Klima, græsser og tænder - udviklingen af ​​pattedyr i Sydamerika

Græsædende pattedyr, herunder bæltedyr så store som Volkswagens, blev mere forskelligartet i Sydamerika for omkring 6 millioner år siden, fordi ændringer i atmosfærisk cirkulation drev ændringer i klima og vegetation, ifølge et forskerhold ledet af University of Arizona.

Geovidenskabsmænd vidste allerede, at Jorden var ved at afkøle for 7 til 5,5 millioner år siden, en periode kendt som den sene mycen.

Imidlertid, ændringerne i havklimaet i løbet af den tid er blevet bedre forstået end ændringer i det kontinentale klima, sagde hovedforfatter Barbara Carrapa, professor og leder af UA -instituttet for geovidenskab.

Den nye forskning viser, at for omkring 7 til 6 millioner år siden, den globale tropiske atmosfæriske cirkulation kendt som Hadley -cirkulationen intensiverede. Som resultat, klimaet i Sydamerika blev mere tørt, subtropiske græsarealer udvidet, og antallet af pattedyrarter, der var gode til at spise græsser, steg.

Carrapa og hendes kolleger brugte en computermodel til at finde ud af, at Hadley -cirkulationen var blevet styrket i det sene mycæn, ændre klimaet. De sammenlignede derefter modellens forudsigelser af det tidligere klima med de naturlige arkiver for nedbør og vegetation lagret i gamle jorde. Modellens forudsigelser stemte overens med naturarkiverne.

"Vi fandt en stærk sammenhæng mellem denne store ændring i det sene myocænklima og cirkulation, der påvirkede økologien - planterne og dyrene, "sagde hun." Det har konsekvenser for økosystemets udvikling. "

Carrapa sagde, at den nye forskning - en usædvanlig blanding af paleontologi hos pattedyr, geokemi i gamle jorde og globale klimamodelmodeller - giver en ny forståelse af det sene mycæn, en tid, hvor næsten moderne økosystemer blev etableret.

Papiret, "Økologiske og hydroklimale reaktioner på styrkelse af Hadley -cirkulationen i Sydamerika under sen afkøling af miocen, "af Carrapa, Mark Clementz fra University of Wyoming i Laramie og Ran Feng fra University of Connecticut i Storrs er planlagt til offentliggørelse i ugen den 29. april i Procedurer fra National Academy of Sciences . National Science Foundation finansierede forskningen.

Geovidenskabsfolk anvender geokemi i gamle jorde, specifikt former af grundstofferne ilt og kulstof, at udlede tidligere nedbør og vegetation. Forskere havde troet, at nedbøren på det tidspunkt, hvor jorden dannedes, hovedsagelig var en funktion af stedets topografi og højde.

Carrapa ønskede at teste den idé ved at se på geokemi i gamle jorde på kontinentalt plan. Hun gik sammen med sin mangeårige kollega Clementz, en paleontolog.

Forskerne samlede de offentliggjorte data for oxygen-18/oxygen-16-forholdet og carbon-13/carbon-12-forholdet fra gamle jorde, der dækker et bredt skår i Sydamerika-fra 15 grader sydlig bredde til 35 grader sydlig bredde, eller om ændringen fra La Paz, Bolivia til Buenos Aires, Argentina. Ændringer i iltforholdet giver oplysninger om tidligere nedbør, mens ændringer i kulstofforholdet indikerer, hvilke planter der voksede dengang.

Clementz gennemsøgte den publicerede litteratur og gjorde, hvad Carrapa kaldte "... et fantastisk stykke arbejde med at samle alle dataene sammen, så vi kunne se på det på en omfattende måde."

Resultaterne var overraskende, Sagde Carrapa. Ændringerne i jordens geokemi under det sene mycæn ændrede sig i breddegrader fra nord til syd, angiver en underliggende årsag, der spænder over store dele af Sydamerika, ikke kun lokale ændringer i højde eller topografi.

De to forskere troede, at de systematiske ændringer i jordens geokemi var relateret til ændringer i klimaet, så de bad Feng om at hjælpe dem ved at anvende den globale klimamodel, hun brugte til forskning.

Feng indlæste kendte oplysninger om klimaet fra Miocæn til sent-Miocæn, herunder atmosfæriske kuldioxidkoncentrationer og havtemperaturer ind i computermodellen og bad den derefter om at simulere tre forskellige versioner af sent Miocene -klima - ikke meget køligere, køligere, og meget køligere end før. I hvert tilfælde, simuleringen angav, hvilken jordgeokemi der ville have fundet sted under dette klimaregime.

Holdet fandt geokemien i de sydamerikanske gamle jorde, der forudsiges af modellen, og matcher geokemien i de faktiske jordprøver.

Feng fandt ud af, at Jordens Hadley -cirkulation intensiveredes for 7 til 6 millioner år siden.

"De optegnelser, som Barbara og Mark har udarbejdet, kan forklares med en betydelig ændring i Hadley -oplagets styrke, " hun sagde.

Fengs arbejde med den globale klimamodel viser, hvordan det tidligere klima kunne have skabt de mønstre, teamet så i jordens geokemi, Sagde Clementz.

Kulforholdet fra de gamle jordarter afspejler datidens vegetation og indikerer, at i det sene mycæn, græsarealer ekspanderede, da klimaet ændrede sig.

"I løbet af det sene Miocæn, ting begynder at tørre ud, især i 25-30 graders sydzone, "sagde han." Der er også en stigning i antallet af dyr med højt kronede eller stadigt voksende tænder. "

Græsserne indeholder silica, et slibemiddel, derfor har græsædere enten højkronede tænder eller tænder, der fortsætter med at vokse. De pattedyr, der blev mere udbredt i det sene mycen, omfattede kæmpe bæltedyr og næsehornlignende dyr og også mindre pattedyr, han sagde.

Carrapa sagde, "At se på geologiske fortider er som at se på forskellige planeter. Jordens tilstand, vi ser i dag, er meget forskellig fra Jorden for 10 millioner år siden, For 6 millioner år siden - det er en anden planet. Du har mulighed for at se på en anden planet gennem tidens linse, og med den geologiske rekord kan vi gøre det. "