Veðurfar og þróun mannsins - University of Iceland · 2011. 11. 29. · Síbreytilegt umhverfi...

Líf í alheimi - Endurmenntun Háskóla Íslands 14. nóvember, 2011

Þröstur Þorsteinsson ([email protected]) 1

Síbreytilegt umhverfi og þróun

mannsins

Þröstur Þorsteinsson Umhverfis- og auðlindafræði & Jarðvísindastofnun Háskólans

[email protected]

Endurmenntun Háskóla Íslands Líf í alheimi – 14. nóvember, 2011

1

Yfirlit

• Skoðum (stuttlega) hvernig jörðin hefur og er að breytast

• Hvernig veðurfar hefur og er að breytast

• Heilastærð

• Hvernig þessar breytingar hafa haft áhrif á þróun mannsins

• Hér nota ég:

– kár = þúsund ár = 1 000 ár

– Már = milljón ár = 1 000 000 ár

– Gár = milljarður ára = 1 000 000 000 ár 2

Jörðin myndast

• Jörðin myndaðist fyrir um 4.55 Gár

• Elstu lífverur (e. microbes) 3.45 Gár

– Elstu óumdeildu ummerki

• Líf myndaðist fyrst við “jaðaraðstæður”

• Súrefni í lofthjúp 2.3 Gár

3

Plötuhreyfingar

• Yfirborð jarðar samansett úr stórum “flekum”

• Kenning sett fram af Alfred Wegener kringum 1960

– Sönnun þegar segulsvið sjávarskorpu mælt

• Færsla á flekamótum oftast um 50 – 100 mm / a

4

Plötuhreyfingar ...

5

Jörðin – nú til dags

... er enn á hreyfingu 6



Plötuhreyfingar nú til dags

7

Plötumót

8

Djúpsjávar rennur

• Mikið hafdýpi

– Mariana trench tæplega 11 km

– Puerto Rico trench 8.6 km

9

Árekstur

• Himalaya gott dæmi

10

San Andreas sprungan

Loftmynd af San Andreas

hjáreksbeltinu við Carrizo Plain,

Central California.

Plöturnar, Kyrrahafs-og N-Ameríku, hreyfast um ~46 mm a-1

Þannig styttist vegalengdin milli Los Angeles (Kyrrahafsflekanum) og San Francisco (austan við sprunguna) á ári hverju.

11

Heitir reitir – Hot spots

• Mikil eldvirkni

• Oft á miðjum plötum

• Einn undir Íslandi (?)

• Hawaii frægt dæmi

12



Lofthjúpur

13

Hafið Uppruni og hafstraumar

14

Uppruni vatns á jörðinni

• Byrjaði allt saman við Miklahvell.

• Dreifing sjaldgæfra gastegunda bendir til þess að halastjörnur (e. comets) og uppgufun vatns frá möttli (e. mantle outgassing) eigi jafnan þátt í vatni jarðar (50 – 50)

• Höf voru til staðar fyrir 3 Gár (3·109 ár) síðan – Setlög eru sönnun þess.

15

Hafstraumar - nútíminn

Breytingar í afstöðu meginlandanna hefur veruleg áhrif á dreifingu hita með hafstraumum, munið Pangea …

16

N-Atlantshafið

Golfstraumrinn 17

Þróun mannsins

Fornleifar

Þröstur Þorsteinsson [email protected] 18

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7a/Atmosphere_gas_proportions.svg



Dýrastofninn Animalia

• Forfaðir allra dýrategunda var tegund sem líktist ormi og var til fyrir um 570 Már

• Fyrir 385 Már mynduðust fyrst útlimir (e. limbs) á dýrum.

19

Maður og risaeðlur – sumar “tilgátur” um þróun ! Útdauðar fyrir um 65 Már !

Prímatar

• Þróast fyrst fyrir um 55 Már

• Apar og apakettir (e. apes and monkeys) þróast í sundur fyrir um 20 Már.

• Menn frá öpum fyrir 5 – 8 Már

• Fyrir 4 Már, gengu á tveimur fótum, en heilinn enn 1/3 af núverandi stærð.

20

Apar og apakettir

Olive baboon (Papio anubis), dæmi um

apakött úr gamla heiminum (old world

monkey).

Simpansi (Pan troglydytes), dæmi um apa

úr nýja heiminum

21

Stofn Homo

• Saga mannsins er furðu stutt þegar borin saman við fyrstu ummerki lífs á jörðinni

– Fyrstu ummerki um 3500 Már

– Maður frá öpum um 5 - 7 Már

22

Jarðlífssagan

23

Aðskilnaður

frá öpum

Calvin 2004

24



Frá öpum til manna

25

Ættingjar okkar

Órangútan

Górilla

Bonobo

26

Gen manna og simpansa

• 98% gena mannsins og simpansa eins

• Nánasti líffræðilegi ættingi okkar

• Þíðir ekki að við höfum þróast frá simpönsum, heldur að báðar tegundir áttu sameiginlegan forföður !

How Humans Evolved, 2006

27

Homonid

28

Hinn

stóri heili

mannanna

29

Huxley – maður og apar

Evidence as to Man's Place in Nature (1863)

30



Höfuðkúpur

31

Hvað er stórt? • Samanburður á heilastærð er erfiður

• Líkamstærð skiptir máli

– Þarf vissan grunn til að stjórna stórum skrokk

• Margar aðferðir til

– Rúmmál heilahvels - líkamsþyngd

– Massi heila – líkamsþyngd

– EQ

– ...

32

Aðrar dýrategundir

Spendýr Líkamsþyngd Mb (kg)

Þyngd heila Mh (kg)

Mh/Mb (%)

Steypireyður 60 000.00 6 000.000 0.01

Ljón 200.00 0.200 0.10

Rotta 0.20 0.003 1.50

Maður 70.00 1.400 2.00

Mús 0.12 0.004 3.20

33

Encephalization Quotient (EQ)

• Mælir hlutfallslega stærð heilans mv. líkamsstærð

• Tryggir mönnum toppsætið !

0

1

2

3

4

5

6

0 0 1 10 100 1,000 10,000 100,000

EQ

Líkamsþyngd, Mb (kg)

76.022.11 b

h

M

MEQ

Menn

Höfrungar

Músin

34

Samanburður við aðrar tegundir

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

30 34 38 42 46 50 54 58 62 66 70 74 78

Hei

lah

vel

(cm

3)

Þyngd (kg)

Spendýr

Prímatar

H sapiens

Neanderthal

H heidelbergensis

H rudolfensis

A africanus

Hominid 6.8 x

3.9 x

1.6 x

35

Stærð heilans

• Ekki gerðist varðandi stærð heilahvels fyrr en fyrir um 2.5 Már

36



Heilastærð manna - fall af tíma

Gögn frá P. Thomas Schoenemann (2006)

37

Ferli sem geta flýtt Darwin-þróun

• Breytilegt umhverfi

• Myndun hópa við nýjar aðstæður

• Útdauði

– ný tækifæri þeirra sem koma þar að

38

Dæmi um flóknar athafnir

• Málskipan/Setningafræði (e. Syntax)

• Skipulagning (e. Planning)

• Rökhugsun

• Leikir með reglum

• Tónlist

39

Stökk í greind (e. Intelligence)

• Að geta skipulagt og úthugsað bestu aðferð þegar margar mögulegar leiðir eru til, og framkvæmt síðan án hugsunar veldur stökki í greind

– Að kasta af nákvæmni er dæmi um slíkt

– Enginn tími til leiðréttinga eftir að kast hefur verið ákveðið

– Verður því að undirbúa fyrirfram

40

Stækkun heilans

Kasthreyfing krefst verulegrar samhæfingar og hana er ekki hægt að leiðrétta “on-the-go”

Calvin 2004

41

Hvað skilur okkur

frá öðrum dýrum ?

• Við erum stöðugt að skilgreina hvernig við erum frábrugðin öðrum dýrategundum

• Greind, tilfinningar, minningar ...

– Dæmi sem oftast eru notuð

42



VEÐURFARSBREYTINGAR OG

ÞRÓUN MANNSINS

43

Breytingar

• Síðustu 542 Már

44

Hitastig (65 Már)

Færumst nær tímabilinu sem tengist þróun mannsins

45

Ísaldir og maðurinn

Tímabil Rúmmál jökla (Prentice and Denton (1988))

6.0 – 4.3 Ma Nokkuð stöðugt, breyttist um 0.5%

4.3 – 2.8 Ma Minna rúmmál íss

2.8 – 2.4 Ma Aukning, mikil aukning 2.4 Ma

2.4 – 2.1 Ma Rúmmál minnkar

2.1 – 0.9 Ma Stöðugt

0.9 – 0.7 Ma Aukning fram að nýju hámarki 700 ka

700 ka - núna Stórar sveiflur með ~100 ka tíðni

Hitastig 5 Már, setlög

46

Hitastig 450 kár, ískjarnar

47

Sjávarstaða 300 kár

48



Áhrif veðurfars á manninn

Hraðar breytingar í veðri (veðurfari):

• Þróunarpressa á fjölhæfni

• Breytingar á gróðri

• Hraðar breytingar (áratug) breytt fæðuframboð

49

Veður maður

• Kólnun veldur ósamfelldum kjörsvæðum

– Smærri samfélög myndast

• Blandast síðan saman þegar aftur hlýnar

50

Hvað gat

maðurinn

gert og

hvenær

Calvin 2004

51

Beads

Gróðurfar í Evrópu

52

Ice age Europe

Fagan, 2004

53

Aðrar leiðir opnar

Fagan, 2004

Through landbridge in the Bering strait N-America, through to S-America.

54



Ísaldir - Afríka

• Hitastig fellur um ~ 5°C

• Þurrara og vindasamara

55

Sahara region

Fagan, 2004

56

Veðurfar og þróun

57

Veðurfar og þróun

58

Aðlögun

• Löngu fyrir 8 Már voru plötur á sínum stað, en Himalya að rísa og sigdældin (rift valley) í Afríku að myndast.

• Afríka verður almennt kaldari og þurrari

• 5 – 1.6 Már, sveiflur í hitastigi

• 2.8 Már ísaldir, 40 kár lotur

• 900 kár, 100 kár lotur

– Mesta aukning í heilastærð síðustu 700 kár, sami tími og miklar sveiflur í veðurfari

59

Aðlögun (II)

• Elstu ummerki um notkun elds ~450 – 300 kár

• Nálar úr beini, 30 – 26 kár

60



Nútímaleg verkfæri

Photograph by David Brill in

From Lucy to Language by Donald Johanson and Blake

Edgar (1996).

Upper Paleolithic burins, Dordogne, France

W. H. Calvin, 2001

Paleolithic cloth & bone-sliver needle

26,000 years old Enlene, France

David Brill 61

Þróun mennskra tegunda (I)

• Fyrstu Australopiths

– Fyrir amk. 4.4 Már tegund sem hafði tvö einkenni:

• Minni augntennur (e. Canine teeth) – Meiri samvinna, minni árásagirni

• Gengu á uppréttir (e. bipedal)

• Australopithecus (eða Paranthropus) = suður-api

62

Lucy

A. Afarensis (3.9 – 3 Már) Fannst 1974 við Hadar í Eþíópíu. Var uppi fyrir um 3.2 Már

63

Kenya, Ethiopia, Tanzania

E

K

T

64

Laetoli fótsporin

Eftir A. Afarensins frá 3.6 Már Fundust 1978 við Laetoli í N-Tansaníu.

Skýr ummerki upprétts göngulags !

65

Þróun mennskra tegunda (II)

• Margar tilgátur um hversvegna aðskilnaður frá öpum

– Flestar tengjast veður/umhverfis-þáttum

1. Savanna tilgátan

2. Woodland-svæða tilgátan

3. Margbreytileika tilgátan

• Skoðum aðeins nánar

66



Tilgátur um aðskilnað

1. Vegna kólnunar 8 – 5 Már í Afríku urðu skógar gisnari

– Olli aðskilnaði apa í A og V-Afríku

– Stofninn í austri þurfti að laga sig að þurrara og opnara landslagi

– Ýtir undir hópamyndun (berskjaldaðir) og notkun tóla (ræna kjöti)

– Stækkun heilans ...

67

Gresjur - savannah

68

Gagnrýni

• Meðal annars að:

– Ekki hafi verið fullur aðskilnaður stofnanna

– Ekki opnar gresjur fyrr en fyrir 2 Már

69

Tilgátur (II)

• Hinar tilgáturnar svipaðar ...

– 2. Skógar og gresjur

– 3. Margar breytingar á umhverfi

70

Af hverju uppréttur

• Losa um hendur

– Halda á mat og verkfærum

• Betri yfirsýn

• Minnka flöt sem sól skín á

• Veiðar með vopnum

• Borða í runnum og lágum greinum

– Fljótari á milli

71

Margar mögulegar leiðir

• Ferðamátar apa og mann geta hafa þróast á marga mismunandi vegu

Leið I


72



Leiðir

II og III


73

Þróun mennskra tegunda (IV)

• Uppruni Homo umdeildur

• Elstu steingervingar 2.5 – 2.3 Már

• Mun stærri heili

• L. Leaky tengdi uppruna Homo við notkun verkfæra, en

– Australopiths uppi á sama tíma, • Ekki vitað hvort þeir notuðu verkfæri

– Meira að segja simpansar nota stundum verkfæri 74

Notkun verkfæra

Zimmer, 2001

75

Bara að gamni, 10. nóv, 2011: Sænskar dúfur taka neðanjarðarlest

Þróun mennskra tegunda (V)

• H. rudolfensis, steingervingur frá 1.9 Már við Rudolfensis vatn, sem nú kallast Turkana vatn, N-Kenýa.

• H. habilis, H. erectus, H. ergaster

• Spurningar varðandi tengsl Neanderthal og H. Sapiens

– http://joklahopur.blogspot.com/2011/07/fjoldi-homo-sapiens-rei-urslitum-um.html

76

Turkana vatnið

77

Turkana drengurinn

Tegund: Homo erectus

78

http://www.ruv.is/frett/saenskar-dufur-taka-nedanjardarlest






http://joklahopur.blogspot.com/2011/07/fjoldi-homo-sapiens-rei-urslitum-um.html













Neanderthal

79

Neanderthal

• Í Evrópu mögulega þar til fyrir 24 kár

• Grófu látna

– M.a. ástæðan fyrir því að svo margar beinagrindur finnast.

• Elsti steingervingur af H. sapiens er 130 – 90 kár

80

Ferðalög forfeðra okkar

• Talið að Homo erectus hafi fyrst ferðast út fyrir Afríku um 1.7 Már

• Homo sapiens fyrir 90 – 50 kár.

• H. sapiens út úr Afríku fyrir 60 –40 kár.

– Mögulega aðeins um 1000 einstaklingar til Eurasia.

81

Uppruni H. sapiens

• Out of Africa, eða

• Multiregional,

– það er H. Erectus blandaðist og því víða að

• Ekkert lokasvar til

• mtDNA segir að OoA líklegra

– Athuga er líka “pólitískt réttara”

82

Dawkins

Afríka S-Evrópa N-Evrópa S-Asía N-Asía Pacific Americas

Afríka S-Evrópa S-Asía

Homo erectus

1.7 Már

840 – 420 kár

150 – 80 kár

DNA greining

á ferðalögum

83

OoA – margar tilgátur !

OoA – Calvin 2004

Zimmer 2001 84



Nokkrir veðurfarsatburðir

Fagan, 2004

Tímabil Veðurfar Mannskepnan Veðurafleiður

16 ka Síðari hluti ísaldar Cro-Magnons í Evrópu Jöklar hörfa hratt

13 ka Hlýnar Fyrstu byggðir í NA Síbera Sjávarstaða hækkar

11 ka Kalt (Younger Dryas) Hellalist í Niaux, Frakklandi Kalt í Evrópu Þurrt í Asíu

9 ka Hlýnar Búskapur í SA Asíu Meiri raki í lofti

6 ka Kólnar

4 ka Hlýnar Búpeningur í Sahara

3 ka Bæjir í Egyptalandi og Mesópótamíu

Þurrkar í Sahara, Egyptalandi og Mesópótamíu

85

Að verða mennskur

• 5 Már:

– Beinabygging þannig að hægt að ganga uppréttur

• 3 – 2 Már:

– Verkfæri úr grjóti (einföld 2.5 Már, flóknari 1.5 Már)

• Fyrir 1.6 Már

– handaxir sem stein-verkfæri

86

Verkfæri

87

Menning, verfæri, venjur ...

Aldur og tímabil Stein-tækni Lýsing Hegðun

0 – 35 kár

Samsett verkfæri, sérhæfing

Hugsa afstætt (e. abstraction). Hella list

Fólksfjölgun. Litlir hópar. Árstíðarbundin landnotkun. Athafnir og samskipti

40 – 150 kár

Mið steinöld

Einföld samsett verkfæri

Svæðisbundnar venjur og chronological sets

Hirðingjar

Aðstaða fyrir sérstök aðföng

Koma aftur á sama stað

0.2 – 1.8 Már

Acheulian og Oldowan

Fyrstu “stöðluðu” verkfærin

Stór verkfæri til að skera með

Skipulagðar veiðar á stórri bráð

2.0 – 2.5 Már

Snemma á steinöld

Tilviljanakennd verkfæri valin

Lítil verkfæri til að höggva með

Finna hræ og veiðar á litlum dýrum

Safna skorðdýrum, eggjum og plöntum

5.0 Már

Engin stein-verkfæri þekkt

Einföld tilviljankennd (spýtur, ..) ?

Safna plöntum, skorðdýrum og litlum dýrum

88

Félagslíf forðfeðra

• Australopithecus lifðu í hópum

• Löng bernska (stóri heilinn þarf að þroskast)

• Heima – bækistöð - 500 kár greinileg ummerki, mögulega 1.7 Már.

• Veiðar 500 kár, oddar á spjót 50 – 40 kár

89

Listmunir

• Mjög lítið 250 – 50 kár

– Chauvet hella-list ~30 kár,

– Lascaux ~18 kár

90



Færanleg list: útskurður (National Museum of Kenya)

91

Hella-list

35 kár (fyrr í Asíu ???)

“Nýsköpunargáfa” 92

Að segja sögu

replica of

cave art National Museum

of Kenya W. H. Calvin 2000

93

Landbúnaður, ...

• Landbúnaður hófst ekki fyrir alvöru fyrr en fyrir 10 kár

• Fyrstu samfélög um 7 kár, í Sumer (nú Írak).

94

Ísaldir og hlýskeið

• Núverandi hlýskeið byrjaði fyrir um 15 kár.

• Síðasta þar á undan 130 – 117 kár.

95

Jöklun fyrir 18 kár síðan

96



Glacial rebound

97

Lækkun sjávar

98

Sjávarstaða (24 & 9 kár)

Vandasamt að túlka

sjávarstöðubreytingar

vegna samspils

jarðskorpuhreyfinga og

breytinga í vatnsmagni. 99

Ískjarnar frá Grænlandi

• Ískjarnar sem boraðir voru niður á 3 km dýpi í Grænlandsjökli geyma upplýsingar um fornveðurfar.

• Gögnin sýna að veðurfar breyttist mörgum sinnum mikið á mjög stuttum tímaskala (jafnvel áratug).

100

Littla ísöldin (The Little Ice Age)

• Víkingar yfirgáfu byggðir í Grænlandi þegar veður varð skyndilega kaldara fyrir u.þ.b. 700 árum síðan.

• Milli 1400 og 1850 höfðu kaldir vetur mikil áhrif á landbúnað, efnahag, og stjórnmál í Evrópu.

101

Myndlist sýnir áhrifin

• Myndin sem fylgir sýnir hve kaldir veturnir voru á þessum tíma; mynd frá 1608.

• A Scene On the Ice eftir Hendrick Avercamp (1585-1634), frá Hollandi.

102

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:SCENEONICE.jpg



The Medieval Period

• Hlýnun átti sér stað fyrir um 1,000 árum síðan (árin 800 – 1300).

• Þessi atburður var ekki nánda nærri eins stór og fyrri atburðir, en hafði engu að síður mikil áhrif: – Víkingar settust að á Grænlandi.

– Vínberjarækt á suður Englandi

103

The 8,200-Year Event

• Snögg kólnun átti sér stað fyrir 8 200 árum.

• Sú kónun var ekki eins mikil og Younger Dryas

(sjá á eftir), og varði aðein í um 100 ár.

• En, ef svipaður atburður ætti sér stað nú til

dags myndu afleiðingarnar verða stórbrotnar.

104

The Younger Dryas

• Fyrir um 12 700 árum lækkaði hitastigið við

N-Atlantshaf snögglega um 5°C og hélst

þannig í um 1 300 ár, áður en aftur hlýnaði

snögglega.

105

d18O síðustu1200 ár

Beginning of

Little Ice Age

Medieval Period

106

d18O past 12 ka

“8,200”

Younger Dryas

107

Síðasta graf

LIA og MWP

108



Chad vatnið

• Dæmi um hvernig umhverfið getur breyst mikið á stuttum tíma

109

Chad vatnið - myndir

110

Back to the future

111

CO2 – Temp – Sea level

112

Norðhvelið

í framtíðinni

113

Artic Sea Ice Cover

1979

114



Sea ice minimum 2007

115

Framtíðin

• Breytilegt gegnum tíðina hvað er glæst framtíðarsýn !

116

1922

Records – way back in time

Future ... ?

118

Sköpunarkenningin

119

Þröstur Þorsteinsson ([email protected]) Dósent í Umhverfis- og auðlindafræði, Háskóla Íslands Jarðvísindastofnun Háskólans, Sturlugata 7, 101 Reykjavík 120

Veðurfar og þróun mannsins - University of Iceland · 2011. 11. 29. · Síbreytilegt umhverfi...

Documents

Transcript of Veðurfar og þróun mannsins - University of Iceland · 2011. 11. 29. · Síbreytilegt umhverfi...