Resumen del tema
Cuando los paleoantropólogos intentan comprender las causas de la aparición o desaparición de las distintas especies de homínidos, o se interesan por explicar su distribución geográfica, las causas de sus desplazamientos o por ciertas peculiaridades anatómicas que pueden responder a adaptaciones, tienen muy presente las variaciones que ha sufrido el clima en los últimos millones de años. En esta unidad, nos centraremos en los cambios de los 2 últimos millones de años, periodo bautizado como Cuaternario y que ha supuesto el escenario de la culminación de la evolución humana. En este momento y desde hace 10.000 años vivimos en una época cálida, llamada Holoceno, aunque durante este período no todo el tiempo el clima ha sido absolutamente uniforme. Sin embargo, las pequeñas oscilaciones del clima son insignificantes comparadas con los grandes cambios climáticos en los que se enmarca la evolución humana en los últimos dos millones de años. En ese dilatado período se confirma una tendencia (que alcanza nuestros días) de enfriamiento del planeta unido a una disminución promedio de las precipitaciones. Estos fenómenos no tuvieron lugar de manera lineal, sino que fueron marcando oscilaciones, también denominados ciclos climáticos. En éstos se distinguen las fases de máximo frio, que hemos denominado glaciaciones, a las que le suceden las fases cálidas llamadas interglaciares.    

Estas oscilaciones climáticas no incidieron de igual manera en todo el planeta, sino que han dependido de la latitud. Así las áreas alejadas del Ecuador, escenario geográfico que ha protagonizado gran parte de la evolución humana, fueron las más influenciadas por estos ciclos extremos. El hemisferio sur no ha experimentado glaciaciones como tales, porque la Antártida está aislada de las demás masas continentales. El Cuaternario y sus glaciaciones periodicas (especialmente extremas en el último millón de años) han sido testigo de la salida de los primeros seres humanos fuera de África. La posterior expansión de éstos homínidos por Europa y Ásia (Eurasia) dando lugar a diferentes formas humanas, según procesos de especiación, viene siendo objeto de estudio por los prehistoriadores y paleoantropólogos

Clima y adaptaciones de fauna y flora 
El clima de una región está co-determinado por una gran cantidad de factores tales como la latitud, la orografía y la circulación de las corrientes oceánicas y atmosféricas. En consecuencia, no es posible deducir teóricamente sus variaciones aplicando un modelo ideal al pasado; los climas del pasado deben inferirse directamente a partir de datos fósiles. Para ello, los científicos utilizan tres vías de aproximación: las variaciones de floras y faunas, deducidas a partir de los fósiles; la sedimentología; y el estudio de las variaciones entre determinados isótopos del oxígeno. 

El clima influye de dos formas en la fauna que vive en ella: En primer lugar, sobre su anatomía y fisiología, que deben estar adaptadas a las condiciones ambientales (como la temperatura, humedad, o insolación). La relación entre el volumen y la superficie depende del tamaño del animal ya que el volumen es función cúbica de la longitud, mientras que la superficie es función cuadrática. En consecuencia, en dos animales de la misma forma, el volumen del mayor será proporcionalmente más grande. La relación superficie/volumen es crucial para los seres vivos en el caso de la economía térmica. Una relación superficie/volumen alta (es decir más superficie en relación con el volumen) favorece la pérdida de calor, mientras que la situación contraria (menor superficie en relación con el volumen) posibilita la retención de calor. Así, animales similares que viven en distintas latitudes presentan variaciones en su tamaño o en su forma para favorecer la pérdida o la retención del calor corporal, según las conocidas reglas de Bergman y de Allen. 
                              
La relación entre el volumen y la superficie depende del tamaño del animal: El volumen es función cúbica de la longitud, mientras que la superficie es función cuadrática. Si dos animales presentan la misma forma, el volumen del mayor será proporcionalmente más grande. En la figura se representan la longitud (L), volumen (V), área (A) y relación área-volumen (A/V) para varios cubos. Se comprueba como en el cubo grande, con una superficie relativamente menor se encierra un mayor volumen.
 
También los animales adquiren diferentes pelajes según el tipo de condiciones climáticas, pero en estos casos no es facil detectar estas aclimataciones debido a las limitaciones de la fosilización. No obstante en circunstancias muy especiales se han encontrado ciertos especímenes "momificados" que proporcionan información de este tipo. 
                          
El mamut lanudo (Mammuthus primigenius) es una de las pocas especies que aparece frecuentemente "momificado", y por tanto aporta mucha información que normalmente no fosiliza, (como el pelaje o el contenido estomacal). Su extraordinaria preservación se debe a que sus restos se conservan en el permafrost (suelo helado), que actúa como un congelador.

Respecto a la flora, Los factores climáticos influyen decisivamente en el tipo de cubierta vegetal de una región, lo que acota el tipo de recursos de los consumidores primarios y determina factores tales como el tipo y cantidad de refugios ante los depredadores. En suma, no es lo mismo vivir en la taiga, en la tundra, en la selva o en la sabana.   

Como ya se ha comentado, el clima determina la fauna y flora de una región, de modo que determinadas especies vegetales y animales solo viven, en la actualidad, en zonas con específicas condiciones ambientales. Por ejemplo, los abedules y hayas viven en climas frescos, mientras que los olivos y adelfas lo hacen en otros templados. De la misma manera, los renos, mamuts y rinocerontes lanudos son indicadores de frío, mientras que los hipopótamos, macacos y puercoespines lo son de ambientes cálidos. Dicho de otra manera, el estudio de las condiciones ambientales del pasado se aborda mediante el principio de actualismo: observar la distribución actual de las especies para inferir las condiciones ambientales en que vivieron estas especies o especies similares. No obstante, es preciso ser muy cuidadoso, porque hay especies que hoy día están confinadas en lugares muy concretos del planeta, pero que en el pasado tuvieron áreas de distribución más amplias (los leones o las hienas). Solo aquellas especies, animales y vegetales, de las que se sabe con certeza que están ligadas a determinadas condiciones ambientales, pueden usarse en las reconstrucciones paleoambientales.   

De este modo, la aparición o extinción de las distintas especies de homínidos, así como determinadas adaptaciones de cada una, puede relacionarse con los climas del pasado. Pero para ello es preciso saber cuáles fueron estos climas, que no fueron los mismos que hoy día, ya que han sufrido variaciones a lo largo del tiempo. 

Los sedimentos 
El estudio de los sedimentos de un yacimiento (o sedimentología) también ayuda en las reconstrucciones paleoambientales, porque las distintas condiciones climáticas favorecen la formación de sedimentos distintos. Así, por ejemplo, cuando hace mucho frío, el agua de lluvia que se filtra por las grietas de la rocas se congela y aumenta su volumen, actuando como una cuña que parte las rocas en bloques (figura 4.1.3). Para que este fenómeno tenga lugar es preciso que las heladas sean muy intensas y prolongadas. De modo que si en el interior de una cueva nos encontramos un nivel de grandes bloques, podemos suponer que se formó en una época fría. Por el contrario, en las épocas cálidas, predomina la deposición de sedimentos finos (arcillas, por ejemplo), debido a que en esas condiciones ambientales se desarrolla una cubierta vegetal muy tupida que altera intensamente la roca madre y produce gran cantidad de ese tipo de sedimentos. También en este caso, los científicos han de ser cautos, ya que además de la temperatura influyen otros factores atmosféricos como son la pluviosidad. Además en la formación de un yacimiento intervienen otros factores (por ejemplo la velocidad del agua que transporta los sedimentos, que selecciona el tamaño del material que se deposita).
                                                 
Cuando el fío es muy intenso, el agua de lluvia que se filtra por entre las fisuras de las rocas se congela y aumenta su volumen, actuando como una cuña y partiendo las rocas en bloques favoreciendo su disgregación cada vez en rocas menores.
 
Las huellas del frío 
Los sedimentos terrestres del Cuaternario son los relacionados con la acción de los glaciares (morrenas), del aire (sedimentos eólicos) y de la dinámica fluvial (terrazas).   

Las morrenas pueden ser frontales, laterales y de fondo, y como resultado de la acción de estos depósitos hoy existen una serie de lagunas en montañas como los Pirineos, Cordillera Cantábrica y Central y Sierra Morena. En estas montañas son también identificables valles de morfología glaciar, con sección transversal en forma de U, característica del modelado glaciar como el de la figura
                          
En la vertiente cantábrica, la glaciación ocupó la cabecera de varios ríos, como el Asón, originando formas de valle características y depositando acumulaciones de morrena cuyos retazos jalonan la zona de cabecera hasta la cota de 600 m. 

En las condiciones secas y esteparias, y con vientos de dirección constante, se han depositado polvo y arena, transportados por el viento, a lo largo de cordones de dunas. Este proceso se observa muy bien en diversos lugares de nuestra geografía, como por ejemplo en el Coto de Doñana (Huelva) donde las dunas se formaron durante el Holoceno (última fase del Cuaternario).   

Los sedimentos cuaternarios de las terrazas fluviales son muy frecuentes y están compuestos por limos, arenas y cantos rodados, que se van depositando en las llanuras aluviales, y posteriormente dan lugar a "terrazas colgadas" a diferentes alturas, según los procesos de sedimentación y erosión. Es frecuente encontrar en nuestros ríos varios de estos niveles de terrazas, de las cuales las superiores corresponden a las más antiguas. Las terrazas pueden aparecer también en zonas lacustres como las existentes en la cuenca de Guadix-Baza 
                               
                                         Sección de Zújar en la formación Plio-Pleistocena de la cuenca de Guadix-Baza (Granada).  
Comparando los datos procedentes del estudio de la fauna y flora fósil, junto con los de los análisis sedimentológicos es posible inferir las condiciones climáticas reinantes en el momento de formarse un yacimiento. El siguiente paso consiste en relacionar dicho yacimiento con alguno de los episodios climáticos globales del planeta (de enfriamiento o calentamiento). Para ello, se han establecido escalas paleoclimáticas globales que nos informan de las variaciones térmicas de la superficie de la Tierra en los últimos millones de años. El método para elaborar estas escalas se basa en el estudio de las variaciones en la cantidad relativa de dos isótopos del oxígeno en el agua del mar a lo largo del tiempo, esto lo analizaremos más adelante.
 
Preludio del Cuaternario
Durante el Terciario hubo una serie de eventos tectónicos que dieron lugar a episodios regionales como la acumulación de hielos en la Antártida, el levantamiento del Himalaya, el cierre del istmo de Panamá, el enfriamiento y desertización en áreas intertropicales y la expansión de la savana a expensas de la selva tropical.   

Las glaciaciones Cuaternarias  
La denominación de Cuaternario data del siglo XIX. Fue dado por Desnoyers en 1829, para todas aquellas formaciones recientes, posteriores al Plioceno. Literalmente el término se creó para referirse a los "depósitos no consolidados" como uno de los cuatro tipos de formaciones. Las otras serían:   

Las Primarias: granitos y lavas .  
Las Secundarias: rocas metamórficas.  
Las Terciarias: los estratos consolidados.    

El Cuaternario (periodo geológico que comienza hace casi 2 millones de años) define una Era coincidente con el Pleistoceno (más el Holoceno) mientras que el Terciario engloba el resto del Cenozoico. Excluyendo los últimos 10.000 años que comprenden el Holoceno, Cuaternario y Pleistoceno se usan indistintamente, de hecho el Pleistoceno es a menudo referido como "la edad del hielo" haciendo referencia a las glaciaciones Pleistocenas (o Cuaternarias). El Cuaternario no es considerado como una Era sino como el último periodo de la Era Terciaria. El comienzo del Pleistoceno tiene lugar con la quizá más extensa era glaciar, cuando los homínidos ya poblaban la Tierra.. 

El Cuaternario ha experimentado muchos cambios ambientales, pero ninguno tan dramático e importante como las formaciones de enormes mantos de hielo que crecieron y se retiraron en sucesivos episodios afectando a grandes extensiones terrestres del hemisferio norte. En el Pleistoceno africano no hay cambios climáticos bien definidos pero existen depósitos glaciares que se extienden miles de metros en el Monte Kenya, el Kilimanjaro y el Ruwenzoris desde los actuales límites de glaciar e indican que los cambios climáticos también afectaron en cierta manera los trópicos.
                                                              
Durante el último máximo glacial (entre hace 17.000 y 21.000 años), las temperaturas disminuyeron globalmente, el hielo cubría cerca de un tercio de la superficie terrestre. En Eurasia, casi 3 km de altura de hielo llegaban a lo que hoy es Edimburgo. Hacia el sur conectaba con otra gran masa de hielo en la región de los Alpes, quedando solo un pasillo frío y árido conectando con Europa occidental.
Las Glaciaciones Alpinas
En 1909, Penck y Brückner identificaron una secuencia de cuatro paquetes de sedimento en las laderas de pie de monte en los Alpes. Estos representaban cuatro secuencias de periodos frios, es decir glaciaciones y fueron denominadas como cuatro pequeños afluentes del Danubio al oeste de Munich: Günz, Mindel, Riss y Würm. Hasta hace muy poco tiempo, los yacimientos europeos se correlacionaban con alguno de estos periodos fríos para establecer la edad relativa del yacimiento. Estudios más detallados demostraron posteriormente que a su vez, dentro de cada glaciación se incluían momentos puntuales muy fríos, llamados "picos fríos" o de máximo glaciar (estadios) seguidos de fases menos frías (interestadios). Las glaciaciones se alternan con periodos interglaciares, marcados por un clima más templado, como en el que hoy nos encontramos. Los interestadios e interglaciares se detectaron a partir de múltiples niveles de loess (sedimentos depositados por el viento) que cubrían las morrenas glaciares. Los sedimentos del Eem, el último interglacial (post-Riss y pre-Würm) sugieren condiciones más cálidas que las actuales, con bosques de robles (Quercus) seguidamente reemplazados por abetos (Picea) y otras especies resistentes al frío. La fauna fósil de los interglaciares es también relevante, con elefantes de piel desnuda, macacos y castores, mientras que durante las glaciaciones aparecen renos junto a mamuts y rinocerontes lanudos.. 

En Holanda y Alemania, además se han reconocido las glaciaciones a partir de la geología de la cuenca del Mar del Norte, denominándolas Menap, Elster, Saale y Weichsel y los interglaciares Cromer, Holstein y Eem. Posteriormente, se afinó este estudio, al distinguir en el amplio interglaciar Cromer, al menos cuatro oscilaciones de temperaturas pasando a denominarse todo ese periodo "Complejo Cromeriense": sus cuatro interglaciares se enumeran como I, II, III y IV (siendo el Interglaciar I el más antiguo y el IV el que marca el final de este periodo templado sucediendolo el periodo glaciar Elster.. 

Estas mismas glaciaciones en Norteamérica se han denominado Nebraskan, Kansan, Illinoisian y Wisconsian, mientras que los tres interglaciares son Afton, Yarmouth y Sangamon.. 

En la Península Ibérica, estas glaciaciones no fueron tán extremas pero también dejó su huella el paso de los intensos fríos. Las montañas que estuvieron cubiertas por hielo permanente fueron los Pirineos, Cordillera Cantábrica, Sierra de la Demanda, Cordillera Central, Sierra Nevada y Sierra de la Estella.
                                 
Los procesos glaciares en la Península Ibérica no han sido tan dramáticos como en el resto de Eurasia pero también han dejado huella, alcanzando incluso Andalucía. Aquí se indican las zonas con glaciarismo en la Península Ibérica. 
 
La glaciación más dramática
Durante el último máximo glacial (entre hace 17.000 y 21.000 años), las temperaturas disminuyeron globalmente, el hielo cubría cerca de un tercio de la superficie terrestre. Dado que la Antártida y Groenlandia (que actualmente suman un 97 por ciento del área terrestre ocupada por hielo) están hoy efectivamente cubiertos por hielo, el área adicional cubierta con hielo glaciar reunía principalmente partes del globo hoy libres de hielos. Estas incluyen, la mayor parte de Canadá, grandes áreas de Norteamérica y norte de Europa..  

En Eurasia, un casquete polar de hasta tres kilómetros de altura de hielo se instalaba tan al sur como la región en la que hoy se encuentra Edimburgo. Al descenso hacia el sur del casquete polar conectaba con otra gran masa de hielo depositada en la región de los Alpes, quedando el paso hacia Europa occidental restringido a pequeños pasillos, que además serían fríos y áridos: ambientes de tundra..  

Estos espectaculares avances de los hielos han sido tema de estudio de prehistoriadores, ya que es precisamente Europa la cuna de la Prehistoria. En la Península Ibérica, estudios de glaciarismo tanto en el Sistema Central como en los Picos de Europa, detectan dos pulsaciones importantes. En la primera, los glaciares alcanzaron su máxima extensión y en la segunda se estabilizan a una mayor altitud. Todo sugiere que el primero de los dos momentos corresponde al punto álgido de esta última glaciación, cuando ya no existían los neandertales, y el segundo al final del Pleistoceno. Parece que los neandertales de la Península Ibérica solo llegaron a conocer los fríos máximos en los Pirineos. Fueron posteriormente los hombres de Cro-magnon los que se enfrentaron a los fríos más extremos. 

Las causas de las fluctuaciones climáticas
Hace unos 2,4 millones de años, a las puertas del Cuaternario, habían crecido moderados mantos de hielo en el hemisferio norte. Durante el Cuaternario temprano, en el cron magnético Matuyama, las alternancias de épocas cálidas a frías parecían tener una periodicidad de 41.000 años. Sorprendentemente es la misma que experimenta la fluctuación astronómica que rige la inclinación del eje de rotación de la Tierra. Este fluctúa respecto del plano vertical de su órbita entre 21,5 grados hasta 24,5 grados. Actualmente este eje está desviado unos 23,51 grados respecto a la vertical.. 

La amplitud de las fluctuaciones ambientales registradas en los sedimentos marinos posterior a 0,9 millones de años se incrementa y refleja el crecimiento de la masa de los mantos de hielo durante las fases frías. Además estas oscilaciones se hicieron menos frecuentes con ciclos de unos 100.000 años. Curiosamente, esto también coincide con el ciclo de tiempo de otro parámetro de la órbita, el de la excentricidad de la órbita terrestre alrededor del sol, (la orientación de su eje de rotación, que describe lentamente un cono en el espacio y la inclinación del cono, que afecta a la abertura del cono). Con un período de 100.000 años, la órbita se "estira", haciéndose la elipse más excéntrica y retornando después a una forma más circular. Esta frecuencia dominó especialmente durante los aproximádamente últimos 400.000 años (aunque aún había ciclos de 41.000 años).  

Ciclos astronómicos reguladores del desarrollo de la glaciación. Los ciclos (entre 23.000 y 100.000 años de duración) influyen en la excentricidad de la órbita terrestre.
 
Además existe otra fluctuación astronómica que rige la interacción entre los efectos de la inclinación y la excentricidad: la precesión. Se trata de un "bamboleo" del eje de rotación de la Tierra, que describe una circunferencia completa respecto de las estrellas fijas aproximadamente cada 23.000 años) superpuestos en la variación más lenta. La repetida coincidencia entre las frecuencia de los cambios ambientales detectados en el registro fósil y los parámetros conocidos sobre la órbita terrestre apoyan una de las mayores hipótesis que pretende explicar la extremada inestabilidad del clima Cuaternario: la "teoría astronómica" del cambio climático. El padre de la teoría que relacionaba los movimientos orbitales de la Tierra, el grado de insolación y el clima del planeta, fué el astrónomo yugoslavo Milutin Milankovic (1879-1958) dedicando gran parte de su vida profesional a este tema. 
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Hasta aquí, sabemos que el Cuaternario trajo consigo importantes fluctuaciones climáticas que afectaron especialmente al hemisferio norte, incluyendo Eurasia, enclave de la evolución humana. También hemos analizado la ciclicidad de estas oscilaciones climáticas así como tanteado sus posibles causas. Solo queda acercarnos al clima africano en los últimos millones de años para situar a los homínidos y sus evolución en su correcto contexto. Peter deMenocal, en un trabajo publicado en la revista americana Science en 1995, defiende una teoría en la que explica cómo el clima del África subtropical puede verse afectado por las oscilaciones climáticas que se están desarrollando más al norte. Según deMenocal, hace 2,8 millones de años se produjo un evento que cambió bruscamente la historia climática del hemisferio norte y tuvo un grave efecto sobre los ecosistemas africanos donde tenía lugar la evolución de los homínidos. Este evento crítico al que se refiere el estudio concuerda precisamente con el inicio de las oscilaciones climáticas de gran amplitud (los ciclos de 100.000 años) en los que durante las fases frías, se acumulaban los hielos en altas latitudes. El clima de África ecuatorial se vió seriamente influido por dichas oscilaciones produciendose un retroceso de los bosques a favor de las sabanas, proceso que ha resultado imparable desde entonces. Testigos de este hecho son los registros marinos de las zonas subtropicales de los océanos Índico y Atlántico que mediante perforaciones en los fondos oceánicos obtiene este investigador americano.    

Los registros marinos paleoclimáticos (de los depósitos eólicos de los fondos marinos) demuestran que el cambio climático africano Plio-Pleistoceno se caracteriza más por una continua alternancia entre condiciones húmedas y secas, con momentos significativos en la variación y concentración eólica hace alrededor de 2,8, 1,7 y 1 millón de años. Es decir en esos momentos se intensificaron las condiciones más frías y secas en África que pudieron haber proporcionado oportunidades de fragmentación ecológica y aislamiento genético beneficiandose aquellas especies que aparecían entonces, adaptadas a ambientes áridos.
Aunque suene a tópico, en el que la persona . 

La curva de paleotemperaturas e isótopos del oxígeno
El registro de los isótopos de oxígeno representa la más detallada subdivisión del Cuaternario y debería ser la escala de referencia temporal para todos. Es un registro global, que se considera que refleja los cambios en las cantidades de hielo de todo el mundo, con pequeñas variaciones entre los sondeos tomados de áreas diferentes. Además proporciona secuencias muy continuas en todo el Cuaternario. Y es una especie de registro "Esperanto", de fácil comprensión para los diferentes profesionales del mundo que evitan las subdivisiones regionales. Sin embargo, no se debe olvidar que estos sondeos son marinos, y que las secciones terrestres con las que se pretenden establecer las correlaciones están dominadas por hiatos. Así que lo ideal para establecer la subdivisión del Cuaternario es una combinación del registro del fondo marino con los datos climáticos terrestres (polen, dataciones absolutas, etc.)..  

El agua contiene dos isótopos estables del oxígeno, el Oxígeno-16, abundante y ligero, y el Oxígeno-18, escaso y pesado. Los sedimentos del fondo del mar están compuestos no sólo de fango desplazado al mar desde la Tierra, sino también de los restos de microorganismos que vivieron en los propios mares. Los foraminíferos son protozoos unicelulares marinos ubiquistas que segregan una concha de carbonato. Se clasifican en dos tipos básicos según su modo de vida: los planctónicos, llamados así porque pueden regular su posición en la columna de agua, y los bentónicos que habitan en el fondo marino (o unos centrímetros por encima pero siempre en el fondo marino). Los benctónicos absorben materiales del fango del fondo marino para construir su caparazón calcáreo mientras que los planctónicos lo hacen de la propia columna de agua que les rodea, estos últimos son los que se analizan, dado que es la composición del agua la que contiene la información sobre el oxígeno. Los foraminíferos, son capaces de absorber los dos isótopos diferentes del oxígeno de las aguas que los envuelven y preservan un registro de la proporción entre ellos al construir sus caparazones, que se hunden hasta el fondo del mar cuando mueren, formandose así capa tras capa.. 

Esta proporción entre los isótopos difiere en función del clima, puesto que la forma más liviana se evapora preferentemente del agua del mar. En tiempos cálidos la mayoría de los isótopos evaporados retornan al mar a través de precipitaciones y residuos líquidos de la Tierra; pero durante períodos más fríos muchos quedan atrapados en los casquetes de hielo polares y de gran altitud. En esos momentos se reduce la representación en los mares de los isótopos más livianos (Oxígeno-16) y rápidamente evaporados, más escasos que sus equivalentes pesados (Oxígeno-18). Los caparazones formados en épocas frías son por tanto más pobres en Oxígeno-16, que aquellos formados en períodos calidos y la proporción isotópica en caparazones de foraminíferos se inclina en favor de la forma más pesada en tiempos más fríos. Los depósitos acumulados en el fondo del mar contienen por tanto un registro del cambio climático.  

Se han practicado cientos de sondeos en fondos de mares profundos, en los que hay depósitos sedimentarios muy potentes, estudiando la cantidad de Oxígeno-16 presente en los foraminíferos de cada capa. La variación del Oxígeno-16 en las aguas marinas refleja directamente las fluctuaciones de temperaturas, y se ha establecido una escala global de temperaturas de los últimos millones de años, con la cual pueden ser relacionados los distintos yacimientos: la curva de paleotemperaturas. Esta escala temporal es muy precisa (más que las glaciaciones alpinas o las del Mar del Norte) y distingue entre fases frías y cálidas. Estas fases son los estados de los isótopos del oxígeno, que se suele encontrar referido como OIS (del ingés oxygen isotope stage) enumerándose dede el actual OIS 1, hacia atrás (por ejemplo el OIS 25 hace alrededor de 1 millón de años).. 

Mediante los OIS se elabora la curva de paleotemperaturas: aquellos con numeración par, son estadios fríos, mientras que los de número impar son estadios cálidos. El registro marino es mucho más contínuo que el continental, y refleja los cambios de temperatura a escala planetaria, ya que la proporción entre los isótopos del oxígeno está relacionada con el tamaño de los casquetes polares y los correspondientes ascensos y descensos del nivel del mar. No obstante, no es nada fácil correlacionar los cambios de la temperatura marina con los ciclos climáticos continentales, y son éstos los que nos interesan en Paleoantropología. Por ello también se han analizado los registros de polvo transportado por el viento desde las áreas continentales, para ver cómo han variado estos aportes, que se suponen más abundantes cuanto más secas y áridas sean las tierras próximas, y menor su cobertura vegetal. 
                                            
Curva de paleotemperaturas: la relación de dos isótopos del oxígeno en los sedimentos oceánicos mide el volumen global del hielo en el pasado. El Oxígeno-18 (el pesado) es menos frecuente en el agua del hielo glacial que en los océanos. Cuando se forman capas continentales de hielo, el agua oceánica (y por tanto los caparazones de los foraminíferos) se enriquece con Oxígeno-18. Cuanto más Oxígeno-18 hay en una capa de sedimento, más hielo terrestre hubo cuando se depositó esa capa.
 
Los humanos y la aridez en África
Anteriormente se ha hecho referencia a los trabajos llevados a cabo por Peter deMenocal, que precisamente se han centrado en las costas Oriental y Occidental de África e indican que las periodicidades climáticas afectaron también a las latitudes bajas africanas. Las épocas glaciares del hemisferio norte se tradujeron en un aumento de la aridez en el este de África, la tierra de nuestros primeros antepasados. Según los depósitos eólicos de los fondos marinos se han registrado continuas alternancias de condiciones húmedas y secas. Los más significativos en la variación y concentración eólica han sido hace alrededor de 2,8, 1,7 y 1 millón de años. En esos períodos, las condiciones frías y secas en África eran muy intensas y se baraja la posibilidad de que la fragmentación ecológica y aislamiento genético hubieran aumentado. Si esto fué así, aquellas especies que surgieron con adaptaciones singulares y novedosas a ambientes áridos se habrían visto favorecidas. Éste pudo ser el caso de los homínidos que salieron de África hace alrededor de 1 millón de años y llegaron a Europa, donde a lo largo del Pleistoceno colonizaron el continente evolucionando desde Homo antecessor hasta los neandertales, la humanidad europea. 

Los humanos y los fríos más intensos: el caso de neandertales y cromañones en Europa Oriental 
 Los paisajes de Europa Oriental difieren de los de Europa Occidental y Central no solo en cuanto a clima pasado y presente sino también en topografía y paisaje. Europa Oriental se sitúa entre los Cárpatos y los Urales y está dominada por una vasta llanura que se extiende desde el Océano Ártico hasta el Mar Negro y cuya altitud gobal rara vez excede los 300 m. El clima en las llanuras es más frío y seco que en Europa Occidental y Central (por ejemplo hay una diferencia de 5º de temperatura en la media anual en enero entre ambas áreas del continente a la misma latitud). También la fauna revela unas diferencias considerables, ya que en un mismo periodo, en Europa Oriental las especies típicamente adaptadas al frío (mamut lanudo, saiga o reno) eran comunes mientras en el resto del continente eran raras.
  
 Atendiendo al registro arqueológico, Europa Oriental no parece haber sido colonizada (al menos extensamente) hasta el Pleistoceno superior (después de 128.000 años). Con anterioridad, los humanos limitaban su distribución a los márgenes meridionales y esto, probablemente, sólo durante periodos cálidos. El modelo parece reflejar la limitada capacidad que los representantes de Homo del Pleistoceno medio y superior tenían para adaptarse a climas fríos así como a ambientes pobres en recursos vegetales..  

Hay escasas evidencias de ocupación humana anteriores al Pleistoceno superior. La mayoría de éstos yacimientos arqueo-paleontológicos se sitúan circundantes al Mar Negro (Korolovo en los Montes Cárpatos o Treugol'naya al norte del Caúcaso) y se les asigna una edad próxima al estado isotópico 11, cuando el clima era más cálido. De cualquier modo, son muy escasos los yacimientos en esa zona mientras que en ese mismo momento, la ocupación humana en el resto de Europa era muy ámplia.. 

Los neandertales ocuparon gran parte de Europa Oriental posteriormente, durante el principio del Pleistoceno superior. Sus restos representan la primera evidencia sustancial de asentamientos humanos (aunque aún con baja densidad). Los neandertales se las ingenieron para colonizar esta región con más éxito que sus predecesores, probablemente a causa de sus óptimas adaptaciones morfológicas al frío, más apoyados por adaptaciones anatómicas que por tecnología. Formarían parte de un modelo pan-europeo de adaptación al frío europeo (que también incluye a otros organismos). Esto contrasta con los humanos que posterioremente invadieron el continente..  

Las ocupaciones de neandertales en Europa Oriental comienzan a ser muy escasas al comienzo de la última glaciación, hace unos 73.000 años (OIS 4) y solo en los márgenes meridionales hay yacimientos con rangos de edad entre el OIS 5 y el OIS 3 , siendo la mayoría cuevas y abrigos..  

Ya se ha comentado que las temperaturas en Europa Oriental debían ser más frías que en Europa Occidental, aunque el tipo de tecnología lítica era similar, así como la ausencia de útiles fabricados en hueso o cuerna (típicos de yacimientos cromañones) que permitan una manufacturación más fina, como por ejemplo, de agujas y leznas. La falta de estos útiles debió suponer una limitación para confeccionar vestimentas o coberturas de tiendas. 
 
 Los cromañones aparecen en Europa Oriental hace más de 35.000 años. Su morfología estaba más adaptada a climas cálidos y sus innovaciones tecnológicas fueron su única arma para superar esos fríos ambientes. En contraste con los neandertales, ellos sí colonizaron con éxito las extensas llanuras Esteuropeas bajo condiciones de máximo glaciar. Los neandertales del resto de Europa, pudieron enfrentarse al intenso frío que hizo entre hace 73.000 y 60.000 años (OIS 4), pero en Europa Oriental, el frío era demasiado intenso para ellos, y se relegaron a las áreas meridionales donde el clima era algo más moderado. Las extremas bajas temperaturas y la falta de alimentos pudieron representar barreras para continuar su vida allí.. 

Como consecuencia, los cromañones entraron por Europa durante el OIS 3, que fué un largo periodo cálido (entre hace 60.000 y 25.000 años). Posteriormente, otra oleada de frío intenso daría comienzo y sería esperable un abandono de la zona, como hicieron los neandertales. Por el contrario, en pleno "pico máximo" de frío, durante la última glaciación, se encuentran restos en las llanuras este-europeas datados entre 38.000 y 35.000 años e incluso cercanos a 40.000 años. La tecnología humana es especialmente espectacular tras el último máximo glaciar (hace unos 20.000 años) con condiciones incluso peores que durante la anterior glaciación. Construian cabañas con huesos de mamut y hacían uso de la grasa ósea como combustible. También sofisticaron su tecnología en la caza..  

Es posible que neandertales y humanos modernos compitieran por los recursos alimenticios en regiones más al sur, como Crimea y el Norte del Caúcaso, donde ambas poblaciones estaban presentes.. 

En suma, los humanos modernos invadieron Europa Oriental durante la última Glaciación y aparentemente reemplazaron a la población local de neandertales hace entre 30.000 y 25.000 años (OIS 3).
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