科学研究表明大气环流的变化推动了气候和植被的变化

　　据包括怀俄明大学研究员在内的一个研究小组称，大约600万年前，包括像大众汽车这样大的犰狳在内的食草哺乳动物变得更加多样化，因为大气环流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700万到550万年前，这段时间被称为晚中新世。然而，亚利桑那大学(UA)地球科学系教授，主要作者Barbara Carrapa表示，在此期间海洋气候的变化比大陆气候的变化更好理解。

　　新的研究表明，大约在700万到600万年前，全球热带大气环流被称为哈德利环流愈演愈烈。结果，南美洲的气候变得更加干燥，亚热带草原扩大，擅长吃草的哺乳动物物种数量增加。

　　Carrapa和她的同事 - 包括华盛顿大学地质和地球物理系教授Mark Clementz - 使用计算机模型计算出中新世晚期Hadley环流已经加强，改变了气候。然后，他们将模型对过去气候的预测与古代土壤中存储的降雨和植被的自然档案进行了比较。该模型的预测与自然档案一致。

　　“我们发现晚中新世气候的大变化与影响生态的流通 - 植物和动物之间存在着强烈的相关性，”Carrapa在高级科学作家Mari Jensen的UA媒体发布会上说。“它对生态系统的演变有影响。”

　　卡拉帕称，这项新研究 - 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 - 的独特融合，为晚中新世提供了新的认识，这是近现代生态系统建立的时代。

　　康涅狄格大学的卡拉帕，克莱门茨和冉峰撰写的论文“ 生态和水文气候对晚中新世冷却期间加强南美Hadley环流的反应 ”本周出现在美国国家科学院院刊上。国家科学基金会资助了这项研究。

　　地球科学家利用古土壤的地球化学特征，特别是元素氧和碳的形态，来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主要是地形和海拔的函数。

　　卡拉帕想通过观察大陆尺度上古土壤的地球化学来测试这个想法。她与她的长期同事，古生物学家克莱门茨合作。

　　研究人员汇编了已发表的氧气-18 /氧气-16比率和碳-13 /碳-12比率的数据，这些数据来自覆盖南美洲大片土壤的古土壤 - 从南纬15度到南纬35度，或约从玻利维亚拉巴斯到阿根廷布宜诺斯艾利斯的变化。氧气比率的变化提供了过去降水的信息，而碳比率的变化表明当时的植物生长。

　　克莱门茨仔细研究了已发表的文献，并做了卡拉帕所说的“......将所有数据汇总在一起的惊人工作，以便我们能够全面地看待它。”

　　Carrapa说，结果令人惊讶。晚中新世的土壤地球化学从北向南在纬度带变化，表明南美大部分地区的根本原因，而不仅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性变化与气候变化有关，因此他们要求冯应用她用于研究的全球气候模型来帮助他们。

　　冯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)加载到计算机模型中，然后要求它模拟晚中新世气候的三种不同版本：不是更冷，更冷，更多比以前更冷。在每种情况下，模拟表明在该气候制度下土壤地球化学将发生什么。

　　该团队发现该模型预测的南美古土壤的地球化学与实际土壤样品的地球化学相匹配。

　　冯发现地球的哈德利环流从700万年增加到600万年前。

　　“芭芭拉和马克编制的记录可以通过哈德利循环强度的显着变化来解释，”冯说。

　　克莱门茨说，冯与全球气候模型的合作表明，过去的气候如何能够创造出团队在土壤地球化学中看到的模式。

　　来自古代土壤的碳比率反映了当时的植被，并表明，在中新世晚期，随着气候的变化，草原正在扩大。

　　“在中新世晚期，事情开始变得干涸，特别是在25至30度的南区，”他说。“牙齿高密度或不断增长的动物数量也在增加。”

　　禾草含有二氧化硅，一种研磨物质，这就是为什么食草者有高牙齿或牙齿继续生长的原因。他说，在中新世晚期更为普遍的哺乳动物包括巨型犰狳和犀牛类动物，以及较小的哺乳动物。

　　卡拉帕说：“看地质过去就像看不同的星球。我们今天看到的地球状态与600万年前的1000万年前的地球非常不同 - 它是一个不同的星球。你有可能通过时间的镜头观察不同的星球，并且通过地质记录，我们可以做到这一点。