors que la plupart des parties des plantes se décomposent rapidement après la mort d'une plante, la molécule de cire peut survivre longtemps. C'est pourquoi nous trouvons souvent cette molécule dans des sédiments datant de plusieurs millions d'années."
La composition chimique des molécules de cire peut nous renseigner sur les conditions climatiques lors de la formation de la couche. Par exemple, les molécules d’hydrogène présentes dans la cire peuvent indiquer l’ampleur des précipitations.
"L'eau contient de l'hydrogène, nous pouvons donc l'utiliser pour retracer le cycle de l'eau. L'eau sur Terre contient de l'hydrogène ordinaire et de l'hydrogène lourd (deutérium). Lorsqu'il pleut beaucoup, les plantes absorbent relativement moins d'hydrogène lourd, et lorsqu'il fait sec, les plantes absorbent davantage d'hydrogène lourd", a-t-elle déclaré.
Le carbone détient des connaissances importantes
Rachel Lupien et ses collègues ont pu déterminer quand il pleuvait beaucoup et quand il faisait sec grâce à la teneur en deutérium de la cire des feuilles. Cependant, l’hydrogène ne nous indique pas quelles plantes prospèrent dans les climats humides.
Mais les atomes de carbone présents dans la cire des feuilles sont révélateurs, explique-t-elle. "D'une manière générale, il existe deux types de plantes. Nous les appelons également plantes C3 et C4, et environ 90 % de toutes les plantes sont des plantes C3. Elles prospèrent dans la plupart des régions du monde, sauf dans les zones très sèches ou très chaudes. Les plantes C4, en revanche, se spécialisent dans les zones avec moins de pluie et des températures plus élevées. Parce que la cire des feuilles produite par les plantes C3 et C4 contient la même quantité de carbone lourd, les chercheurs peuvent "lire" quelles plantes étaient les plus dominantes à l'époque. Nous avons trouvé plus C3 plante dans les échantillons lorsque Homo erectus a migré d'Afrique qu'à toute autre période humide au cours des 4,5 millions d'années, ce qui suggère qu'un climat plus humide a transformé certaines parties de la région du désert en prairies.
Trois types de photosynthèse
Dans le règne végétal, il existe environ trois modes de photosynthèse différents. Il existe des usines C3 et C4, et il existe une troisième variante, l'usine CAM.
90 % des usines sont des usines C3, 6 % sont des usines CAM et seulement 3 à 4 % sont des usines C4. Mais ce n’est pas le cas en Afrique, où les savanes abritent une proportion beaucoup plus importante de plantes C4.
Les différences entre les plantes sont dues à leurs différentes stratégies pour faire face lorsque l'humidité de l'air et du sol est limitée.
Lorsque le temps est trop sec, les plantes C3 ferment les petits pores de leurs feuilles qui absorbent le dioxyde de carbone. Une fois les stomates fermés, la plante ne peut plus faire de photosynthèse et commence à épuiser ses réserves de carbone en expirant de l'eau et du dioxyde de carbone. Si cela dure trop longtemps, la plante mourra.
Les plantes C4, en revanche, peuvent réaliser la photosynthèse même lorsqu’elles sont sèches. Même si les stomates sont fermés, ils continuent à convertir le dioxyde de carbone en énergie. Ils effectuent la photosynthèse à l'aide de molécules comportant quatre atomes de carbone, d'où le nom de la plante. Les plantes CAM utilisent une troisième méthode qui leur permet de survivre dans des zones plus sèches.
La période la plus verte il y a 2,1 millions d'années
L'ère verte de l'Afrique, comme les périodes glaciaires dans les latitudes septentrionales, a été provoquée par de petits changements dans l'orbite de la Terre autour du Soleil. Les géologues appellent ces changements des cycles de Milankovitch.
Rachel-Lupien explique que deux de ces changements jouent notamment un rôle important lorsque les précipitations augmentent au Sahara. Une autre cause de fluctuations est le taux pi de la Terre lorsqu'elle se déplace autour du soleil. À certaines périodes, l'orbite de la Terre était plus elliptique et à d'autres périodes, elle était plus circulaire. Cela crée des fluctuations entre environ 100 000 et 400 000 ans.
Il y a environ 2,1 millions d’années, le désert du Sahara était le plus vert. Ici, plusieurs cycles sont susceptibles de se produire simultanément, créant un tel environnement. Cela coïncide avec la migration d'Homo erectus. Par conséquent, le climat a probablement facilité cette migration, a-t-elle conclu.
Source compilée : ScitechDaily