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Paleontologia Resumo Livro: CARVALHO, Ismar de Souza (editor). Paleontologia: conceitos e métodos, Volume 1. 3. ed. Rio de Janeiro: Interciência, 2010. (apenas introdução e parte de tafonomia) Introdução à Paleontologia Estudo dos fósseis Fósseis: “Restos ou vestígios preservados de organismos de um passado remoto, geralmente mais antigos que 11.000 anos” (Carvalho, 2010) “Restos de organismos ou evidências de suas atividades que ficaram preservados em rochas sedimentares, em sedimentos ou em outros materiais como o gelo e o âmbar.” Macrofósseis e microfósseis Icnofósseis: evidências de atividade (ex: pegada) Biologia: apresenta subsídios para estudar os fósseis, já que eles são restos de um antigo organismo. Paleontologia: fornece uma dimensão do tempo em que os grandes ecossistemas atuais se estabeleceram e também informações complementares às teorias evolutivas. Geologia: os fósseis são utilizados como ferramentes para datação e ordenação das sequências sedimentares, contribuindo para o detalhamento da coluna cronogeológica. Princípios: fornecer dados para o conhecimento da evolução biológica; estimar a datação relativa das camadas, pelo grau de evolução ou pela ocorrência de diversos grupos de plantas e animais fósseis. A sucessão das camadas de rochas e seu conteúdo fóssil está resumida na coluna cronoestratigráfica, onde os grandes grupos e sistemas estão arranjados em sequência, com as rochas mais antigas na base e mais novas no topo; reconstruir o ambiente em que o fóssil viveu, contribuindo para a paleogeografia e paleoclimatologia; auxiliar na reconstituição da história geológica da Terra, através do estudo das sucessões faunísticas e florísticas preservadas na rochas; identificar as rochas em que podem ocorrer substâncias minerais e combustíveis, como o fosfato, carvão e petróleo, servindo de apoio à Geologia Econômica. Tafonomia (resumo separado) Tempo Geológico e a coluna cronoestratigráfica internacional A Estratigrafia é um ramo da geologia que estuda, descreve e classifica camadas rochosas (conhecidas como estratos) e as correlacionam espacialmente e temporalmente. Princípios: Horizontalidade original: Os sedimentos se depositam originalmente em camadas horizontais. Se houver camadas rochosas alteradas, como dobradas ou inclinadas, sabe-se que foram deformadas, por tectonismo, após a sua deposição. Superposição: Em uma sequência de camadas rochosas, a camada mais antiga está abaixo da camada mais nova. Continuidade lateral: As camadas sedimentares são horizontalmente contínuas, estendendo-se até suas margens ou afinando-se lateralmente. Intersecção: intersecções ocorridas em camadas rochosas, como intrusões de diques ou falhas geradas por tectonismos, ocorrem após a deposição de tal camada afetada. Discordâncias (hiato temporal na sequência de camadas depositadas, indicando que ou a camada foi erodida e perdida ou não houve sedimentação naquele período: Desconformidade: Um hiato entre rochas sedimentares por erosão ou falta de sedimentação Não Conformidade: É o contato erosivo que separa camadas de rochas metamórficas ou ígneas da camada sedimentar sobreposta. Discordância angular: Contato também erosivo entre duas camadas rochosas, a qual a inferior foi dobrada (por tectonismo) e erodida antes da deposição da superior. Camadas com angulação Tempo Geológico: é o tempo desde a formação da Terra até ao presente, dividida em éons, eras, períodos, épocas e idades, que se baseiam nos grandes eventos geológicos da história do planeta. • Carta cronoestratigráfica atual: https://stratigraphy.org/ICSchart/ChronostratChart2023-09.pdf Arqueano e Proterozoico https://stratigraphy.org/ICSchart/ChronostratChart2023-09.pdf Pré-Cambriano: Éon Hadeano + Éon Arqueano + Proterozoico Éon Hadeano Datação de meteoritos (condritos) → sólidos mais antigos do sistema solar (CAIs e côndrulos) Formação da Terra e do Sistema solar Nebulosa – nuvem molecular 95% H2 molecular ~4% He ~1% poeira Grãos ~5nm a 2,5um – grande variedade de composições (areia carbonácea a silicatos amorfos) Elementos refratários (C, Si, Mg, Fe, Ca, Al, Ti) As proporções dos elementos acima estão relacionadas com a explosão da estrela que originou o sistema solar e, inicialmente, H2 era o único composto químico e, posteriormente, foram surgindo outros elementos como o ferro. Massa de Jeans: formação de estrela Massa crítica onde ambas as forças estão em equilíbrio entre si. Determinação da massa cujo valor determina a estabilidade de uma esfera gasosa autogravitante. Formação do Sistema Solar O material do disco não cai no centro do disco porque está se movendo rápido o suficiente para permanecer em órbita Materiais voláteis Materiais refratários: só fundem em temperaturas altas Formação da Lua Formação da primeira crosta terrestre Formação da primeira atmosfera terrestre Minerais do Hadeano: Zircão; 4,400Ma; Éon Arqueano ~4030 Ma a 2500 Ma Surgimento da vida ~3,8 bilhões de anos Groenlândia → cristais de carbono orgânico com 3,8 bilhões de anos Consenso sobre surgimento da vida: fósseis de cianobactérias e estromatólitos, na Austrália, com 3,5 bilhões de anos Microbialitos/Estromatólitos Estromatólitos: é considerado icnofóssil (produto de metabolismo de bactérias); são estruturas biossedimentares laminadas formadas em águas rasas pelo trapeamento e cimentação de partículas sedimentares por tapetes de microorganismos. É um tipo de microbialitos. Atualmente são produzidos por cianobactérias (fotossintetizantes). Ex: Lagoa Salgada/RJ Craton Pilbara (Austrália) – Fm. Strelley Pool: estromatólitos mais antigos Microbialitos: “Depósitos organosedimentares que se acumularam como resultado de uma comunidade microbial bentônica capturando e ligando sedimentos detríticos e/ou formando o local de precipitação mineral” Quimiofósseis traços de atividade biológica, como as moléculas orgânicas associadas a grupos de organismos em particular Microfósseis/Icnofósseis de bactérias Microfósseis: grupo de diminutos organismos Icnofósseis: registros vestigiais Oxigenação dos oceanos e da atmosfera Fotossíntese Concentração de formações bandeadas de ferro (BIFs ou minério de ferro bandeado entre 3 e 1,8 bilhões de anos; As BIFs evidenciaram a fase de transição de condições anóxicas (Fe em solução nos mares) para oxidantes (Fe precipitado periodicamente ao entrar em contato com o O2 produzido pelas cianobactérias). Acúmulo do O2 só depois da oxidação de todo o Fe em solução ou de outros compostos reduzidos à superfície da Terra e na atmosfera. Ausência de “Red beds” (oxidação das rochas no continente) e depósitos de sulfatos em sequências mais antigas que 1,8 bilhões de anos. Somente a partir de 1,8bi de anos, a atmosfera era suficientemente oxidante para permitir a formação de “Red beds”. Origem e evolução de células eucariontes (~1,8bi anos) PALEOPROTEROZOICO Reprodução sexuada (1,2 a 1,0bi anos) → variabilidade genética e morfológica PALEOPROTEROZOICO Éon Proterozoico Domínio dos organismos formadores de estromatólitos Diferente: 1800Ma – Paleoproterozoico (Era) Acritarcos (primeiros protistas): microestruturas; microfósseis, vesículas orgânicas Mesoproterozoico Algas multicelulares microscópicas (~1200 Ma); orgânicas; rocha silicada Neoproterozoico (800 – 750 Ma) maior diversidade de acritarcos VSMs do Grupo Chuar (Grand Canyon) Algas multicelulares (830 – 800 Ma) – Austrália Diversidade de acritarcos no Neoproterozoico Duas grandes glaciações (Terra bola de neve – gelo dos polos ao equador) Crise ambiental – primeira grandeextinção Foi gerada por diversos fatores como o intemperismo (retirou-se CO₂ da atmosfera e depositou-o como rocha → principal fator de resfriamento global) Resfriamento Global → geleira nos polos; aumento de reflexão solar (albedo); maior resfriamento; aumento de geleiras; Efeito estufa → aquecimento; diminuição de geleiras Registro fóssil do Ediacariano 635 Ma Fim da última glaciação “Terra bola de neve” (Stuartian e Marinoan) Acritarcos gigantes; esponjas 575 Ma → Fauna de ediacaria Primeiros metazoários Macrofósseis sem partes biomineralizadas (nenhuma estrutura dura, apenas partes moles) Biota de Ediacaria Todos extintos; exclusivos do período ediacariano Ambientes marinhos rasos “impressão nas rochas” Rangeomorfos: parecem com folhas Afinidades filogenéticas? Hábito de vida? Alimentação? Simbiose com tapetes microbianos? Tafonomia? Início de extinção 545Ma Primeiros aparecimentos de microfósseis com partes biomineralizados Cloudina Primeiras conchas fósseis (Small shelly fossils – SSFs) Importantes por serem as primeiras evidências de organismos com partes biomineralizadas Dá origem à grande diversificação no cambriano Fauna de Ediacaria é totalmente extinta → provavelmente pela alimentação dos animais biomineralizados que consumiam o tapete microbiano Corumbella → fóssil encontrado em Corumbá Síntese do Pré-Cambriano: Transformação da Terra de uma atmosfera anaeróbia para aeróbia Proteção UV (ozônio) Início da reprodução sexuada → variação genética → chave para diversidade e rápida evolução Éon Fanerozoico – Era Paleozoica – Período Cambriano Fanerozoico: “vida visível” Cambriano: 541 a 485 Ma Número de famílias de animais marinhos aumentam → diversificação no início do Cambriano (“explosão de vida no Cambriano”→ surgimento de todos os filos de animais; grande disparidade morfológica; evolução genética dos organismos; baixa diversidade taxonômica) Cambriano e Ordoviciano: aumento da diversidade na Era Paleozoica Os continentes no Fanerozóico e deriva continental (no tempo geológico impactará nas mudanças atmosféricas, fauna, flora, etc.) A Era Paleozoica começou com a segmentação do supercontinete Pannotia e fechou com a formação do supercontinente Pangea, quando as massas continentais se agruparam mais uma vez. Gondwana no hemisfério sul Laurentia e outros próximos à linha do Equador Não há calotas polares Nível do mar mais altos Explosão de vida do Cambriano e Ordoviciano ocorreu nos mares rasos Só organismos marinhos Registro fóssil do Eocambriano Diversificação de Small shelly fossils – SSFs Macrofósseis com “small shelly fossils” Faunas com preservação excepcional Fauna de Chengjiang (525Ma) Folhelho de Burgess (505 Ma) “explosão de vida no Cambriano”→ surgimento de todos os filos de animais Arthropoda Brachiopoda Echinodermata Lobopodia Priapulida Vetulicolia Chordata Enigmáticos Causas da explosão de vida do Cambriano aumento do nível do mar inundações continentais erosão de regolitos aumento de ambientes hábitáveis (mares rasos, placas continentais) maior disponibilidade de minerais em ambiente marinho (Cálcio, Potássio) toxicidade celular origem do plâncton oxigenação de substrato origem de biomineralização padronização do genoma Complexidade da teia alimentar Extinção cambriana Temperatura caiu drasticamente Diminuição dos níveis de oxigênio nos mares Período Ordoviciano (485 – 443 Ma) Distribuição dos continentes é semelhante a do Cambriano Grande evento de diversificação do Ordoviciano (GOBE) primeiro aparecimento de corais (principais formadores de recifes; concentração de biodiversidade) primeiro aparecimento de conodonte expansão ecológica (ex: hábito pelágico, alimentação suspensívora) Diversificação em níveis taxonômicos mais baixos (gênero e família) Animais típicos Trilobitas: grupo de artrópode totalmente extinto Corpo dividido em 3 lobos longitudinais Céfalo, tórax e pigídio Olhos compostos de cristais de calcita (formato poligonal) Crescimento por muda (sutura facial → abertura do exoesqueleto para muda) Um indivíduo pode gerar vários fósseis Diversos habitats e composição morfológica Morfologia x hábito de vida Apagamento → escavador ou planctônico Espinhosidade → defesa, estabilidade, flutuação Miniaturização → microhabitats Redução de olhos → águas profundas sem luz Formas pelágicas → natação na zona fótica Aumento de somitos torácicos → bentos anóxico, simbiose com bactérias Expansão do céfalo → hábito filtrador Crinóides (Filo Echinodermata) típico representante do GOBE endoesqueleto calcítico Nautilóides (Filo Mollusca, Classe Cephalopoda, Subclasse Nautiloidea) Braquiópodes (Filo Brachiopoda) Corais Extinção em massa do final do Ordoviciano organismos de águas tropicais relacionada a um esfriamento nos oceanos, o qual foi provocado pela glaciação que cobria o norte da África, no polo sul.