Étiquette : bottleneck

L’éruption du Toba et son impact sur les populations // Toba eruption and impact on populations

Il y a 74 000 ans, la super éruption du Toba fut l’une des plus grandes catastrophes que la Terre ait connues au cours des 2,5 derniers millions d’années. Le volcan est situé dans ce qui est aujourd’hui l’Indonésie, mais des organismes vivants dans le monde entier ont potentiellement été affectés par l’événement.

La super éruption du Toba a envoyé environ 2 800 km³ de cendres dans la stratosphère, et ouvert un énorme cratère de 100 x 30 kilomètres. Une éruption de cette ampleur est susceptible de bloquer la majeure partie de la lumière du soleil et de provoquer des années de refroidissement climatique. À proximité du volcan, les pluies acides risquent de contaminer les réserves d’eau, et d’épaisses couches de cendres sont susceptibles de recouvrir animaux et végétation.

Caldeira du Toba (Source: NASA)

Les populations humaines vivant à proximité du Toba ont probablement été complètement anéanties. Il est intéressant de savoir à quel degré les populations d’autres régions du globe ont été impactées par un tel événement. Le sujet est toujours l’objet d’investigations scientifiques.
Les scientifiques pensent que la super éruption du Toba a provoqué un refroidissement climatique qui a duré jusqu’à six ans. Ses effets ont probablement entraîné une chute brutale de la population humaine à moins de 10 000 individus sur Terre. Ce scénario est corroboré par des preuves génétiques retrouvées dans les génomes des populations actuelles. L’ADN montre que les humains modernes se sont dispersés dans différentes régions il y a environ 100 000 ans, puis ont connu peu après un « goulot d’étranglement » génétique (bottleneck en anglais), autrement dit un déclin important de la population. Les scientifiques cherchent encore aujourd’hui à savoir si cette apparente réduction de la population humaine est uniquement due à la super éruption du Toba ou si d’autres facteurs ont pu y contribuer
Pour reconstituer ce qui s’est passé il y a 74 000 ans, les scientifiques analysent les téphras émis par l’éruption proprement dite. Ils examinent les couches de téphras à travers le paysage, visuellement et chimiquement. Ainsi, les « cryptotephra », verre volcanique microscopique qui se propage le plus loin, sont importants pour comprendre l’étendue réelle d’une éruption. Comme les cryptotethra sont invisibles à l’œil nu, leur identification peut être très difficile. Les chercheurs séparent soigneusement les minuscules éclats de verre en tamisant la terre et en utilisant un micromanipulateur, un outil capable de prélever et de déplacer des grains microscopiques.
Chaque éruption volcanique possède une composition chimique unique, que les scientifiques peuvent utiliser pour déterminer la provenance d’un échantillon de matière volcanique. Par exemple, les téphra d’une éruption peuvent contenir plus de fer que ceux d’une autre. Grâce à ces connaissances, les scientifiques peuvent commencer à comprendre l’ampleur des éruptions passées et les personnes directement impactées.
Une fois que les chercheurs ont identifié une couche de téphra ou de cryptotéphra, l’étape suivante consiste à examiner attentivement les vestiges archéologiques avant et après cette éruption. Dans certains cas, les populations modifient leur comportement après une éruption, par exemple en utilisant une nouvelle technologie d’outils en pierre ou en adoptant une alimentation différente. Il arrive même que des personnes abandonnent un site, ne laissant aucune trace d’activité humaine après un événement catastrophique.
Compte tenu de l’ampleur et de l’intensité de la super éruption de Toba, il semble presque inévitable que les êtres humains dans le monde entier aient subi d’immenses souffrances. Cependant, la plupart des sites archéologiques révèlent une histoire de résilience.
Dans des pays comme l’Afrique du Sud, les humains ont non seulement survécu à cet événement catastrophique, mais ont prospéré. Sur le site archéologique Pinnacle Point 5-6, des traces de cryptotéphra du Toba montrent que les humains ont occupé le site avant, pendant et après l’éruption. De fait, l’activité humaine s’est intensifiée et de nouvelles innovations technologiques sont apparues peu après, démontrant la capacité d’adaptation de la population.
Le phénomène ne se limite pas à l’Afrique du Sud. Des traces similaires sont également préservées sur le site archéologique Shinfa-Metema 1 en Éthiopie, où des cryptotéphra du Toba étaient présents en couches qui préservent également l’activité humaine. Ici, les humains du passé se sont adaptés aux changements de l’environnement local en suivant les cours d’eau saisonniers et en pêchant dans de petits points d’eau peu profonds présents pendant les longues saisons sèches. À l’époque de la super éruption du Toba, les populations de cette région ont également adopté la technologie de l’arc et des flèches. Cette souplesse d’adaptation comportementale a permis aux populations de survivre aux conditions arides intenses et aux autres effets potentiels de la super éruption du Toba.
Au fil des ans, les archéologues ont obtenu des résultats semblables sur de nombreux autres sites en Indonésie, en Inde et en Chine. À mesure que les preuves s’accumulent, il apparaît que les populations ont pu survivre et rester productives après la méga-éruption du Toba. Cela montre que cette éruption pourrait ne pas avoir été la cause unique du goulot d’étranglement démographique suggéré initialement suite à l’éruption du Toba.
Si l’éruption du Toba ne permet peut-être pas aux scientifiques de comprendre totalement ce qui a entraîné la chute de la population humaine à 10 000 individus, elle nous aide à comprendre la capacité des humains à s’adapter à des événements catastrophiques du passé et ce que cela implique pour notre propre avenir.
Source : The Conversation, space.com, via Yahoo Actualités..

——————————————–

74,000 years ago, the Toba supereruption was one of the largest catastrophic events that Earth has seen in the past 2.5 million years. The volcano is located in what is today Indonesia, but living organisms across the entire globe were potentially affected by the event.

The Toba supereruption ejected about 2,800 km³ of volcanic ash into the stratosphere, producing an enormous crater 100 x 30 kilometers. An eruption this size is likely to produce black skies blocking most of the sunlight, potentially causing years of global cooling. Closer to the volcano, acid rain is likely to contaminate water supplies, with thick layers of ash burying animals and vegetation.

Human populations living in close proximity to the Toba volcano were probably completely wiped out. Whether people on other parts of the globe were affected is a question that scientists are still investigating.

The Toba catastrophe hypothesis proposes that the Toba supereruption caused a global cooling event that lasted up to six years. Its effects caused human population sizes to plummet to fewer than 10,000 individual people living on Earth.

This scenario is supported by genetic evidence found in the genomes of people alive today. The DNA suggests that modern humans spread into separate regions around 100,000 years ago and then shortly after that experienced what scientists call a genetic ‘bottleneck’: an event that leads to a large decline in population sizes. Whether this apparent reduction in human population size resulted from the Toba supereruption or some other factor is heavily debated.

To piece together what happened 74,000 years ago, scientists can analyse the tephra ejected from the volcanic eruption itself. They can trace the layers of tephra across the landscape both visually and chemically

Microscopic volcanic glass called ‘cryptotephra’ travels the farthest, making it important for understanding the true extent of an eruption. Because cryptotephra is not visible to the naked eye, it can be really challenging to identify. Researchers carefully separate out the tiny glass shards by sifting through the dirt and using a micromanipulator, a tool that can pick up and move microscopic grains.

Every volcanic eruption has a unique chemistry, which scientists can use to determine which eruption a particular sample of volcanic material originated from. For instance, tephra from one eruption might have more iron in it compared to tephra from another eruption. With this knowledge, scientists can begin to understand how large past eruptions were and who they directly affected.

Once researchers identify a tephra or cryptotephra layer, the next step is to look closely at what is preserved in the archaeological record before and after that eruption. In some cases, people change their behavior after an eruption, such as using a new stone tool technology or eating something different. Sometimes, people even abandon a site, leaving no trace of human activity after a catastrophic event.

Given the size and intensity of the Toba supereruption, it almost seems inevitable that humans across the globe suffered immensely. However, most archaeological sites tell a story of resilience.

In places such as South Africa, humans not only survived this catastrophic event but thrived. At archaeological site Pinnacle Point 5-6, evidence of cryptotephra from Toba shows that humans occupied the site before, during and after the eruption. In fact, human activity increased and new technological innovations appeared shortly after, demonstrating humans’ adaptability.

This situation was not restricted to South Africa. Similar evidence is also preserved at archaeological site Shinfa-Metema 1 in Ethiopia, where cryptotephra from Toba was present in layers that also preserve human activity. Here, past humans adapted to changes in the local environment by following seasonal rivers and fishing in small, shallow waterholes present during long dry seasons. Around the time of the Toba supereruption, humans in this region also adopted bow-and-arrow technology. This behavioral flexibility allowed people to survive the intense arid conditions and other potential effects of the Toba supereruption.

Through the years, archaeologists have found similar results at many other sites in Indonesia, India and China. As the evidence accumulates, it appears that people were able to survive and continue to be productive after the Toba mega eruption. This suggests that this eruption might not have been the main cause of the population bottleneck originally suggested in the Toba catastrophe hypothesis.

While Toba might not help scientists understand what caused ancient human populations to plummet to 10,000 individuals, it does help us understand how humans have adapted to catastrophic events in the past and what that means for our future.

Source : The Conversation, space.com, via Yakoo News..

Toba (Sumatra / Indonésie) : Nouvelle approche de l’éruption // New approach to the eruption

Plusieurs études ont été faites à propos de la super éruption du Toba à Sumatra (Indonésie) il y a 75 000 ans. Les scientifiques ont estimé que l’événement a été 5 000 fois plus puissant que l’éruption du Mont St. Helens en 1980. L’éruption a provoqué un hiver volcanique de six à dix ans à l’échelle de la planète et probablement un épisode de refroidissement de 1 000 ans.

Dans un article publié le 27 février 2020, j’expliquais que dans les années 1990, plusieurs scientifiques pensaient que l’éruption avait été suffisamment puissante pour anéantir la plupart des premiers humains vivant à l’époque, ralentissant ainsi l’extension de l’humanité.

En 1993, la journaliste scientifique Ann Gibbons a expliqué qu’un goulot d’étranglement de la population s’est produit dans l’évolution de l’espèce humaine il y a environ 70 000 ans, et elle a avancé l’hypothèse selon laquelle cela était dû à l’éruption. Un géologue de l’Université de New York et un volcanologue de l’Université d’Hawaii sont allés dans le sens de cette hypothèse..

En 1998, la théorie du goulot d’étranglement a été confirmée par un anthropologue de l’Université de l’Illinois.

Selon une étude publiée en février 2020 dans la revue Nature Communications, la situation n’a peut-être pas été aussi désastreuse qu’on ne le pensait auparavant. En effet, il existe des preuves que l’Homo sapiens migrait avant, pendant et après l’éruption. Des chercheurs qui ont travaillé sur le site de Dhaba dans la vallée de la rivière Middle Son dans le centre de l’Inde ont découvert des preuves révélant que les humains ont occupé le site de manière continue au cours des 80 000 dernières années. La découverte d’outils en pierre a prouvé que l’Homo sapiens vivait en Asie plus tôt qu’on le pensait. Le fait que ces ensembles d’outils n’aient pas disparu au moment de la super éruption de Toba, ou aient changé de façon spectaculaire peu de temps après, démontre que les populations ont survécu à la prétendue catastrophe et ont continué à créer des outils pour modifier leur environnement.

Cependant, les auteurs de l’étude affirment cette situation n’a pas eu des effets durables. Par exemple, les humains qui ont survécu à cet événement ne se sont pas suffisamment développés au point de contribuer au pool génétique actuel. Ils ont probablement été confrontés à d’autres défis et à la période glaciaire qui a suivi l’éruption.

Une nouvelle étude publiée en 2021 par des chercheurs de l’Institut Max Planck de chimie et d’autres structures scientifiques apporte un éclairage nouveau sur les effets de l’éruption sur les populations.

Ces scientifiques confirment que le Toba a longtemps été présenté comme la cause du goulot d’étranglement de la population. Toutefois, les premières études portant sur les variables climatiques (températures et précipitations) n’ont fourni aucune preuve concrète d’un effet dévastateur sur l’humanité.

Les auteurs de la dernière étude insistent sur le rôle joué par le rayonnement ultraviolet (UV). Ils font remarquer que, sous les tropiques, le rayonnement UV proche de la surface est le facteur d’évolution le plus déterminant. Les grandes éruptions volcaniques émettent des gaz et des cendres. Cela crée une couche d’aérosols qui bloque la lumière du soleil dans la stratosphère et entraîne un refroidissement à la surface de la Terre. Cet «hiver volcanique» a de multiples conséquences, tels que des océans plus froids, des événements El-Niño plus longs, des mauvaises récoltes et des maladies.

En temps normal, la couche d’ozone empêche des niveaux élevés et nocifs de rayonnement UV d’atteindre la surface de la Terre. Lorsqu’un volcan libère de grandes quantités de SO2, le panache volcanique qui en résulte absorbe le rayonnement UV mais bloque la lumière du soleil. Cela limite la formation d’ozone, crée un trou dans la couche d’ozone et augmente la nocivité des UV.

L’équipe scientifique a examiné les niveaux de rayonnement UV après l’éruption du Toba à l’aide du modèle climatique ModelE développé par le Goddard Institute for Space Studies de la NASA pour simuler les effets possibles d’éruptions de puissances différentes.

Leur modèle montre que le nuage de SO2 émis par le Toba a fait chuter le niveau d’ozone de la planète dans des proportions allant jusqu’à 50 %. Ils ont également constaté que les effets sur l’ozone étaient significatifs, même dans des scénarios d’éruptions mineures.

Il semble indéniable que les risques induits par un rayonnement UV plus élevé sur la santé ont eu un impact sur la survie de la population. Les effets du rayonnement UV ont probablement été comparables aux conséquences d’une guerre nucléaire. Dans une telle situation, les rendements des cultures et la productivité marine chutent en raison des effets de stérilisation des UV. Sortir sans protection contre les UV provoque des lésions oculaires et des brûlures par le soleil en moins de 15 minutes. Au fil du temps, les cancers de la peau et les dégâts causés à l’ADN ont probablement entraîné une chute de la démographie.

Source : The Independent.

——————————————

Several studies have been made about the super eruption of Mt Toba  in Sumatra (Indonesia) 75,000 years ago. The explosive event was estimated to be 5,000 times more massive than the 1980 Mount St. Helens eruption. Researchers explained that rhe event caused a global volcanic winter of six to ten years and possibly a 1,000-year-long cooling episode.

In a post released on February 27th, 2020, I explained that in the 1990s, several scientists suspected the eruption had been large enough to wipe out a majority of early humans living at the time, slowing down the spread of humanity.

In 1993, science journalist Ann Gibbons explained that a population bottleneck occurred in human evolution about 70,000 years ago, and she suggested that this was caused by the eruption. A geologist of New York University and a volcanologist of the University of Hawaii supported her suggestion.

In 1998, the bottleneck theory was further developed by an anthropologist of the University of Illinois.

According to a study published in February 2020 in the journal Nature Communications shows that the situation may not have been as terrible as previously thought. Indeed, there is evidence that Homo sapiens were migrating before, during and after the eruption. Researchers investigating a site called Dhaba in Central India’s Middle Son River Valley uncovered evidence revealing that humans have occupied the site continuously for the last 80,000 years. The discovery of stone tools suggested that Homo sapiens were living in Asia earlier than expected. The fact that these toolkits did not disappear at the time of the Toba super-eruption, or change dramatically soon after, indicates that human populations survived the so-called catastrophe and continued to create tools to modify their environments.

However, the authors of the study say that this was not a lasting legacy. For example, the humans who survived this event did not thrive enough to the point that they contributed to the current gene pool. They likely suffered due to other challenges and the glacial period that followed the eruption.

A recent study published in 2021 by researchers at the Max Planck Institute for Chemistry and other scientific structures brings a new light to the effects of the eruption on the populations.

They explain that Toba has long been posited as a cause of the bottleneck, but initial investigations into the climate variables of temperature and precipitation provided no concrete evidence of a devastating effect on humankind. The authors of the study point out that, in the tropics, near-surface ultraviolet (UV) radiation is the driving evolutionary factor. Large volcanic eruptions emit gases and ash, which create a sunlight-blocking aerosol layer in the stratosphere, causing cooling at the Earth’s surface. This “volcanic winter” has multiple knock-on effects, such as cooler oceans, prolonged El-Nino events, crop failures and disease. The ozone layer prevents high levels of harmful UV radiation from reaching the surface. When a volcano releases vast amounts of SO2, the resulting volcanic plume absorbs UV radiation but blocks sunlight. This limits ozone formation, creating an ozone hole and heightening the chances of UV stress.

The scientific team examined UV radiation levels after the Toba eruption using the ModelE climate model developed by NASA’s Goddard Institute for Space Studies to simulate the possible after-effects of different sizes of eruptions.

Their model suggests the Toba SO2 cloud depleted global ozone levels by as much as 50 per cent. They also found the effects on ozone were significant, even under relatively small eruption scenarios.

The resulting health hazards from higher UV radiation at the surface would have significantly affected human survival rates. The UV stress effects could be similar to the aftermath of a nuclear war. For example, crop yields and marine productivity would drop due to UV sterilization effects. Going outside without UV protection would cause eye damage and sunburn in less than 15 minutes. Over time, skin cancers and general DNA damage would have led to population decline.

Source: The Independent.

Source : NASA

Les populations après l’éruption du Toba (Indonésie) // Populations after the Toba eruption (Indonesia)

Il y a 75 000 ans, une super éruption a secoué le Mont Toba à Sumatra (Indonésie), sur le site occupé par le Lac Toba d’aujourd’hui. Ce fut l’une des plus puissantes éruptions sur Terre. Les chercheurs expliquent que cet événement a provoqué un hiver volcanique de six à dix ans à l’échelle de la planète et un probable épisode de refroidissement de 1000 ans.
Dans les années 1990, plusieurs scientifiques ont suggéré que l’éruption avait pu être suffisamment importante pour anéantir la majorité des premiers humains vivant à l’époque, ralentissant ainsi l’extension de l’humanité. En 1993, la journaliste scientifique Ann Gibbons a expliqué qu’un « goulot d’étranglement de la population » s’était produit dans l’évolution de l’espèce humaine il y a environ 70 000 ans, et elle a avancé l’hypothèse selon laquelle cela était dû à l’éruption. Un géologue de l’Université de New York et un volcanologue de l’Université d’Hawaï sont allés dans le sens de cette hypothèse. En 1998, la théorie du « goulot d’étranglement » a été confirmée par un anthropologue de l’Université de l’Illinois.

Selon une nouvelle étude qui vient d’être publiée dans la revue Nature Communications, il existe des preuves que des Homo sapiens migraient avant, pendant et après l’éruption.
Comme écrit précédemment, l’éruption explosive, que l’on estime 5000 fois plus puissante que celle du Mont Saint-Helens en 1980, aurait créé un hiver volcanique avec un impact sur la propagation l’espèce humaine à cette époque. Si tel était le cas, l’événement aurait anéanti les humains présents, leurs ancêtres et les populations animales à travers l’Asie. La nouvelle étude montre que la situation n’a peut-être pas été aussi désastreuse.
Des chercheurs qui ont travaillé sur le site de Dhaba dans la vallée de la rivière Middle Son, dans le centre de l’Inde, ont découvert des preuves que les humains occupaient le site de manière permanente depuis 80 000 ans. Les outils en pierre trouvés sur le site sont par ailleurs semblables à ceux associés aux êtres humains du Middle Stone Age* en Afrique et même en Australie, ce qui laisse supposer qu’ils ont tous été forgés pendant la migration d’Homo sapiens. La découverte des outils montre également que les Homo sapiens vivaient en Asie plus tôt qu’on le pensait. Le fait que ces ensembles d’outils n’aient pas disparu au moment de la super éruption du Toba, ou aient changé de façon spectaculaire peu de temps après cet événement, démontre que les populations ont survécu à la soi-disant catastrophe et ont continué à créer des outils pour modifier leur environnement.
La découverte des outils met en évidence la résistance et la ténacité des communautés de chasseurs-cueilleurs qui ont su s’adapter malgré les bouleversements subis par leur environnement après l’un des plus grands événements volcaniques des deux derniers millions d’années.
Cependant, cette situation n’a pas eu des effets à long terme. Ainsi, les humains qui ont survécu à l’éruption ne se sont pas suffisamment développés pour pouvoir contribuer au pool génétique actuel. Ils ont probablement été confrontés à d’autres défis et à la période glaciaire qui a suivi l’éruption.
Les résultats de la dernière étude apportent une nouvelle lumière sur l’arrivée des humains en Inde ; en effet, jusqu’à présent, aucun reste humain de cette période n’a été retrouvé dans la région.
Des études récentes indiquent que les humains tels que nous les connaissons auraient migré d’Afrique il y a entre 52 000 et 70 000 ans. Les fossiles et les outils en pierre commencent à nous montrer où et quand  ils se sont retrouvés, avec en particulier une présence humaine en Chine avant 80000 ans, en Asie du Sud-Est entre 63000 et 73000 ans, ainsi qu’en Australie il y a 65000 ans. L’Australie marque la fin de «l’arc sud» de la dispersion de la migration, ce qui – selon l’étude – signifie que l’Homo sapiens se trouvait auparavant en Asie du Sud. «La localité de Dhaba constitue un point de liaison important entre des régions avec une archéologie similaire à l’est et à l’ouest.»
Source: Presse scientifique américaine.

* L’expression Middle Stone Age désigne un ensemble d’industries lithiques préhistoriques trouvées en Afrique australe et orientale, plus ou moins contemporaines des industries du Paléolithique moyen identifiées en Afrique du Nord, en Europe, et en Asie.

————————————————

75,000 years ago, a super eruption shook Mount Toba in Sumatra (Indonesia), at the site of today’s Lake Toba. It was one of the Earth’s largest known eruptions. Researchers explained that rhe event caused a global volcanic winter of six to ten years and possibly a 1,000-year-long cooling episode.

In the 1990s, several scientists suspected the eruption had beenlarge enough to wipe out a majority of early humans living at the time, slowing down the spread of humanity. In 1993, science journalist Ann Gibbons explained that a population bottleneck occurred in human evolution about 70,000 years ago, and she suggested that this was caused by the eruption. A geologist of New York University and a volcanologist of the University of Hawaii supported her suggestion. In 1998, the bottleneck theory was further developed by an anthropologist of the University of Illinois.

According to a new study just published in the journal Nature Communications, there is evidence that Homo sapiens were migrating before, during and after the eruption.

As I put it before, the explosive event, which was estimated to be 5,000 times more massive than the 1980 Mount St. Helens eruption, is thought to have created a volcanic winter that impacted the spread of ancient humans. If true, this would have devastated humans, human ancestors and animal populations across Asia. However, the new study shows that the situation may not have been that dire.

Researchers investigating a site called Dhaba in Central India’s Middle Son River Valley uncovered evidence revealing that humans have occupied the site continuously for the last 80,000 years. Stone tools found at the site are also similar to those associated with Middle Stone Age* humans in Africa and even Australia, suggesting that they were all forged by migrating Homo sapiens. The discovery of the tools also suggests that Homo sapiens were living in Asia earlier than expected. The fact that these toolkits did not disappear at the time of the Toba super-eruption, or change dramatically soon after, indicates that human populations survived the so-called catastrophe and continued to create tools to modify their environments.

The discovery of the tools showcases the tenacity of hunter-gatherer communities who adapted despite changes in their environment after one of the largest volcanic events to occur during the last two million years.

However, this was not a lasting legacy. For example, the humans who survived this event did not thrive enough to the point that they contributed to the current gene pool. They likely suffered due to other challenges and the glacial period that followed the eruption.

The findings have a larger implication for the arrival of humans in India because so far no human remains from this time period have been recovered in the area.

Recent studies suggest that modern humans migrated from Africa between 52,000 to 70,000 years ago. Fossil and stone tool evidence is beginning to show where they ended up and when, including a human presence in China before 80,000 years ago, Southeast Asia between 63,000 and 73,000 years ago, as well as Australia by 65,000 years ago. Australia marks the end of the “southern arc” of the migration dispersal, meaning that Homo sapiens were in South Asia beforehand, according to the study. “The Dhaba locality serves as an important bridge linking regions with similar archeology to the east and west.”

Source: U.S. scientific press.

The Middle Stone Age was a period of African prehistory between the Early Stone Age and the Later Stone Age.  It is generally considered to have begun around 280,000 years ago and ended around 50–25,000 years ago.

Site de l’éruption du Toba vu depuis l’espace (Source: NASA)