Энергетика уникальных стратегий жизнеобеспечения на пути эволюции человека

Шимпанзе добывает еду

Набор унаследованных человеческих черт, включая увеличенный мозг, повышенную фертильность, длительные периоды развития и продолжительность жизни, чрезвычайно энергоемок по сравнению с другими видами млекопитающих. Как стратегии обеспечения человеческого существования соответствуют нашим расширенным энергетическим потребностям? Было обнаружено, что по сравнению с другими человекообразными обезьянами люди охотники-собиратели и фермеры, ведущие натуральное хозяйство, затрачивают больше энергии, но меньше времени на её воспроизводство, получают значительно больше энергии в единицу времени, тем самым имеют лучшие показатели энергоэффективности. Эти результаты переопределяют наше понимание эволюции человеческой энергии жизнеобеспечения, указывая на то, что люди позволяют себе расширять энергетические потребности, в первую очередь за счет увеличения скорости получения энергии, а не за счет энергосберегающих особенностей, таких как прямохождение, или использования сложных инструментов, которые снижают затраты на получения питание, повышая энергоэффективность. На сегодняшний день можно утверждать, что время, сэкономленное стратегиями человеческого существования, предоставляет больше свободного времени для социального взаимодействия и совместного социального обучения, что имеет решающее значение для совокупной культурной эволюции.

Эффективность ведет к досугу

Люди — это животные, просто еще одна ветвь человекообразных обезьян. Однако мы во многом разошлись с ними и постоянно задаемся вопросом, как это произошло. Томас Крафт, факультет антропологии Калифорнийского университета, Санта-Барбара, Калифорния, США и его коллеги изучали потребление и расход энергии в современных обществах охотников-собирателей и человекообразных обезьян. Они обнаружили, что мы не тратим меньше энергии на сбор пищи или на ведение сельского хозяйства, но получаем её больше и быстрее, чем обезьяны. Это различие, возможно, позволяло нашим предкам проводить больше времени в условиях, способствующих социальному обучению и культурному развитию.

По сравнению с другими человекообразными обезьянами, у людей больший по размеру мозг, большая продолжительность жизни, более высокая фертильность и более крупные новорожденные, а также длительные периоды детской зависимости от родителей и подросткового развития. Хотя эти черты составляют уникальную человеческую историю, лежащую в основе экологического успеха нашего вида, они также требуют, чтобы взрослые удовлетворяли чрезвычайно высокие потребности в энергии для жизнеобеспечения. Таким образом, определение того, как стратегии человеческого существования удовлетворяют такие экстремальные потребности в энергии, учитывая ограниченность времени, является ключом к пониманию происхождения производных человеческих черт.

Эволюционный успех во многом определяется степенью эффективности организма в извлечении калорий из окружающей среды и преобразовании этой энергии в потомство. Но это ограничено рядом факторов, главным из которых является то, сколько времени и энергии вы можете потратить на поиски пищи. Энергетические бюджеты представляют собой баланс между потреблением энергии и расходами, которым должны руководствоваться все организмы, чтобы выживать и размножаться.

“Поскольку энергия является такой фундаментальной валютой, эволюция привела ко многим удивительным энергоэффективным адаптациям”, — сказал Томас Крафт. В настоящее время помощник профессора Университета Юты, Крафт проводил исследования в качестве докторанта с Майклом Гурвеном, старшим автором и профессором антропологии Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. “Но это не означает, что естественный отбор всегда будет снижать затраты энергии. На самом деле, существует огромное разнообразие в «темпах» энергетических стратегий. Ярким примером является разница между эндотермическими (теплокровными) и эктотермическими (холоднокровными) животными.

Исследователи начали с сравнения количества энергии и времени, которое требуется людям и другим человекообразным обезьянам, чтобы получить все продукты, которые они обычно включают в свой рацион. “Мы изучали современные естественные общества охотников-собирателей и фермеров, чтобы лучше понять типы энергетических стратегий, которые существовали на протяжении тысячелетий, в том числе после одомашнивания растений”, — сказал Крафт.

Группа ученых, в частности, опиралась на свой многолетний коллективный опыт работы с Хадзой, местной группой собирателей на северо-западе Танзании, и Цимане, группой садоводов в боливийской Амазонии. По сравнению с шимпанзе, гориллами и орангутангами, люди охотники-собиратели не особенно эффективны в добывании пищи. “Оказывается, мы тратим удивительное количество энергии на получение пищи, потому что проходим очень большие расстояния и занимаемся интенсивной деятельностью, такой как выкапывание клубней или вырубка деревьев”, — объяснил Крафт. С другой стороны, человекообразным обезьянам не нужно каждый день заходить слишком далеко. Большинство их действий связаны с неторопливым сбором фруктов и овощей.

Переходы энергии жизнедеятельности гоминидов

Основные переходы энергии жизнедеятельности гоминидов.(A) Переход от добычи пищи, как в случае с обезьянами, к охоте и собирательству (1) и внедрение натурального хозяйства во время неолитической революции (2) повлекли за собой изменения в поведении и технологиях, чтобы обеспечить доступ к новым пищевым ресурсам. (B) Посредством этих переходов люди платили более высокие затраты на энергию жизнедеятельности, чтобы получить большее количество калорий за меньшее время; переходы слева направо показаны на (A). Обеспечение существования человека сводит к минимуму временные затраты, но не затраты на энергию, что приводит к повышению уровня восполнению энергозатрат, но эффективности, аналогичной эффективности других человекообразных обезьян.

“Это все равно, что сказать, что, несмотря на интенсивность работы, люди получают гораздо более высокую энергетическую зарплату, чем обезьяны», — сказал Крафт. Способность достигать более высокой отдачи, вот что делает охотников-собирателей такими успешными. Те, кто совмещает земледелие с другими способами добычи пищи, получают вдвое или втрое больший доход, чем охотники-собиратели, продолжил Крафт. Но высокоэффективные человеческие стратегии, которые предполагают трату большого количества энергии на то, чтобы быстрее получить больше еды, также могут быть довольно рискованными, если вы не можете получить еду в определенный день. Однако люди, обладают уникальной способностью преодолевать это, сотрудничая, делясь и храня продукты питания, чтобы избежать этого.

Один из результатов исследования, который удивил, касался высоких энергетических затрат на человеческие стратегии преодоления трудностей. Прямохождение даёт возможность людям двигаться более эффективно, чем человекообразным обезьянам, и мы используем сложные инструменты, чтобы облегчить выполнение задач. Однако люди, как охотники-собиратели, так и фермеры, на самом деле тратят больше энергии в день на добычу пищи, чем шимпанзе, гориллы и орангутанги. Это делает наши стратегии преодоления, как правило, не очень эффективными.

Антропология имеет давнюю традицию сбора данных об энергетических затратах в различных типах обществ. Исследователи собрали эти разрозненные данные в единую базу данных, чтобы получить ответ, являются ли подробные данные, которые они получили от народов Хадзы и Цимане, репрезентативными для более широких моделей жизнеобеспечения в разных обществах. Так оно и было, но в результате этого появились другие вопросы.

“Мы не ожидали, что наша межкультурная база данных покажет минимальную разницу во времени, затрачиваемом на работу между охотниками-собирателями и сельским населением”, — продолжил он. Как показывает недавняя книга Джеймса Сузмана «Глубокая история от каменного века до эпохи роботов», многие антропологи долгое время утверждали, что охотники-собиратели тратят на работу очень мало времени по сравнению с другими человеческими обществами. После составления исчерпывающего списка исследований, не было найдено доказательств, подтверждающих идею о том, что современные фермеры, ведущие натуральное хозяйство, в среднем тратят на работу больше времени, чем охотники-собиратели.

Эти результаты переопределяют наше понимание энергии для жизнеобеспечения и эволюции человека, показывая, что люди позволяют себе расширять энергетические потребности в первую очередь за счет увеличения скорости получения энергии, а не за счет энергоэффективных адаптаций, таких как особенность физического строения или использование сложных инструментов, которые снижают общее потребление энергии. По сравнению с другими человекообразными обезьянами, стратегии жизнеобеспечения человека характеризуются высокой интенсивностью, дорогостоящей добычей полезных ископаемых и расширенным ежедневным диапазоном, который обеспечивает больше калорий за меньшее время.

Энергия, полученная в результате повышения эффективности на протяжении всей эволюции человека, была направлена в первую очередь на дальнейшее увеличение интенсивности добычи пищи. Большее увеличение потребления калорий в единицу времени является наградой за интенсивные и сложные стратегии выживания человека. Затратная, но высокорентабельная человеческая стратегия является экологически рискованной, и ученые утверждают, что это было возможно только в контексте расширения сотрудничества, обмена продуктами питания между поколениями и разделения труда. Время, сэкономленное благодаря стратегиям человеческого существования, предоставило больше свободы для социального взаимодействия и обучения, что имеет решающее значение для совокупной культурной эволюции.

Дополнительная информация: Томас С. Крафт и др., Энергетика уникальных стратегий существования человека, Science(2021). DOI: 10.1126 / science.abf0130
Информация о журнале: Science

Читайте также: