The paleoecology of Pleistocene giant megatheriid sloths: stable isotopes (δ13C, δ18O) of co-occurring Megatherium and Eremotherium from southern Brazil

Abstract

The Pampa in subtropical Brazil (State of Rio Grande do Sul) is the only area of South America known so far where fossils of the Pleistocene giant megatheriid sloths Megatherium americanum, characteristic of subtropical-temperate areas, and Eremotherium laurillardi, widespread in the tropical zone, were discovered in the same deposits (Pessegueiro Creek and Chuí Creek), but it is not clear whether this co-occurrence is a product of taphonomic mixture, or co-existence, which would imply niche partitioning. In order to understand
their paleoecology and reconstruct the associated paleoenvironments, dentin samples of both megatheriids from the two sites were analyzed for their carbon (δ¹³C) and oxygen (δ¹⁸O) isotope ratios. The δ¹³C values of Megatherium indicate mixed diet of C3-C4 plants with higher content of the latter in Pessegueiro Creek, whereas the δ¹³C values of Eremotherium indicate C3-dominated diets, the more negative value in Pessegueiro Creek possibly related to the canopy effect. The δ¹⁸O of Eremotherium points to ¹⁸O-depleted water sources, possibly also influenced by the diet, whereas Megatherium ingested ¹⁸O-enriched water. The results show that co-existence of both megatheriids would have been ecologically possible, and that the Pampa was occupied by open grasslands/woodlands, with closed forests in Pessegueiro Creek. The δ¹³C of Eremotherium from intertropical Brazil indicate a more generalist habit than Megatherium from subtropical Brazil and Argentina, which probably facilitated its dispersion from the tropics up to subtropical areas along two different routes, one along the coastal plain, and the other along the Paraná River Basin across central South America, following the southward expansion of riparian forests during warmer stages. The reduction of those forests during intervening cold stages possibly led to its disappearance in southern Brazil.

Keywords: Quaternary, paleobiogeography, stable isotopes, Pampa, coastal plain, megafauna.

RESUMO – O Pampa, no Brasil subtropical (Estado do Rio Grande do Sul), é a única área da América do Sul conhecida, até o momento, onde fósseis das preguiças megaterídeas gigantes do Pleistoceno Megatherium americanum, característica de áreas temperadas subtropicais,
e Eremotherium laurillardi, amplamente distribuída no zona tropical, foram descobertas nos mesmos sítios (Arroio Pessegueiro e Arroio Chuí), mas não está claro se esta coocorrência representa mistura tafonômica, ou coexistência, o que implicaria partição de nicho. A fim de
entender a paleoecologia e reconstruir os paleoambientes associados a esses táxons, amostras de dentina de ambos megaterídeos dos dois sítios foram analisadas quanto às razões isotópicas de carbono (δ¹³C) e oxigênio (δ¹⁸O). Os valores de δ¹³C de Megatherium indicam dieta mista de plantas C3-C4 com maior teor destas últimas no Arroio Pessegueiro, enquanto os valores de δ¹³C de Eremotherium indicam dieta dominada por C3, sendo o valor mais negativo no Arroio Pessegueiro possivelmente relacionado ao efeito do dossel. O δ¹⁸O de Eremotherium indica fontes de água empobrecidas em ¹⁸O, possivelmente também influenciadas pela dieta, enquanto Megatherium ingeria água enriquecida em ¹⁸O. Os resultados mostram que a coexistência de ambos os megaterídeos teria sido ecologicamente possível, e que o Pampa era ocupado por pastagens/matas abertas, com florestas fechadas no Arroio Pessegueiro. O δ¹³C de Eremotherium do Brasil intertropical indica um hábito
mais generalista do que Megatherium do Brasil subtropical e Argentina, o que pode ter facilitado sua dispersão desde os trópicos até áreas subtropicais ao longo de duas rotas diferentes, uma ao longo da planície costeira e outra ao longo do Rio Paraná na região central da América do Sul, seguindo a expansão para o sul das matas ciliares durante os estágios mais quentes. A redução dessas florestas durante os estágios frios subsequentes possivelmente levou ao desaparecimento de Eremotherium no sul do Brasil.

Palavras-chave: Quaternário, paleobiogeografia, isótopos estáveis, Pampa, planície costeira, megafauna.