16.10.2013 tarihinde PLoS ONE'da yayımlanan bir makale, yeni hominin türlerinin ortaya çıkışı, artan beyin hacmi ve insanların en eski göç yolları ile derin tatlı su göllerinin oluşumu arasında bir ilişki olduğunu ortaya koymuştu. Bu konuyla ilgili önce The Conversation’da ve daha sonra Scientific American’da bir yazı yayımlandı. Çevirisini sizlerle paylaşmak istediğim bu yazıya geçmeden önce, levha tektoniğiyle ilgili kısa bir anımsatma yapmak istiyorum.
Levha Tektoniği Teorisi
20. yüzyılın başlarında jeofizikçi Alfred Wegener, kıtaların adeta bir yapboz gibi birbirine oturuyor olmasının bir tesadüften ibaret olamayacağını fark ederek, başlangıçta tüm kıtaların Pangea adında tek bir kıta olduğunu ve zamanla parçalanarak günümüzdeki yerleşimlerini kazandığını öne sürmüş (1912; Kıta Kayması Teorisi); ama bu harekete neyin sebep olabileceğini tam olarak açıklayamamıştı. 1960’larda jeofizikçi J. Tuzo Wilson öncülüğünde "Levha Tektoniği Kuramı" ortaya atıldı ve sonradan Wilson’ın yanı sıra Mc.Kenzie, Xavier Le Pichon, Dan McKenzie ve Jason Morgan gibi önemli bilim insanları tarafından tamamlandı.
Levha tektoniği Dünya’nın litosferindeki büyük çaplı hareketleri ve kıtaların Dünya yüzeyinde nasıl yer değiştirdiğini açıklayan önemli bir bilimsel teoridir. Bilimsel jeoloji camiası Levha Tektoniği Teorisi’ni, “deniz tabanı yayılımı” kavramının geliştirilmesiyle 1965 yılında kabul etmiştir. (Not: Halen birkaç destekçisi bulunan daha eski teoriler ise aşamalı büzülme veya aşamalı genleşme kavramlarına dayanmaktadır.)
II. Dünya Savaşı sırasında sonik derinlik kayıt teknolojisindeki yenilikler ve ardından da nükleer rezonans tipi manyetometrenin icadı sayesinde okyanus tabanının ayrıntılı bir şekilde haritalandırılması mümkün olmuş; bu da Howard Hess ve R. Deitz gibi bilim insanlarının Holmes’un “konveksiyon teorisini” yeniden canlandırmasına imkan tanımıştır. Hess ve Deitz teoriyi biraz değiştirerek ona yeni bir isim vermiştir: “Deniz tabanı yayılımı”. Deniz tabanında yer alan okyanus-ortası sırtları, derin-deniz hendekleri, ada yayları, jeomanyetik örüntüler ve fay örüntüleri bu teoriyi destekler.
Bütün bu gelişmeler sayesinde bugün artık litosferin, birbirinden bağımsız olarak hareket eden tektonik levhalara bölünmüş durumda olduğunu biliyoruz. Levha Tektoniği Kuramı’na göre tüm levhaların hareket hızlarının toplamı sıfırdır; yani levha üretim hızı ile levha yok oluş hızı biribirine eşittir; yeryüzünün alanı bu şekilde sabit kalmaktadır. Süreç kısaca şöyledir: Yerkürenin çekirdeğinden yükselen ısı nedeniyle mantoda ısınma ve genleşme olur. Hacmi artan manto, üzerindeki yer kabuğunu hareket ettirir. Manto içinde ortaya çıkan radyoaktif bozunma süreçleri de mantoda ısı artışı ve genleşmeye neden olur. Bu iki etki levha tektoniğinin enerjisini oluşturur. Kısacası, Dünya’nın iç ısısı var olduğu müddetçe dünya “”aktif”" olacaktır.
Levha tektoniğinin temel özellikleri:
- Dünya’nın yüzeyi bir dizi kabuksal levha ile kaplıdır
- Okyanus tabanları sürekli hareket etmektedir; merkezden dışa doğru yayılır, kenarlarda çöker ve sürekli yenilenir.
- Levhalar arasındaki konveksiyon akımları, kabuksal levhaları farklı yönlere doğru hareketlendirir.
- Konveksiyon akımını yönlendiren ısı kaynağı, Dünya’nın mantosunun derinlerindeki radyoaktivitedir.
Yüzey şekillerinin jeolojik zaman dilimleri boyunca geçirdiği evrim, levha hareketleri yoluyla gerçekleşir. Bildiğiniz gibi litosfer (taş küre veya yer kabuğu da denir) yerkürenin en dış kısmında bulunan yapıdır; kara canlıları burada yaşar. Dünya’da 7-8 büyük levha (tanımlanma biçimlerine göre farklılık gösterir) ve birçok ufak levha bulunur. Bu levhalar astenosfer denilen yarı akışkan bir tabaka üzerinde “kayar.” Tektonik levhalar, okyanussal litosfer ve daha kalın olan karasal litosferden oluşur (bir levha her iki tabakayı da içerebilir); bu tabakaların her biri kendi kabuğuyla kaplıdır. Levhaların çakışma noktalarındaki göreceli hareketleri, aralarındaki sınırların türünü belirler. Hareket halindeki levhalar arasında üç tür sınır ilişkisi olabilir:
1) Yaklaşma
2) Uzaklaşma
3) Yan yana kayma
Yeryüzünün alanı sabit olduğuna göre yaklaşma sınırlarında bir miktar levha yüzeyinin yok olması, uzaklaşma sınırlarında ise yeni levha yüzeyi yaratılması gerekir. Bütün bu hareketlerin yol açtığı etkileşimlerle depremler, volkanik patlamalar, dağlar ve denizler oluşur; sonuçta da yeryüzünün toplam yüzeyi aynı kalmış olur. Bu konuyla ilgili çok daha kapsamlı bilgi almak için tıklayın. Ayrıca National Geographic’in konuyla ilgili belgeselini izleyebilirsiniz (serinin 1. bölümü aşağıda verilmiştir.)
Bu kısa ön bilgilendirmeyi yaptıktan sonra sizleri bu yeni çalışmanın yazarlarından Mark Maslin’in yazısıyla baş başa bırakıyorum.
Afrika’daki derin tatlı su göllerinin insan evrimine etkisi
Doğu Afrika’nın evrimin kaynağı olmasına şaşırmamak gerek; çünkü geçen 5 milyon yılda tabiatıyla ilgili her şey değişmiştir. Levha tektoniğinin olağanüstü kuvvetleri ve değişen iklim Doğu Afrika’yı görece düz ve ormanlık bir bölgeden, üzerinde dev boyuttaki derin göllerin hızla belirip kaybolduğu, dağlık ve parçalara ayrılmış bir araziye çevirmiştir. Bu çok değişken arazide de kendi varlığını bile sorgulayabilecek kadar zeki bir kuyruksuz maymun doğmuştur.
Tektoniklerin salladığı bir beşik
Yirmi milyon yıl önce Hindistan ve Asya kıta levhaları çarpıştı ve büyük Tibet platosunu yukarı itti. Yaz mevsiminde bu plato, emdiği güneş enerjisini atmosfere aktaran ve dev konveksiyon akımları üreten büyük bir ısı motoru görevi görür. Yükselen bu sıcak hava nedeniyle çevreden hava emilir; buna yoğun Güney Asya musonlarını yaratan Hint Okyanusu’ndaki nemli hava da dahildir. Bunun Afrika kıtasından nem çekilmesi üzerinde zincirleme bir etkisi vardır ve Doğu Afrika’nın kuraklaşmasını başlatan olay da budur.
İnsan evrimi bağlamında ele alındığında Asya ve Afrika iklimlerinin belirgin şekilde birbirinden ayrılması, Asya ve Afrika kuyruksuz maymunlarının belirgin ayrımıyla aynı zamana denk gelir; ki ikincisi daha sonradan bizlere evrilmiştir.
Tibet zirvelerinin yükselmeye başladığı sırada Etiyopya’da rifting işlemi [rifting: kabuk ile litosferin birbirinden ayrılması] başlamıştı ve bu da 1 milyon yıl önce Mozambik’in güney sınırını aşamalı olarak hareketlendirdi. Bu rifting süreci, Doğu Afrika’nın kuzey bölgesinin altındaki magmanın kabuğu ısıtması ve onu fazla pişmiş bir elmalı turta gibi ortadan ikiye bölmesiyle başladı.
Rifting sürecinin sonunda deniz seviyesinden yaklaşık 800 metre yukarıda, her iki yanında 3,5 km.’ye ulaşan dağlık bölgelerin ve sırtların bulunduğu derin, geniş ve sarkık bir vadi oluştu: Rift Vadisi. Bu vadinin yerel iklim üzerinde belirgin ve önemli etkileri oldu. [Etiyopya'nin kuzeyinden Afrika'nın doğusunda Mozambik'in ortalarına kadar uzanan Büyük Rift Vadisi, dünyanın en büyük fay hattıdır.]
Resim: Doğu Afrika’yı gösteren bu haritada, geçmişte faaliyette olan volkanlar (kırmızı üçgenler) ve 3 levhanın birbirinden uzaklaştığı Afar Çöküntüsü (ortadaki turuncu bölge) görülmektedir: Doğu Afrika Rift bölgesi boyunca ayrılan Arap levhası ve Afrika levhasının iki parçası (Somali ve Nubiya).
Doğu Rift dağları Hint Okyanusu’ndaki nemli havanın Doğu Afrika’ya geçişini önledi ve bölgenin daha da fazla kurumasına yol açtı. Böylece Doğu Afrika’nın coğrafi yapısı tamamen değişmiş oldu: Bir zamanlar nemli, ormanlarla kaplı homojen bir düzlükken; yayla ve derin rift vadileriyle dolu, sisli ormanların yanı sıra makili çöllerin de bulunduğu değişken bir bitki örtüsüne sahip dağlık bir araziye dönüştü.
Evrim: Kopyalama stratejimiz
Parçalara ayrılmış bit bitki örtüsü ve besin kaynakları arasındaki uzak mesafeler, insanların 6 milyon yıl önce bipedal (iki ayak üzerinde yürüyebilen) olmasına neden olmuş olabilir. Buna karşın Ardipithecus ramidus veya Australopithecus afarensis gibi başarılı bipedal homininler, bize kıyasla oldukça küçük beyinlere sahipti; modern insanlarda yaklaşık 1500 cm3 olan kafatası hacmi, bu homininlerde ancak 450 cm3 idi.
Doğu Afrika’daki Rift vadisinin gelişimi araziyi parçalara ayırarak, birbirinden ayrı halde bulunan çok sayıda göl havzasının oluşmasına yol açtı. Arazinin dağlık yapısı, bu havzaları ufak yağış değişikliklerine çok duyarlı hale getirir. Daha önce Potsdam Üniversitesi’nden Martin Trauth ve ekibi, derin tatlı su göllerinin yaklaşık 2,6 - 1,8 ve 1 milyon yıl önce var olduğuna ilişkin jeolojik kanıtlar bulmuştu; bu tarihler insanın evrimsel geçmişindeki kilit dönemlerdir.
Bu dönemlerin her birinde Doğu Afrika’nın yerel iklimi 20.000 yıllık bir döngüde değişim göstermiş, aşırı kuraklık ile çok nemli koşullar arasında gidip gelmiştir. Dolayısıyla atalarımızın yaşamlarını sürdürdüğü cennet gibi ortam, birkaç nesil sonra göllerin kurumasıyla bir anda acımasız bir araziye dönüşmüş olabilir. Binlerce yıl sonra göller geri gelir ve döngü yeniden başlardı. Bu 20.000 yıllık döngü, Dünya’nın Güneş etrafındaki yörüngesinde meydana gelen değişikliklerin, belli bir mevsimde Dünya’ya ulaşan güneş ışığında yarattığı farklılıklardan ileri gelir. Bu olay, Doğu Afrika’da yaşanan iki nemli mevsimin zamanlaması ve süresi üzerinde çarpıcı bit etki yaratmıştır.
Manchester Üniversitesi’nden Susanne Shultz ve tarafıma ait olup PLoS ONE dergisinde yayımlanan çalışma, yeni hominin türlerinin doğuşu, artan beyin hacmi ve Afrika’dan göç ile belirip kaybolan derin tatlı su gölleri arasındaki ilişkiyi ilk kez istatistiksel olarak ortaya koymaktadır (Martin Trauth ile daha önce yaptığımız çalışmayı da destekler.)
İnsanın evrim sürecindeki en yoğun dönem yaklaşık 1,8 milyon yıl öncesine denk gelir. Bu dönem hominin türlerinin en fazla çeşitlendiği, daha büyük beyin hacmine sahip (900 cm3) Homo rudolfensis ve Homo erectus’un ortaya çıktığı ve çok eski atalarımızın Doğu Afrika’dan Avrasya’ya yayılımındaki ilk büyük adımın atıldığı bir zaman dilimidir. Bu dönemde geçici derin tatlı su gölleri Doğu Afrika Rift vadisinin her bölgesinde ortaya çıkıp kaybolmuş ve önemli iklim değişimlerine yol açarak bu homininleri Afrika’nın dışına itmiştir.
Resim: Homininlerin yıl bazında tahmini göç yolları
Şu anda Doğu Afrika’nın değişen arazisinin insan evrimini son 10 milyon yılda nasıl yönlendirdiğine ilişkin tutarlı ve anlaşılır bir tablo oluşturmaya başladık. Bölge tanınmayacak şekilde değişmiş; düz ve ormanlık bir araziden, muhteşem dağların, savanların ve tropikal ormanların yer aldığı bir yapıya bürünmüştür. Arazinin ufak yağış değişikliklerine duyarlı göl havzaları oluşturacak şekilde sulaklaşmasıyla dönüşümlü olarak kurak veya nemli dönemler oluşmuş ve bu da Doğu Afrika’da yaşayan bütün hayvanları ciddi anlamda etkilemiştir. Levha tektoniğinin ve iklim değişimlerinin kuvvetli etkileri, hominin atalarımızın gelişimini ve onların Afrika’dan Kafkaslar’a, Mezopotamya’ya ve oradan da dünyanın geri kalan bölgelerine göçünü tetiklemiştir.
Makale kaynağı: Mark Maslin, How a changing landscape and climate shaped early humans, The Conversation, 2013; How Climate Change and Plate Tectonics Shaped Human Evolution, Scientific American, 2013.
Yararlanılan diğer kaynaklar:
Şu yazılar da ilginizi çekebilir: