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6ºaula Fossilização objetivos de aprendizagem Ao término desta aula, vocês serão capazes de: • conhecer e descrever os processos de preservação dos restos dos organismos e fossilização. caros alunos(as), sejam bem-vindos(as) a nossa sexta aula. esta aula tem como objetivo apresentar ao estudante do curso de ciências Biológicas dados para o conhecimento da evolução biológica dos seres vivos através do tempo, pois os fósseis são uma espécie de “documento” e registraram alguns momentos importantes na história da vida na terra. Bons estudos! 42geologia e paleontologia Seções de estudo 1- Preservação dos restos dos organismos 2- Processo de fossilização 1- preservação dos restos dos organismos A fossilização de um organismo resulta da ação de um conjunto de processos físicos, químicos e biológicos que atuam no ambiente deposicional (onde o organismo foi soterrado) (Figura 1). Figura 1. Um processo de fossilização ocorrido em depósito fluvial ou lacustre. Créditos pela imagem: uFrgS. Fonte: http://educacao.hi7.co/processos-e-tipos- de-fossilizacao-5584ee812aec2.html. acesso em: 10 set. 2021. esses fósseis têm mais chances de serem preservados aqueles organismos que possuem partes biomineralizadas por carbonatos, fosfatos, silicatos ou constituídas por materiais orgânicos resistentes, como a quitina e a celulose. É um processo lento e complexo, em que estão envolvidos fatores físicos, como temperatura e pressão; fatores químicos, como os tipos de elementos químicos presentes no sedimento; e biológicos, como a ação de seres decompositores sobre o organismo. No decorrer do tempo geológico, apenas uma porcentagem pequena das espécies que um dia habitaram a biosfera terrestre preservou-se nas rochas. Muitas espécies surgiram e desapareceram sem deixar vestígios, existindo, portanto, muitos hiatos no registro paleontológico. O soterramento rápido, a ausência de decomposição bacteriológica, a composição química e estrutural do esqueleto, o modo de vida, as condições químicas que imperam no meio são alguns desses fatores, cujo somatório determinará o modo de fossilização. Mesmo depois dos fósseis já estarem formados, outros fatores concorrem para a sua destruição nas rochas: águas percolantes, agentes erosivos, vulcanismo, eventos tectônicos e metamorfismo. As rochas onde os fósseis são encontrados indicam as condições que prevaleceram no ambiente onde esses organismos viviam ou para o qual seus restos foram transportados (Figura 2). Figura 2. Processo de fossilização. Desde a morte do animal, até o afloramento (descoberta dos restos fósseis). Créditos pela imagem: Mybrainsociety. blogspot.com. Fonte: http://educacao.hi7.co/processos-e-tipos-de-fossilizacao- 5584ee812aec2.html. acesso em: 10 set. 2021. Dessa forma, os fósseis podem se preservar de diferentes modos e serem divididos em restos e vestígios. Os restos equivalem aos fósseis corporais e os vestígios a estruturas biogênicas relacionadas à morfologia ou ao comportamento do organismo. 1.1. Restos Os restos representam partes do corpo dos organismos, e consistem nas partes mais resistentes (Figura 3). Podem ser preservadas partes duras, como conchas, dentes, ossos, carapaças pertencentes aos animais e com composição rica em carbonatos e fosfatos ou pólen, sementes, caules e troncos, provenientes de vegetais; ou partes moles, como órgãos, pele, músculos ou até mesmo o animal inteiro. Figura 3. restos de esqueletos, que são compostas por partes duras e resistentes. Fósseis no Lufeng Dinosaur Quarry of China. Fonte: http://educacao.hi7.co/ processos-e-tipos-de-fossilizacao-5584ee812aec2.html. acesso: 08 set. 2021. As partes moles podem ser preservadas, mas necessitam de condições especiais para que ocorra o isolamento rápido dos organismos em algum meio que não favoreça a decomposição ou destruição, preservando sua estrutura vivente, seja um soterramento rápido ou um meio que não propicie a ação de bactérias, como ambientes áridos ou glaciais, ricos em sal, com propriedades antissépticas como turfa e alcatrão. com a evolução dos conhecimentos, têm-se descoberto no registro fossilífero muitas partes moles preservadas, como vísceras, pele, músculos, vasos sanguíneos, que tem contribuído para um melhor conhecimento da anatomia e fisiologia dos organismos fósseis. 43 As partes duras, devido a sua natureza, têm mais chances de se fossilizarem. elas são preservadas com maior frequência, por isso, a partir da era Paleozoica, com a expansão de organismos com estruturas biomineralizadas, como esqueletos e conchas, ou materiais orgânicos resistentes como quitina e celulose, presentes em insetos e plantas respectivamente, houve um aumento significativo no registro fossilífero. Sua composição pode ser de sílica (SiO2), bastante resistente às intempéries, como as espículas de algumas esponjas; de carbonato de cálcio (cac03), sob a forma de calcita ou aragonita, das quais são constituídas as placas esqueléticas de equinodermas e conchas de moluscos; de quitina, um polissacarídeo complexo, menos durável do que a maioria dos esqueletos minerais, e que compõe o exoesqueleto dos insetos. conchas, ossos, carapaças e espículas representam a maior parte dos fósseis existentes, já que resistem à ação biológica, estando sujeitos aos processos físico-químicos que agem lentamente. 1.2. Vestígios Os vestígios são evidências da existência dos organismos ou de suas atividades. tomemos como exemplo uma concha. Durante o soterramento, suas cavidades internas são preenchidas pelos sedimentos circundantes. com o decorrer do tempo, elas são dissolvidas pelas águas percolantes, restando somente o espaço que era ocupado anteriormente pela concha. Ficaram formadas duas impressões, o molde extremo, que é a moldagem da superfície externa e o molde interno, que revela a morfologia ou estrutura interna do organismo ou pane dele. Se o espaço formado foi posteriormente preenchido por outro mineral, formou-se uma réplica do original, que denominamos de contramolde. Asas de insetos, folhas de vegetais e outros órgãos similares compostos de quitina ou celulose, podem ficar impressos nas rochas (Figura 4). São consideradas como positivas quando estão em alto-relevo e negativas, em baixo- relevo. Figura 4. Vestígios de plantas. Fonte: http://cienciasilvia.blogspot.com/2011/12/ fosseis.html. acesso: 09 set. 2021. Vestígios das atividades vitais dos organismos são frequentes no registro sedimentar e sua presença nos sedimentos contribui para fazer interpretações paleoambientais. esses fósseis são denominados de icnofósseis. 2- processo de fossilização 2.1. processos de fossilização partes moles A preservação de partes moles é um evento extraordinário. Após a morte, os organismos entram rapidamente em processo de decomposição e, dependendo do ambiente, raramente se conservam. Por exemplo, plantas e animais de florestas tropicais decompõem-se com tanta rapidez, devido à grande quantidade de água e oxigênio disponível no ambiente, que somente em condições muito especiais, como um soterramento rápido, esses organismos podem se fossilizar. Águas ricas em cálcio neutralizam os ácidos dentro dos sedimentos, permitindo que partes moles, como pele, músculos e órgãos internos de vertebrados permaneçam intactos. As ocorrências de nódulos de âmbar contendo insetos, aracnídeos, rãs e outros organismos são bastante conhecidos. esse processo de fossilização por desidratação é denominado por alguns autores de mumificação. Outros empregam também essa denominação para os organismos que se preservaram inteiramente, como os mamutes congelados e os insetos conservados no âmbar. como exemplo de fossilização de partes moles podemos citar: insetos preservados em âmbar (Figura 5). Figura 5. registro fóssil de uma abelha. Fonte: https://abelha.org.br/abelha- polen-e-parasitas-sao-encontrados-em-ambar-de-100-milhoes-de-anos/. acesso em: 01 ago. 2021. 2.1.1. Âmbar É a fossilizaçãode certas resinas, produzidas em dutos internos ou glândulas especializadas na superfície de diferentes grupos de vegetais, dentre eles: as gimnospermas, as angiospermas e as do grupo das coníferas. As coníferas são normalmente consideradas como os únicos vegetais que originaram os âmbares encontrados nas rochas sedimentares. Entretanto, as plantas que secretam quantidades significativas de resinas atualmente, são na maioria tropical. todos os gêneros de coníferas, primariamente de clima temperado, sintetizam resinas, mas somente as Pinaceae e Araucariaceae produzem qualidades apreciáveis. 44geologia e paleontologia Os vegetais produzem resinas como uma forma de proteção à ação de fungos, bactérias, insetos e outros organismos que possam causar danos em seus tecidos. Além da função de proteção, as resinas se relacionam a aspectos fisiológicos das plantas, tais como um crescimento diferenciado dos tecidos vegetais. O produto da “fossilização” das resinas vegetais é o que denominamos de âmbar. essas resinas são misturas de substâncias que sofrem polimerização que endurecem rapidamente em contato com o ar, quando liberadas para a superfície, em consequência de algum ferimento produzido na casca da árvore. As principais resinas envolvidas com a origem do âmbar são formadas por compostos voláteis e não voláteis do grupo dos terpernoides, que são polímeros de unidades isoprene (c5H8). O âmbar, apesar de ser designado como resina “fóssil”, demonstra poucas alterações químicas em relação à resina vegetal original, tendo uma composição totalmente orgânica. trata-se de material orgânico amorfo, de aparência transparente a opaca, índice de refração 1,5 e brilho resinoso a vítreo. Não possui nem birrefringência, nem pleocroísmo, sendo que alguns tipos de âmbar podem apresentar forte fluorescência quando submetidos à luz ultravioleta. A coloração é tipicamente amarela, mas pode haver grande variação em função dos diferences tipos de inclusões (matéria orgânica, líquidos e gases), gerando cores em tons de azul, verde, laranja, vermelho e marrom. também ocorrem ambares branco e preto. A coloração branca deve-se às bolhas de ar em seu interior, e a preta, às inclusões de partículas de solo e material de origem vegetal (Figura 6). Figura 6. Diferentes colorações de Âmbar. Fonte: https://blog.ambarbalticobrasil. com.br/tonalidades-de-ambar-baltico-quais-sao-as-diferencas/. acesso em: 02 set. 2021. Muitos pequenos organismos, notavelmente insetos, foram aprisionados pelo fluxo de resinas. Depois de alguns dias a resina endurece, em consequência da ação dos raios solares e oxidação. Os seus componentes, após sofrerem desidratação, atuam então como um agente embalsamador, preservando o organismo em sua forma original íntegra. No entanto, para efetivamente serem fossilizados, ou seja, tornarem-se âmbar e perdurarem por milhões de anos, é necessário que estes nódulos de resina endurecida sejam incorporados pelos processos sedimentares e protegidos da ação do intemperismo da superfície. A produção de substâncias resinosas pelos vegetais remonta ao Paleozoico, tendo sido detectada em gimnospermas do carbonífero (coniferales). entretanto, é a partir do triássico que encontramos maior abundância de âmbar no registro geológico. A preservação em âmbar é considerada excepcional, podendo conservar estruturas celulares como organelas, e mesmo moléculas como DNA, têm sido recuperados de organismos que nele estão inclusos, fato relevante para os escudos sobre evolução dos vegetais e animais. 2.2. processos de fossilização de partes duras As partes duras podem ser preservadas através de vários processos de fossilização como incrustação, recristalização, permineralização, carbonificação e substituição. esse processo foi descrito por Processos de fossilização de partes duras, segundo Mendes (1977) e Cassab (2004): • Incrustação: minerais contidos na água são incrustados na superfície externa da estrutura preservando o resto de organismo por completo. Ocorre geralmente com organismos mortos ou transportados para cavernas em que os ossos são revestidos por carbonato de cálcio (Figura 7). Figura 7. Concha de gastrópode atual (esquerda) e com incrustação (direita). Foto: Cristina. Veja. Fonte: https://paleoecologia.wixsite.com/xburgess/single- post/2015/07/27/a-fossilização. acesso em: 09 set. 2021. • Recristalização: ocorre quando há modificações na estrutura cristalina do mineral sem haver alteração na composição química. Por exemplo, a conversão da aragonita das conchas de moluscos de moluscos em calcita (Figura 8). Figura 8. Exemplar de molusco bivalve anodontites pricei, coletado na Formação Marília (Cretáceo da Bacia Bauru). reparar na pequena porção da concha original de aragonita (a) recristalizada em calcita nas demais porções do fóssil (B) (foto de Eliseu Dias). Fonte: http://www.colegiovascodagama.pt/ciencias3c/images/ fossil1.jpg. acesso em: 09 set. 2021 45 • Permineralização: consiste no preenchimento de poros ou pequenas cavidades por uma substância mineral como sílica ou carbonato de cálcio. Os ossos e troncos são bastante suscetíveis a essa forma de preservação (Figura 9). Figura 9. Osso (branco) com permineralização de hidroxiapatita (vermelho). Foto: Cristina Veja. Fonte: https://paleoecologia.wixsite.com/xburgess/single- post/2015/07/27/a-fossilização. acesso em: 09 set. 2021. • Carbonificação ou incarbonificação: ocorre a perda gradual dos elementos voláteis da matéria orgânica, restando somente o carbono. esse tipo de fossilização ocorre com maior frequência nas estruturas constituídas por lignina e celulose, comuns nos vegetais; e quitina, nos insetos (Figura 10). Figura 10. Folhas da planta licófita Lepidodendron, coletada na Formação Rio Bonito, Carbonífero da Bacia do Paraná. Fonte: http://www.colegiovascodagama. pt/ciencias3c/images/preservacaocomalteracao1.jpg. acesso em: 09 set. 2021. • Substituição: ocorre quando o mineral que constitui a concha é substituído por outro, por exemplo, sílica, pirita, limonita ou até mesmo por carbonato de cálcio presentes nas rochas. Os fósseis são réplicas de conchas primitivas (Figura 11). Figura 11. Concha de braquiópode. Há uma substituição do material original da concha. Houve substituição de Calcita para Pirita. Créditos à uFrgS. Fonte: http://educacao.hi7.co/processos-e-tipos-de-fossilizacao-5584ee812aec2.html. acesso em: 09 set. 2021. Vamos agora relembrar os pontos principais que estudamos! Retomando a aula 1 - Preservação dos restos dos organismos A fossilização de um organismo resulta da ação de um conjunto de processos físicos, químicos e biológicos que atuam no ambiente deposicional. Restos - podem ser preservadas as partes duras, como conchas, dentes, ossos, carapaças pertencentes aos animais e com composição rica em carbonatos e fosfatos ou pólen, sementes, caules e troncos, provenientes de vegetais. Vestígios - Os vestígios são evidências da existência dos organismos ou de suas atividades. 2 - Processo de fossilização O processo de fossilização por partes moles é aquele que ocorre por desidratação e é denominado por alguns autores de mumificação. Âmbar é a fossilização de certas resinas, produzidas em dutos internos ou glândulas especializadas na superfície de diferentes grupos de vegetais, dentre eles: as gimnospermas, as angiospermas e as do grupo das coníferas. As partes duras podem ser preservadas através de vários processos de fossilização como incrustação, recristalização, permineralização, carbonificação e substituição. Disponível em: http://www.cprm.gov.br/publique/ cPrM-Divulga/canal-escola/O-que-sao-e-como-se- formam-os-fosseis%3F-1048.html. Disponível em: https://mundodapaleontologia. wordpress.com/2013/03/16/processos-de-fossilizacao/. Disponível em: http://educacao.hi7.co/processos-e- tipos-de-fossilizacao-5584ee812aec2.html. Vale a pena acessar Vale a pena
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