Lecture 6/ Chapter 6

Report 7 Downloads 631 Views
Lecture 6/ Chapter 6 The first hominins

What’s a hominin?

Sub family –  always ends with the nae  Ponginae – Orangutans  Mosaic Evolution – Fossil data often shows different collections of primitive and derived  characters  Cranial and Dental morphologies:  Increase in the size of the brain and a decrease in the size of  the face and dentition.  •

A phylogenetic species is one encompassing the smallest set of organisms that share a  common ancestor and can be distinguished from other such set of organisms



Hominini: tribe within the homininae comprising humans, chimpanzees, and our most  recent common ancestors

Morphological trends in hominin evolution •

Reviewing morphological trends in hominin evolution is important for two reasons: 1. We need to understand what features contributed to an adaptive radiation of  hominins at a time when contemporaneous fossil apes were disappearing 2. We need to understand that there is no singular feature that resulted in the  biological evolution of human beings



Mosaic evolution: the evolution at different rates of various related or unrelated features  within a lineage or clade



Bipedalism: habitual upright locomotion on two feet

Cranial and dental morphologies



Robust: physically strong durable



The earliest hominins have small molars with thin enamel, larger canines



The earliest species in our genus homo evolved a large, globular cranium, a more gracile,  slight, slender, jaw and smaller teeth

Increased brain size  •

Increased brain size is relative to the social group.



A better measure of intelligence may lie in the number of neurons and the speed at which  they communicate



Human brain occupies 2% of our body mass, consumes about 20% of our total  metabolism



Thy hypotheses formulated by evolutionary anthropologists for increased brain size falls  into three categories: 1. Ecological: improved ability to hunt or forage food 2. Epiphenomenal: increased body size resulted in a concomitant increase in brain  size 3. Socialization: to deal with increasing complexity of social organization

Bipedalism  Feature

Bipedal Hominins

Quadrupedal Apes

Foramen magnum

Located anteriorly

Located posteriorly

Spinal curvature

Dual

Singular

Pelvis shape

Shorter, broader

Longer, narrower

Femur length

Longer

Shorter

Knee orientation

Valgus (adducted)

Straight

Foot shape

Narrower

Broader

Hallux (“big toe”) placement

Non­opposable

Opposable



Longtitunal arch – Bipeds have this



Adducted: toward the midline of the body



Three most plausible hypothesis for bipedalism:

1. Feeding posture hypothesis: early hominins were pre­adapted to an upright  posture 2. Behavioural theory: to improve the ability of males to carry food resources to  their mates and offspring 3. Thermoregulatory theory: improve heat dissipation 

The knees of A. afarensis are more like the knees of modern humans than the knees  of chimpanzees. Consider the lower end of the femur, where it forms one side of the  knee joint. In chimpanzees, this joint forms a right angle with the long axis of the  femur. In humans and australopithecines, the knee joint forms an oblique angle,  causing the femur to slant inward toward the centerline of the body. This slant causes 

the knee to be carried closer to the body’s centerline, which increases the efficiency  of bipedal walking. In apes the femur is very closer to 90 degrees. 

BIPEDALITY The pelvis of A. afarensis resembles the modern human pelvis more than the  chimpanzee pelvis. Notice that the australopithecine pelvis is flattened and  flared like the modern human pelvis. These features increase the efficiency of  bipedal walking. The australopithecine pelvis is also much wider and narrower  than that of modern humans. Some anthropologists believe these differences  indicate that australopithecines did not walk the same way as modern humans  do.



Pelvis is longer in the chimps compared to humans.  Orientation of the pelvis is also  different in chimps compared to humans 



Length of the limb (arms) is longer in chimps than humans.

A schematic diagram of the lower body at the point of the stride in which all of the weight is on  one leg. Body weight acts to pull down through the centerline of the pelvis. This creates a torque,  or twisting force, around the hip joint of the weighted leg. (a) If this torque were unopposed, the  torso would twist down and to the left. (b) During each stride the abductor muscles tighten to  create a second torque that keeps the body erect. Three different gluteus muscles ­  (your behind) Why did apes go from quadrupeds to bipeds? ( million dollar question) 3 Theories on Evoultion  1)Feeding posture –  eating leaves 2)Behaviour – avoiding predators , it allows to use tools. 3) Thermoregulation – Less solar radiation  Bipedal locomotion helps an animal living in warm climates to keep cool by reducing the amount  of sunlight that falls on the body, by increasing the animal’s exposure to air movements, and by  immersing it in lower­temperature air.

Finding and estimating the age of fossil hominins



Breccia: a coarse grained rock composed of angular fragments of pre­existing rocks



Dating is critical in determining a chronological framework for the hominins



There is a strong interest in determining the oldest evidence for hominins and their  material remains



There are two categories of dating methods: relative and absolute

Relative dating •

Involve determining whether a fossil or the sediment it is buried in is younger or older  than another fossil or sediment



Stratigraphy: the study of vertical sequence of rock layers, the oldest and one of the best  relative dating methods (high energy or low energy deposits ) low energy deposits are  useful because high energy deposits can break up the fossils.



Palynology: study of fossilized pollen



Biostratigraphy: study of fossilized animals in vertical sequence of rock layers

Absolute dating •

Provides a direct age listed in years before present (bp), with present referring to the year  1950



Radioactive decay: the process of a material giving off particles to reach stable state.   When they decay it decay into argon gas.  If you the rate it does that, then you can  estimate how old is the fossil. 



Potasium dating 1.4 bilion years of half life



Pottasium – argon dating can be dated to really old fossils, such as millions of years ago.  Very useful.

Transitional forms: advanced apes or primitive hominins? Sahelanthropus tchadensis •

 foramen magnum under the cranium (suggesting bipedality), flat face (more Homo­like),  but small ape­like cranial capacity, and ape­like occipital region. Strangely large brow  ridge. Environment: lush woodland



The oldest known transitional hominin



320­380 cc

Orrorin tugensis •

femur morphology suggest bipedal locomotion, small molars with thick enamel (Homo­ like). Environment: mixed woodland­savanah



Is important because it may represent the earliest and first bipedal hominin

Ardipithecus ramidus and ardipithecus kadabba •

foramen magnum under the cranium (suggesting bipedality), smaller canines, no canine  sharpening on the lower third premolars (Homo­like), the base of the skull is more  pneumatized (ape­like). Environment: forest



Teeth have thin enamel, canines have reduced dimorphism

Kenyathropus platyops •

Thick enamel

Australopithecines -

East African fossils and South African fossils

Gracile  •

Ardipithecus ramidus (4.4 mya)  ­ One of the oldest fossil



Australopithecus afarensis (4.3­3.0 mya)



Australopithecus anamensis (4.2­3.9)



Kenyanthropus platyops (3.5 mya)



Australopithecus africanus (3.0­2.3 mya)



Australopithecus garhi (2.5 mya)

Robust  Paranthrpous aethiopicus 2.7 – 2.3 mya Paranthropous boisei ( 2.2 – 1.2 mya) Paranthropous robustus (2 – 1 mya) 

(Need to know the dates and cc): L



Australopithecus anamensis: large molars with thick enamel, Partial tibia provides  strong evidence for bipedality..(Cranial capacity unknown)



Australopithecus afarensis: small brain (450 cc), intermediate U­parabolic dental arcade,  diastema, medium­sized canines, flared and pneumatized cranial bases (primitive traits),  subnasal prognathism



Australopithecus africanus: slightly larger brains than A. afarensis, less pneumatized  cranial base, less subnasal prognathism. (460 cc), 



Paranthropus robustus (South Africa): large post­canine dentition, broad facial  architecture, small sagittal crest, large deep mandibles. (530 cc), 



Paranthropus boisei (East Africa) even LARGER post­canine dention, dished­shaped  face. (490 cc), 



Paranthropus aethiopicus (East Africa): Much like boisei but more prognathic with  larger temporalis muscles and sagittal crest. CHEWING MACHINES! (415 cc)

Australopithecines: the first ‘real’ hominins •

Relative small canines and incisors, and lack sectorial premolar



Sectorial premolar: first lower premolar with a shearing edge for the upper canine



Adept tree climbers

Australopithecus anamensis •

Parallel dental arch



Is the earliest evidence for bipedalism in definitive hominins

Australopithecus afarensis



410 cc



Sagittal crest: a lengthwise ridge of bone along the top of the skull where strong  chewing muscles attach to the top of the skull



Nuchal crest: a horizontal ridge of bone where large neck muscles attach to the back of  the skull



Has the valgus knee of a habitual biped

Australopithecus africanus



458 cc



Shallower snout, smaller canines, broader incisors, and smaller molars and premolars



Lacks nuchal and sagittal crest

Australopithecus garhi •

Prognathic lower face and procumbent incisors

Australopithecus aethiopicus 

  •

Hyper­robust hominin



Large face, large cheek bone, very large sagittal and nuchal crest, and enormous teeth

Australopithecus boisei



Hyper­robust



498 cc



Small anterior and large posterior teeth, sagittal and nuchal crest

Australopithecus robustus •

563 cc



Has small anterior and large posterior teeth



Has sagittal and nuchal crest

The cranium of A. afarensis possesses a number of primitive features, including a small brain,  a shallow jaw joint, a pneumatized cranial base, and subnasal prognathism in the face. Pneumatized – air pockets – looks like a Aero chocolate bars 

The teeth and jaws of A. afarensis have several features that are intermediate between those  of apes and modern humans. (a) The dental arcade is less U­shaped than in chimpanzees, but  less parabolic than in modern humans.

In these two skulls—of (a) P. aethiopicus and (b) a modern human—the area of attachment of  the temporalis muscle is shown in red.

Gracile and robust Australopithecines •

Australopithecus are divided into two morphological groups:

1. Gracile: includes Australopithecus afarensis and africanus 

Thinner bones



Smaller teeth

2. Robust: includes Australopithecus aethiopithecus, Australopithecus boisei, and  Australopithecus robustus 

Thicker skull bones and large teeth



Temporal fossa: a large space between the eye orbit and the cheek bone