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地球的气候一直处于不断变化的状态。自从数百万年前我们的祖先从灵长类进化树上分离出来以来，地球就面临着潮湿和干燥时期的剧烈波动，以及长期存在的冰川冻结和融化。很明显，早期人类能够在这样的变化中生存我们的存在证实了他们的成功。但越来越多的科学家认为，主要的气候变化可能也塑造了人类的一些决定性特征。
尤其是一些大的进化飞跃，如更大的大脑和复杂的工具使用，似乎与重大的气候变化相吻合。哥伦比亚大学拉蒙特·多尔蒂地球观测站的彼得·德梅诺卡尔说：“我认为，公平地说，我们目前所拥有的只是巧合。但他和其他研究人员正在探索从古牙齿到海底沉积物的几条证据线，看看是否可以支持更具体的联系。
这些数据也帮助科学家筛选出气候可能是如何引发进化进步的可能理论。例如，有一种观点认为，大的飞跃不是由适应特定的生境变化所驱动的，而是由一系列频繁的变化所驱动的。换言之，人类进化为生活在不确定性中。史密森学会人类起源项目的Rick Potts称这一想法为“变异性选择”，可能至少有两个主要的进化事件与气候不稳定时期有关。
“大约在300万到250万年前，“露西”的血统[南方古猿阿法伦西斯]灭绝了，我们自己属的第一个成员，人类，出现了。第一批简单的石器也与这些化石一起出现，它们具有一些现代特征，比如更大的大脑，”德梅诺卡尔说。“然后，在200万到150万年前，我们看到了直立人。”那个大脑袋的人类有一个非常像我们自己的骨架，更为复杂的工具，如双刃斧和新的行为方式，首次将早期人类带出非洲。
这个在埃塞俄比亚发现的非洲南方古猿孩子的头骨可以追溯到大约330万年前。（EUAN DENHOLM/X01999/Reuters/Corbis）这两个事件都发生在当地气候发生剧烈变化的时候。例如，我们知道，大约300万年前，当第一个人类物种出现时，随着气候的枯竭，非洲正从树木繁茂的地区转向开阔的草原。这种直接的风景变化可能是早期人类从攀爬进化到直立行走的部分原因。但最近从海底收集的证据更详细地反映了这一时期的气候变化。
为他的工作，在非洲海岸的海底进行了深海钻探，在那里，早就分散在陆地上的沉积物仍保持着有序的分层。从非洲和 *** 海岸吹来的沉积物以每1000年1.5英寸的速度在这里堆积，形成了一个由亮带和暗带交替组成的气候层蛋糕。在干燥期，这些层的特点是由古老的季风吹向大海的黑色沙砾状污垢。在潮湿时期，这些层含有大量浮游生物化石的轻混合。
岩芯显示出每20000年一次的非常潮湿和非常干燥时期之间的波动。这遵循一个规律的循环，由地球轨道上的摆动控制，它增加和减少了撞击地球的可用太阳光的数量。这些振荡周期在地质时间尺度上发生得非常迅速。有趣的是，最明显的波动发生在3到250万年前，100万年后在人类早期发展的两个主要时期再次出现。
这一不稳定的古代世界的进一步证据可以在现代非洲找到。大裂谷是许多早期人类进化史上最重要的化石的发源地当它们出现并随着它们所偏爱的气候的回归而扩展。如果这些过程在人类身上的作用相同，尼安德特人和丹尼索瓦人可能起源于早期的群体，如海德堡人，当他们在小范围内孤立时，在寒冷的北半球宜居的地方。
“我们已经研究过其他有机体，以及它们在过去几个间冰期周期中是如何适应的，”Stewart说，他指的是与伦敦自然历史博物馆的Chris Stringer所做的工作。“当你观察地理分布和遗传学时，似乎会出现一些模式，我们也从同样的角度观察人类。如果我们相信有机进化，我们就不应该为人类发明新的过程或把它们当作特例。Stewart补充说，我们应该把它们放在更大的范围内。
这个过程在靠近赤道的地区可能不会起到同样的作用，那里的气候变化可能没有那么极端。他相信他的理论并不与里克·波茨、彼得·德梅诺卡尔和其他人所支持的变异选择类型相互排斥。
，但我确实认为，对我来说，变异选择并不是一种创造新物种的机制。Stewart说：“这更像是一种成功传承的机制，它可以传播并允许它应对许多不同的情况。”。“要使一个物种变成两个物种，我认为你需要那种被气候驱动的地理隔离。”他说，“毫无疑问，人类能够应对许多不同的事情，进化中的某些东西一定是这样做的。”“
科学家们记录了北大西洋和南极洲之间的两部分气候联系
科学家们记录了北大西洋和南极洲之间的两部分气候联系，一个是快速的大气通道，另一个是速度慢得多的海洋通道，这导致了上一个冰河时代气候的快速变化——而且可能会再次发生。
在本周公布的一项新的研究在自然界中,一个国际科学家小组描述极其突然的气候变化事件60000到12000年前来自海洋的不断加强和削弱电流变暖格陵兰岛和欧洲将温水从热带地区通过墨西哥湾流进北大西洋。这种洋流被称为大西洋经向翻转环流(AMOC)。新的研究记录了北大西洋如何将这些极端事件传播到地球另一端的南极洲。“北大西洋以两种不同的时间尺度向南极洲发送信息，”俄勒冈州立大学(Oregon State University)气候变化专家、这项研究的主要作者克里斯托布泽特(Christo Buizert)说。“这种大气联系就像短信马上就会到达，而海洋联系更像是明信片，需要时间才能到达——在这种情况下，需要200年，相比之下，邮政服务看起来相当不错。”“当北大西洋因为AMOC的加强而变暖时，整个南极洲最终会因为海洋的变化而变冷。”它始于风，但两个世纪后，海洋带来了更大的影响。
在上一个冰河时代，这种AMOC洋流通常非常弱，将北大西洋地区拖入寒冷的环境中。但研究人员说，偶尔它会迅速加强，导致格陵兰岛突然变暖。每当格陵兰岛变暖，地球另一边的南极洲的气候就会发生两次变化。全球大气条件立即发生变化，南极周围吹来的西风远离陆地，导致南极部分地区变暖，部分地区变冷。后半部分的影响要慢得多，南半球海洋的冷却作用在南极洲200年里没有显现出来。
俄勒冈州立大学的大气科学家贾斯汀·维特斯坦(Justin Wettstein)是这项研究的合著者，他说，这项研究解释了为什么格陵兰岛和南极洲的气候长期以来并没有完全一致。“这是你第一次如此清楚地看到气候如何在时间尺度上运行的具体细节，而不是我们的气象观测，”Wettstein说。“它让我们看到格陵兰岛和南极洲在时间和空间上是如何联系在一起的——在人们拿着温度计到处跑测量温度之前。”
为了重建气候，研究人员检查了南极洲五个不同地点的冰芯，并通过观察火山灰层来同步日期。他们通过分析水同位素的比值来测量温度的变化。然后，他们将这些数据与格陵兰岛冰核中所谓的“丹斯加德-奥斯奇格”事件的确定日期进行比对，以确定两个半球之间的联系。研究人员称，在10万到2万年前的上一个冰河时期，这些极端突发性事件发生了大约25次。布伊泽特说:“当墨西哥湾暖流达到最大强度时，格陵兰岛将在十年内变暖10到15摄氏度。”“这种变化是突然而巨大的。当海洋向北方输送热量时，全球海洋的其他部分开始冷却。南极洲最终“注意到”海洋正在变冷，但那是在200年后。Buizert说，南极洲过去的大气变化有一个特定的模式，即哪里更温暖，哪里更寒冷——这是一种温度指纹。Buizert说:“通过观察现代的观测数据，我们可以发现过去发生过的事情的相似之处，这真是太棒了。”“就像法医侦探一样，我们可以将冰芯的温度指纹与现代风的指纹进行比较。”我们就是这样确定罪魁祸首的——南半球的西风。
观测数据和气候模型显示，由于全球气候变化，今天的AMOC洋流正在减弱，因此，上一个冰河世纪发生的事情可能会再次发生。研究人员说，如果过去可以作为未来气候变化的指南，那么亚洲季风的减弱可能会降低亚洲季风的强度，数十亿人的生计将依赖于降雨。南半球风向的变化也会降低海洋吸收二氧化碳的能力，这意味着更多的二氧化碳排放将留在大气中，从而加强温室效应。“我们知道我们的世界正在平均变暖，但区域变化也取决于大气和海洋环流的反应，”Wettstein说，“气候模型在这一点上仍有分歧。”这项研究为我们提供了一个过去循环变化的真实例子，我们可以用它来测试和改进我们的模型。
研究人员警告说，除了AMOC，其他影响也会影响气候变化——温室气体导致的气温上升是全球的一个主要因素，而臭氧层的变化会影响南极的风型和气候。布泽特曾多次前往南极洲和格陵兰岛进行科学考察。他说，这项研究“对于像我们这样的气候极客来说，弄清楚气候的各个部分是如何联系在一起的，真的很令人兴奋。”他指出:“这些发现还可能对未来产生影响。”“由于全球变暖和格陵兰岛的融水，AMOC正在减弱。“短信”正在发送，大气条件正在发生变化。明信片已经在路上了。
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