Att behärska eld har gett människor dominans över den naturliga världen. En Yale-ledd studie ger de tidigaste bevisen hittills på att forntida människor väsentligt förändrat hela ekosystem med lågor.

Studien, publicerades den 5 maj i tidskriften Vetenskapens framsteg , kombinerar arkeologiska bevis – täta kluster av stenartefakter som går så långt tillbaka som 92, 000 år sedan – med paleomiljödata på Malawisjöns norra stränder i östra Afrika för att dokumentera att tidiga människor var ekosystemingenjörer. De använde eld på ett sätt som förhindrade återväxt av regionens skogar, skapa en vidsträckt buskmark som finns idag.

Yale paleoantropolog Jessica Thompson beskriver de tidigaste bevisen på att människor förändrat sitt ekosystem med eld i den här videon.

"Detta är det tidigaste beviset jag har sett på att människor i grunden förvandlar sitt ekosystem med eld, sa Jessica Thompson, biträdande professor i antropologi vid Filosofiska fakulteten och tidningens huvudförfattare. "Det tyder på att sena Pleistocen, människor lärde sig att använda eld på helt nya sätt. I detta fall, deras förbränning ledde till att regionens skogar ersattes med de öppna skogar du ser idag."

Thompson skrev studien med 27 kollegor från institutioner i USA, Afrika, Europa, Asien, och Australien. Thompson ledde det arkeologiska arbetet i samarbete med Malawis avdelning för museer och monument; David Wright vid universitetet i Oslo, som ledde ansträngningarna att datera studiens arkeologiska platser; och Sarah Ivory från Penn State, som ledde paleomiljöanalyserna.

Artefakterna som undersöktes av forskarna är av den typ som producerades över hela Afrika under medelstenåldern, en period som går tillbaka minst 315, 000 år. De tidigaste moderna människorna gjorde sitt framträdande under denna period, med det afrikanska arkeologiska dokumentet som visar betydande framsteg i kognitiv och social komplexitet.

Thompson och Wright loggade flera fältsäsonger av arkeologiskt arbete i regionen innan ett samtal med Ivory hjälpte dem att förstå mönstren de observerade i sina data. Forskarna upptäckte att det regionala arkeologiska arkivet, dess ekologiska förändringar, och utvecklingen av alluvialfläktar nära Malawisjön – en ansamling av sediment som eroderats från regionens högland – daterad till samma ursprungsperiod, antyder att de var anslutna.

Malawisjöns vattennivåer har fluktuerat drastiskt genom tiderna. Under sjöns torraste perioder, varav den sista slutade omkring 85, 000 år sedan, det minskade till två små, salthaltiga vattenmassor. Sjön återhämtade sig från dessa torra sträckor och dess nivåer har varit höga sedan dess, enligt studien.

De arkeologiska uppgifterna samlades in från mer än 100 gropar som grävdes ut över hundratals kilometer av den alluviala fläkten som utvecklades under denna tid med jämna sjönivåer. Paleomiljödata är baserade på räkningar av pollen och träkol som sedimenterade på botten av sjöbotten och som senare återvanns i en lång sedimentkärna borrad från en modifierad pråm.

Enligt forskarna, uppgifterna avslöjade att en ökning av kolansamlingen inträffade strax innan regionens artrikedom plattades ut – antalet distinkta arter som lever i den. Trots de genomgående höga sjönivåerna, vilket innebär större stabilitet i ekosystemet, artrikedomen blev platt efter den senaste torrperioden baserat på information från fossila pollen som tagits från sjöbotten, studien fann. Detta var oväntat eftersom under tidigare klimatcykler, regniga miljöer hade producerat skogar som ger rika livsmiljöer för ett överflöd av arter, förklarade Ivory.

"Pollen som vi ser under denna senaste period av stabilt klimat är mycket annorlunda än tidigare, " sa hon. "Närmare bestämt, träd som indikerar täta, strukturellt komplexa skogstak är inte längre vanliga och ersätts av pollen från växter som klarar ofta brand och störningar."

Ökningen av arkeologiska platser efter den senaste torra perioden, parat med spetsen i kol och frånvaro av skog, tyder på att människor manipulerade ekosystemet med eld, avslutar forskarna. Omfattningen av deras miljöpåverkan på lång sikt är något som vanligtvis förknippas med bönder och herdar, snarare än jägare-samlare. Detta tyder på tidig ekologisk manipulation i paritet med moderna människor och kan också förklara varför det arkeologiska dokumentet bildades.

Bränningen i kombination med klimatdrivna förändringar skapade förutsättningarna som möjliggjorde bevarandet av miljontals artefakter i regionen, förklarade forskarna. "Smuts rullar nedför om det inte finns något som stoppar det, " sa Wright. "Ta bort träden, och när det regnar, det är mycket smuts som rör sig nedför i den här miljön."

Tidigare övergångar från torra till våta förhållanden i regionen gav inte en liknande alluvial fläkt och föregicks inte av samma kolspets, konstaterade forskarna.

Det är inte klart varför människor brände landskapet, sa Thompson. Det är möjligt att de experimenterade med kontrollerade brännskador för att skapa mosaikmiljöer som främjar jakt och insamling, ett beteende dokumenterat bland jägare-samlare. Det kan vara så att deras bränder brann utom kontroll, eller att det helt enkelt fanns många människor som brände bränsle i sin miljö som gav värme, matlagning, eller socialisering, hon förklarade.

"På ett eller annat sätt, det är orsakat av mänsklig aktivitet, " sa hon. "Det visar tidiga människor, under en lång period, tog kontroll över sin miljö snarare än att bli kontrollerad av den. De förändrade hela landskap, och på gott och ont fortsätter den relationen med våra miljöer idag."