Машинное обучение показало, как предки пшеницы и ячменя вымирали от потепления

Долгое время считалось, что колыбелью земледелия был так называемый Золотой треугольник на стыке Турции и Сирии. Гипотеза строилась на том, что дикие предки культурных растений растут там сегодня, а потепление, наступившее после ледникового периода (в начале голоцена), позволило им захватить новые территории, создав изобилие для древних собирателей.

Однако эта теория игнорировала тот факт, что климат 12 тысяч лет назад радикально отличался от современного. Ученые решили проверить, действительно ли родина земледелия находилась там, где мы привыкли ее искать.

Авторы исследования, опубликованного в журнале Open Quaternary, применили метод экологического моделирования ниш в сочетании с прогнозированием назад во времени.

Сначала они обучили алгоритм Random Forest на современных данных, связав места обитания 65 видов растений (предков пшеницы, ячменя, чечевицы и других) с нынешними климатическими условиями. Затем в модель загрузили палеоклиматические симуляции трех древних эпох — от позднего плейстоцена до раннего голоцена. Это позволило компьютеру предсказать, где эти растения физически могли выжить при температурах и влажности того времени. Полученные карты сравнили с реальными находками семян на археологических раскопках.

Моделирование показало, что переход от ледникового периода к теплу сопровождался не расцветом, а сокращением пригодных для жизни зон для большинства диких злаков. Их ареалы уменьшились в среднем на 25%. Растения, адаптированные к холоду и сухости плейстоцена, плохо переносили потепление и отступали в рефугиумы (убежища).

Главным таким убежищем оказался Левант (территория современных Израиля, Палестины и Иордании). Именно там сохранилось максимальное биоразнообразие диких злаков. А вот Золотой треугольник на севере потерял свое значение в модели, потому что условия там стали неподходящими для большинства видов. Исключением оказались только дикий нут и рожь, которые сохранили северный ареал, что объясняет их более позднюю историю одомашнивания.

Также модель показала интересные результаты по Кипру. Считалось, что агрокультуру туда завезли люди с материка, но, согласно расчетам, дикая пшеница и ячмень могли расти на острове естественным образом. Это меняет представления о путях неолитизации региона.

Исследование переворачивает логику возникновения сельского хозяйства. Оно могло возникнуть не от хорошей жизни и изобилия, а как реакция на кризис. Привычные источники пищи начали исчезать под давлением климата. Древним людям пришлось взять их под защиту и начать культивировать, чтобы выжить.