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威斯康星大学的科学家帮助展示了古代气候变化如何影响植物 动物

据怀俄明大学研究人员组成的研究小组称,在大约600万年前,吃草的哺乳动物,包括与大众一样大的犰狳,在南美已经变得更加多样化,因为大气循环的变化推动了气候和植被的变化。

地球科学家已经知道地球正在冷却700万至550万年前,这一时期被称为中新世晚期。亚利桑那大学(UA)地球科学系教授兼负责人芭芭拉·卡拉帕(Barbara Carrapa)说,然而,这段时期海洋气候的变化比大陆气候的变化要好得多。

这项新的研究表明,大约在700万至600万年前,被称为哈德利环流的全球热带大气环流加剧了。结果,南美的气候变得更干燥,亚热带草原扩大了,擅长吃草的哺乳动物种类增加了。

卡拉帕和她的同事们-包括西澳大学地质与地球物理系教授马克·克莱门茨(Mark Clementz)-使用计算机模型来确定中新世晚期哈德利环流已经加强,从而改变了气候。然后,他们将模型对过去气候的预测与存储在古代土壤中的自然降雨和植被档案进行了比较。该模型的预测与自然档案相符。

“我们发现中新世晚期气候的这种巨大变化与影响生态系统的动植物之间存在着密切的联系,”高级科学作家玛丽·延森(Mari Jensen)在UA媒体上说。“它对生态系统的演变具有影响。”

卡拉帕说,这项新的研究-哺乳动物古生物学,古代土壤的地球化学和全球气候计算机模型的不寻常融合-对中新世晚期(近现代生态系统建立之时)有了新的认识。

本文,“ 到晚中新世期间加强在南美的哈德利环流的冷却生态研究和水文响应由Carrapa,Clementz跑锋”,康涅狄格大学,本周出现在美国国家科学院的诉讼。国家科学基金会资助了这项研究。

地球科学家利用古代土壤的地球化学,特别是氧和碳元素的形式,推断过去的降水和植被。研究人员曾认为,土壤形成时的降水量很大程度上取决于该地点的地形和海拔高度。

Carrapa希望通过在大陆范围内观察古代土壤的地球化学来检验这一想法。她与长期的同事,古生物学家克莱门茨(Clementz)合作。

研究人员汇总了覆盖南美洲大部分地区的古代土壤中氧18 /氧16比和碳13 /碳12比的已公开数据-从南纬15度到南纬35度,或大约从玻利维亚的拉巴斯到阿根廷的布宜诺斯艾利斯。氧气比率的变化提供了有关过去降水的信息,而碳比率的变化则表明当时正在生长的植物。

克莱门茨(Clementz)搜查了已发表的文献,并做了卡拉帕(Carrapa)所说的“……将所有数据汇总在一起,以使我们能够以一种综合的方式对其进行研究是一项了不起的工作。”

卡拉帕说,结果令人惊讶。中新世晚期的土壤地球化学从北到南在纬度带上发生了变化,这表明了横跨南美大部分地区的根本原因,而不仅是海拔或地形的局部变化。

两位研究人员认为土壤地球化学的系统变化与气候变化有关,因此他们要求冯通过应用她用于研究的全球气候模型来帮助他们。

Feng将有关中新世至中新世气候的已知信息(包括大气中的二氧化碳浓度和海洋温度)加载到了计算机模型中,然后要求其模拟晚中新世气候的三种不同版本:凉爽得多,凉爽得多比以前凉爽。在每种情况下,模拟表明在该气候条件下会发生什么土壤地球化学。

研究小组发现,该模型预测的南美古代土壤的地球化学与实际土壤样品的地球化学相符。

冯发现地球的哈德利环流从700万年前增加到600万年前。

冯说:“巴巴拉和马克编辑的记录可以用哈德利环流强度的重大变化来解释。”

冯·克莱门茨说,冯在全球气候模型中的工作表明,过去的气候可能如何形成该团队在土壤地球化学中所见的模式。

古代土壤中的碳比反映了当时的植被,并表明在中新世晚期,草原随着气候的变化而扩大。

他说:“在中新世晚期,情况开始变干,特别是在25至30度的南部地区。” “拥有高冠或不断增长的牙齿的动物数量也在增加。”

草含有二氧化硅(一种磨蚀性物质),这就是吃草者的牙齿加冕的原因或牙齿不断增长的原因。他说,在中新世晚期变得更加普遍的哺乳动物包括巨型犰狳和类似犀牛的动物,以及较小的哺乳动物。

卡拉帕说:“看地质过去就像看不同的行星。我们今天看到的地球状态与1000万年前,600万年前的地球大不相同-它是不同的星球。您有可能通过时间的角度看待另一个星球,并且凭借地质记录,我们可以做到这一点。”

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