Gräsätande däggdjur, inklusive bältdjur så stora som Volkswagens, blev mer varierad i Sydamerika för cirka 6 miljoner år sedan eftersom förändringar i atmosfärens cirkulation drev förändringar i klimat och vegetation, enligt en forskargrupp som leds av University of Arizona.

Geovetenskapare visste redan att jorden svalnade för 7 till 5,5 miljoner år sedan, en tid som kallas senmiocenen.

Dock, förändringarna i havsklimatet under den tiden har blivit bättre förstått än förändringar i det kontinentala klimatet, sa huvudförfattaren Barbara Carrapa, professor och chef för UA -institutionen för geovetenskap.

Den nya forskningen visar att för cirka 7 till 6 miljoner år sedan, den globala tropiska atmosfäriska cirkulationen som kallas Hadley -cirkulationen intensifierades. Som ett resultat, klimatet i Sydamerika blev torrare, subtropiska gräsmarker expanderade och antalet däggdjursarter som var bra på att äta gräs ökade.

Carrapa och hennes kollegor använde en datormodell för att ta reda på att Hadley -cirkulationen hade stärkts i slutet av Miocene, förändrar klimatet. De jämförde sedan modellens förutsägelser om det förflutna klimatet med de naturliga arkiven för nederbörd och vegetation lagrade i gamla jordar. Modellens förutsägelser stämde överens med naturarkiven.

"Vi hittade en stark korrelation mellan denna stora förändring i det sena mycenklimatet och cirkulationen som påverkade ekologin - växter och djur, "sa hon." Det har konsekvenser för ekosystemets utveckling. "

Carrapa sa att den nya forskningen - en ovanlig blandning av däggdjurs paleontologi, geokemin i forntida jordar och globala klimatdatormodeller - ger en ny förståelse för det sena mycene, en tid då nästan moderna ekosystem etablerades.

Pappret, "Ekologiska och hydroklimatiska svar på förstärkning av Hadley -cirkulationen i Sydamerika under senmiocenkylning, "av Carrapa, Mark Clementz från University of Wyoming i Laramie och Ran Feng från University of Connecticut i Storrs är planerade att publiceras veckan den 29 april i Förfaranden från National Academy of Sciences . National Science Foundation finansierade forskningen.

Geovetenskapare använder geokemi från gamla jordar, specifikt former av elementen syre och kol, för att dra slutsatser om tidigare nederbörd och vegetation. Forskare hade trott att nederbörden vid den tidpunkt då jorden bildades mestadels var en funktion av platsens topografi och höjd.

Carrapa ville testa den idén genom att titta på geokemi för antika jordar i kontinental skala. Hon samarbetade med sin mångåriga kollega Clementz, en paleontolog.

Forskarna sammanställde de publicerade uppgifterna om syre-18/syre-16-förhållandet och kol-13/kol-12-förhållandet från gamla jordar som täcker en bred sträcka i Sydamerika-från 15 grader sydlig latitud till 35 grader sydlig latitud, eller om förändringen från La Paz, Bolivia till Buenos Aires, Argentina. Förändringar i syreförhållandet ger information om tidigare nederbörd, medan förändringar i kolförhållande indikerar vilka växter som växte vid den tiden.

Clementz letade igenom den publicerade litteraturen och gjorde vad Carrapa kallade "... ett fantastiskt jobb med att dra ihop all data så att vi kan se det på ett heltäckande sätt."

Resultaten var överraskande, Sa Carrapa. Förändringarna i jordgeokemin under det sena mycen förändrades i längsgående band från norr till söder, indikerar en bakomliggande orsak som sträcker sig över stora delar av Sydamerika, inte bara lokala förändringar i höjd eller topografi.

De två forskarna tyckte att de systematiska förändringarna i markgeokemin var relaterade till klimatförändringar, så de bad Feng att hjälpa dem genom att tillämpa den globala klimatmodell hon använde för forskning.

Feng laddade känd information om Miocene-till-sen-Miocene-klimatet, inklusive atmosfäriska koldioxidhalter och havstemperaturer, in i datormodellen och bad den sedan att simulera tre olika versioner av senmiocenklimat - inte mycket svalare, kylare, och mycket svalare än tidigare. I varje fall, simuleringen indikerade vilken jordgeokemi som skulle ha inträffat under den klimatregimen.

Teamet hittade geokemin för sydamerikanska gamla jordar som modellen förutspådde matchar geokemin för de faktiska jordproven.

Feng kom på att jordens Hadley -cirkulation intensifierades från 7 till 6 miljoner år sedan.

"De poster som Barbara och Mark sammanställt kan förklaras av en betydande förändring i Hadley -cirkulationens styrka, " Hon sa.

Fengs arbete med den globala klimatmodellen visar hur det tidigare klimatet kunde ha skapat de mönster laget såg i markgeokemin, Sa Clementz.

Kolförhållandet från de gamla jordarna speglar tidens vegetation och indikerar att i slutet av Miocene, gräsmarker expanderade när klimatet förändrades.

"Under det sena mycen, saker börjar torka ut, särskilt i zonen 25-30 grader, "sa han." Det finns också en ökning av antalet djur med högkronade eller ständigt växande tänder. "

Gräs innehåller kiseldioxid, ett slipmedel, det är därför gräsätare har antingen högkronade tänder eller tänder som fortsätter att växa. De däggdjur som blev vanligare i slutet av Miocenen inkluderade jätte bältdjur och noshörningliknande djur och även mindre däggdjur, han sa.

Carrapa sa, "Att titta på geologiska förflutna är som att titta på olika planeter. Jordens tillstånd vi ser idag skiljer sig mycket från jorden för 10 miljoner år sedan, För 6 miljoner år sedan - det är en annan planet. Du har möjlighet att titta på en annan planet genom tidens lins, och med det geologiska rekordet kan vi göra det. "