Травоядные млекопитающие, в том числе броненосцы размером с Фольксваген, стали более разнообразными в Южной Америке около 6 миллионов лет назад, потому что сдвиги в атмосферной циркуляции вызвали изменения климата и растительности, по данным исследовательской группы Аризонского университета..
Геофизики уже знали, что Земля охлаждалась от 7 до 5,5 миллионов лет назад, в период времени, известный как поздний миоцен.
Однако изменения в климате океана за это время были изучены лучше, чем изменения в континентальном климате, говорит ведущий автор Барбара Каррапа, профессор и глава отдела наук о Земле UA.
Новое исследование показывает, что около 7-6 миллионов лет назад усилилась глобальная тропическая атмосферная циркуляция, известная как циркуляция Хэдли. В результате климат Южной Америки стал суше, расширились субтропические пастбища и увеличилось количество видов млекопитающих, которые хорошо питались травой.
Каррапа и ее коллеги использовали компьютерную модель, чтобы выяснить, что циркуляция Хэдли усилилась в конце миоцена, изменив климат. Затем они сравнили прогнозы модели прошлого климата с естественными архивами осадков и растительности, хранящимися в древних почвах. Предсказания модели совпали с природными архивами.
«Мы обнаружили сильную корреляцию между этим большим изменением климата позднего миоцена и циркуляцией, которая повлияла на экологию - растения и животных», - сказала она. «Это имеет значение для эволюции экосистем».
Каррапа сказал, что новое исследование - необычное сочетание палеонтологии млекопитающих, геохимии древних почв и компьютерных моделей глобального климата - дает новое понимание позднего миоцена, времени, когда сформировались почти современные экосистемы.
Документ «Экологические и гидроклиматические реакции на усиление циркуляции Хэдли в Южной Америке во время позднемиоценового похолодания», подготовленный Каррапой, Марком Клементцем из Университета Вайоминга в Ларами и Раном Фенгом из Университета Коннектикута в Storrs планируется опубликовать 29 апреля в Proceedings of the National Academy of Sciences. Национальный научный фонд финансировал исследование.
Геофизики используют геохимию древних почв, особенно формы элементов кислорода и углерода, чтобы сделать вывод о прошлых осадках и растительности. Исследователи считали, что количество осадков во время формирования почвы в основном зависит от топографии и высоты местности.
Каррапа хотел проверить эту идею, рассмотрев геохимию древних почв в континентальном масштабе. Она объединилась со своим давним коллегой Клеменцем, палеонтологом.
Исследователи собрали опубликованные данные о соотношении кислород-18/кислород-16 и углерод-13/углерод-12 из древних почв, покрывающих большую часть Южной Америки - от 15 градусов южной широты до 35 градусов южной широты. широты или о переходе из Ла-Паса, Боливия, в Буэнос-Айрес, Аргентина. Изменения в соотношении кислорода предоставляют информацию об осадках в прошлом, а изменения в соотношении углерода показывают, какие растения росли в то время.
Клементц изучил опубликованную литературу и сделал то, что Каррапа назвал "…потрясающей работой по объединению всех данных, чтобы мы могли всесторонне рассмотреть их."
Результаты были неожиданными, сказал Каррапа. Изменения в геохимии почв в течение позднего миоцена изменялись в широтных полосах с севера на юг, что указывает на основную причину, охватывающую большую часть Южной Америки, а не только на локальные изменения высоты или рельефа..
Два исследователя подумали, что систематические сдвиги в геохимии почвы связаны с изменениями климата, поэтому они попросили Фэн помочь им, применив модель глобального климата, которую она использовала для исследования.
Фэн загрузил известную информацию о климате от миоцена до позднего миоцена, включая концентрацию углекислого газа в атмосфере и температуру океана, в компьютерную модель, а затем попросил ее смоделировать три разные версии климата позднего миоцена - немного. круче, круче и намного круче, чем раньше. В каждом случае моделирование показало, какой геохимический состав почвы имел бы место при данном климатическом режиме.
Команда обнаружила, что геохимия древних почв Южной Америки, предсказанная моделью, совпадает с геохимией реальных образцов почвы.
Фэн вычислил, что циркуляция Хэдли на Земле усилилась от 7 до 6 миллионов лет назад.
«Записи, составленные Барбарой и Марком, можно объяснить значительным изменением силы обращения Хэдли», - сказала она.
Работа Фэна с моделью глобального климата показывает, как прошлый климат мог создать закономерности, которые команда наблюдала в геохимии почвы, сказал Клеменц.
Соотношение углерода в древних почвах отражает растительность того времени и указывает на то, что в позднем миоцене пастбища расширялись по мере изменения климата.
«В конце миоцена все начинает высыхать, особенно в зоне 25-30 градусов южной широты», - сказал он. «Также увеличивается количество животных с высокой коронкой или постоянно растущими зубами».
Травы содержат диоксид кремния, абразивное вещество, поэтому у травоядных либо зубы с высокой коронкой, либо зубы, которые продолжают расти. По его словам, среди млекопитающих, которые стали более распространенными в позднем миоцене, были гигантские броненосцы и носорогоподобные животные, а также более мелкие млекопитающие.
Каррапа сказал: «Глядя на геологическое прошлое, все равно что смотреть на разные планеты. Состояние Земли, которое мы видим сегодня, сильно отличается от Земли 10 миллионов лет назад, 6 миллионов лет назад - это другая планета. У вас есть возможность взглянуть на другую планету через призму времени, и с геологическими данными мы можем это сделать».