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EVOLUÇÃO E PALEONTOLOGIA PROF.A DRA. LEILANE TALITA FATORETO SCHWIND Reitor: Prof. Me. Ricardo Benedito de Oliveira Pró-Reitoria Acadêmica Maria Albertina Ferreira do Nascimento Diretoria EAD: Prof.a Dra. Gisele Caroline Novakowski PRODUÇÃO DE MATERIAIS Diagramação: Alan Michel Bariani Thiago Bruno Peraro Revisão Textual: Fernando Sachetti Bomfim Marta Yumi Ando Simone Barbosa Produção Audiovisual: Adriano Vieira Marques Márcio Alexandre Júnior Lara Osmar da Conceição Calisto Gestão de Produção: Cristiane Alves © Direitos reservados à UNINGÁ - Reprodução Proibida. - Rodovia PR 317 (Av. Morangueira), n° 6114 Prezado (a) Acadêmico (a), bem-vindo (a) à UNINGÁ – Centro Universitário Ingá. Primeiramente, deixo uma frase de Sócrates para reflexão: “a vida sem desafios não vale a pena ser vivida.” Cada um de nós tem uma grande responsabilidade sobre as escolhas que fazemos, e essas nos guiarão por toda a vida acadêmica e profissional, refletindo diretamente em nossa vida pessoal e em nossas relações com a sociedade. Hoje em dia, essa sociedade é exigente e busca por tecnologia, informação e conhecimento advindos de profissionais que possuam novas habilidades para liderança e sobrevivência no mercado de trabalho. De fato, a tecnologia e a comunicação têm nos aproximado cada vez mais de pessoas, diminuindo distâncias, rompendo fronteiras e nos proporcionando momentos inesquecíveis. Assim, a UNINGÁ se dispõe, através do Ensino a Distância, a proporcionar um ensino de qualidade, capaz de formar cidadãos integrantes de uma sociedade justa, preparados para o mercado de trabalho, como planejadores e líderes atuantes. Que esta nova caminhada lhes traga muita experiência, conhecimento e sucesso. Prof. Me. Ricardo Benedito de Oliveira REITOR 33WWW.UNINGA.BR U N I D A D E 01 SUMÁRIO DA UNIDADE INTRODUÇÃO ................................................................................................................................................................4 1. CONCEITOS E TERMINOLOGIAS .............................................................................................................................5 2. COLETA E DESCRIÇÃO TAFONÔMICA DE ASSEMBLEIAS FOSSILÍFERAS ......................................................... 7 2.1 COLETA ..................................................................................................................................................................... 7 2.2 DESCRIÇÃO .............................................................................................................................................................8 3. MORTANDADE NA BIOTA E EVENTOS DE SEDIMENTAÇÃO ............................................................................... 11 4. CLASSIFICAÇÃO DAS CONCENTRAÇÕES DE FÓSSEIS ....................................................................................... 11 4.1 CONCENTRAÇÕES FOSSILÍFERAS EM SISTEMAS MARINHOS ....................................................................... 11 4.2 CONCENTRAÇÕES FOSSILÍFERAS EM SISTEMAS CONTINENTAIS ............................................................... 12 5. DIAGÊNESE DOS FÓSSEIS OU FOSSILDIAGÊNESE ............................................................................................. 13 CONSIDERAÇÕES FINAIS ..........................................................................................................................................22 TAFONOMIA: PROCESSOS E AMBIENTES DE FOSSIFICAÇÃO PROF.A DRA. LEILANE TALITA FATORETO SCHWIND ENSINO A DISTÂNCIA DISCIPLINA: EVOLUÇÃO E PALEONTOLOGIA 4WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA INTRODUÇÃO A ciência da Paleontologia utiliza, como objeto de estudo, evidências de restos de animais e vegetais, assim como resquícios de suas atividades na Terra, denominados de fósseis. Conhecer a história dos fósseis é, também, adquirir informação sobre, por exemplo, a migração dos continentes (Efeito Pangea), as mudanças climáticas, as extinções em massa e as modificações ocorridas na flora e fauna ao longo do tempo geológico, tendo em vista que a vida na Terra se originou há aproximadamente 3,8 bilhões de anos. A Paleontologia fornece uma dimensão do tempo em que os grandes ecossistemas atuais se estabeleceram e também informações complementares às teorias evolutivas. É possível, por meio do reconhecimento e grau de evolução dos grupos de fósseis, estimar a datação relativa de camadas do solo, reconstruir o ambiente em que o fóssil viveu, identificar rochas e auxiliar na reconstituição da história geológica da Terra. Para que a ciência da Paleontologia de fato ocorra, esta fundamenta-se em outras duas áreas do conhecimento: Biologia e Geologia. Por meio da Biologia, buscam-se subsídios para estudar os fósseis, sua identificação, tendo em vista que os fósseis são restos de um antigo organismo vivo. Já considerando a Geologia, os fósseis são considerados ferramentas para datação e ordenação das sequências sedimentares e, assim, conseguir detalhar a coluna cronogeológica. Nesse sentido, a Paleontologia pode ser estudada por meio de duas abordagens principais. Uma centrada na identificação do fóssil e, por isso, mais descritiva, buscando sua reconstituição e relações filogenéticas para, posteriormente, estabelecer possíveis correlações cronoestratigráficas e interpretações paleoambientais. A outra, mais conceitual, que pode ser denominada de Paleobiologia, estuda a identificação das leis que atuam em fenômenos como a origem da vida, formação da biosfera, processos evolutivos, deriva genética e extinções. Tendo em vista que, em ambas as abordagens adotadas em processos de conhecimento paleontológico o fóssil tende a ser o objeto principal de estudo, nesta unidade, iremos discutir sobre a Tafonomia, ou seja, as condições e os processos que proporcionam as preservações fósseis, desde a sua morte até ser encontrado na natureza. 5WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1. CONCEITOS E TERMINOLOGIAS O termo Tafonomia foi proposto por Efremov, em 1940, para designar o estudo das “leis” que governam a transição dos restos orgânicos da biosfera para a litosfera. Pelo fato de esse conceito ser considerado muito amplo, sofreu mudanças e, atualmente, a definição moderna do termo Tafonomia refere-se a estudos dos processos de preservação e como eles afetam a informação do registro fóssil, compreendendo duas amplas subdivisões: Bioestratinomia e Diagênese dos fósseis. A Bioestratinomia engloba a história sedimentar dos restos esqueléticos dos organismos até seu soterramento. Incluem as causas de morte do organismo analisado, sua decomposição, transporte e, por fim, o soterramento. A Diagênese dos fósseis compreende o estudo dos processos físicos e químicos que alteram os restos esqueléticos após o soterramento. Alguns autores incluem dentro da Tafonomia o estudo da Necrólise, que consiste no estudo que abrange a morte e decomposição dos organismos. Além disso, também são considerados a fase de soerguimento tectônico e a influência das técnicas e métodos de coleta e da preparação dos fósseis. Na Figura 1, é possível observar o esquema de algumas relações entre as áreas e disciplinas supracitadas que compõem a Tafonomia. De modo geral, para se tornar um fóssil, o organismo passa por algumas etapas principais. Primeiramente, a morte, que pode ser por causas diversas, como, por exemplo, predação, doenças ou condições ambientais adversas. Necrólise, quando o material do organismo morto se decompõe com a ajuda de alguns microrganismos, como bactérias e fungos. Dispersão, em que o organismo pode ou não ser levado a outro local, antes de acontecer a fase de soterramento. Na etapa de soterramento, o organismo é coberto por algum tipo que sedimento que o preserva. E, por fim, a etapa de soerguimento em que as placas tectônicasDe certo modo, houve a incorporação dos conceitos estudados e implementados por Platão e essas ideias serviriam para explicar as diferenças individuais de cada ser vivo. Nesse sentido, o papel das Ciências Naturais para explicar o processo de evolução das espécies era o de classificar a cadeia de seres, descobrindo sua ordenação. A tal fim, criava-se uma escala natural, ou seja, gradação entre coisas inanimadas, plantas, animais inferiores, humanos, anjos e outros seres espirituais, e estudava-se, portanto, essa ordenação. Após esse primeiro pensamento, ainda primitivo, houve todo um processo de revolução científica, alavancado pelas ideias transformacionistas decorrentes dos avanços da Física, Astronomia e, principalmente, Geologia. Portanto, deve-se considerar o contexto socioeconômico e cultural no desenvolvimento científico do pensamento evolutivo. 1.1 Lamarckismo Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) (Figura 1) escreveu sua obra intitulada Philosophie zoologique (Fisiologia zoológica, 1809), na qual propôs que as formas de vida progrediam por transformação gradual, em direção a uma maior complexidade e perfeição. Esse pesquisador sustentou, ainda, que o caminho da progressão é determinado por uma “força interna” influenciada por “circunstâncias externas”, ou seja, mudanças no ambiente, segundo ele, traziam a necessidade de alterações no organismo. Dessa forma, o organismo responderia usando alguns órgãos mais que outros. A partir desse pensamento, Lamarck afirmou que “o uso e o desuso dos órgãos” alteram a morfologia destes, a qual é transmitida para as gerações subsequentes. Um exemplo clássico, utilizado por Lamarck, foi a evolução do pescoço da girafa (Figura 2). De acordo com sua teoria, os ancestrais da girafa poderiam ter sido animais de pescoços curtos, que, na tentativa de alcançarem as folhas mais altas das árvores para se alimentarem, esticariam seus pescoços. Esse comportamento intencional e repetitivo fez com que, geração após geração, os pescoços fossem se tornando gradativamente mais compridos, devido ao esforço repetitivo; explicava-se, assim, o estágio de desenvolvimento atual dos pescoços das girafas. Lamarck, com esse pensamento, enfatizou a adaptabilidade e a transmissão de caracteres adquiridos. Um dos primeiros evolucionistas que abordou ideias transformacionistas foi o avô de Charles Darwin, que publicou o livro Zoonomia ou Leis da vida orgânica (1794-1796), em que assinalou que a variação do ambiente provoca uma resposta do organismo (estrutura de um órgão). Portanto, os animais se transformavam pelo hábito provocado pelas necessidades. Em suma, Erasmus Darwin acreditava na herança de caracteres adquiridos e, com essa crença, produziu o que veio a ser uma emergente teoria de evolução, embora deixando, ainda, muitas questões sobre o tema sem resposta. 44WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 1 – Lamarck. Fonte: Thévenin (1802). Figura 2 – Desenho esquemático da teoria de Lamarck sobre a descendência do pescoço da girafa. Fonte: Biorritmo (2015). Entretanto, Lamarck foi duramente criticado, pois os demais pesquisadores argumentaram que os registros fósseis desses animais não revelavam séries graduais intermediárias de ancestrais e descendentes. Vários experimentos, posteriores à divulgação da teoria de Lamarck, foram realizados e demonstraram que características adquiridas ao longo da vida não são hereditárias. O biólogo alemão August Weismann, por exemplo, ao cortar a cauda de camundongos por várias gerações sucessivas, constatou que os camundongos desprovidos de cauda sempre davam origem a descendentes com cauda. 45WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Atualmente, a teoria de Lamarck não é mais aceita, tendo em vista que foi comprovado que as características adquiridas durante a vida não são hereditárias, apenas mudanças em nível genético podem ser herdadas pelos descendentes. Entretanto, o lamarckismo apresentou contribuições importantes à teoria evolutiva, e estas estão destacadas na Figura 3 abaixo, juntamente com os princípios fundamentais e conceitos equivocados desse pesquisador. Figura 3 – Esquema dos principais princípios, conceitos equivocados e contribuição do lamarckismo para a teoria evolutiva. Fonte: A autora. 46WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1.2 Darwinismo Após a teoria de Lamarck, nenhum mecanismo evolutivo satisfatório foi reconhecido, até que a teoria de Charles Darwin e Alfred Wallace (1823-1913) fosse apresentada (Figura 4). Figura 4 – Importantes cientistas que contribuíram para a formação da base moderna evolutiva: Charles Darwin (A) e Alfred Wallace (B). Fonte: Manning (2013). A história sobre a concepção do darwinismo inicia-se com uma viagem ao redor do mundo, realizada pelo então jovem Charles Darwin, entre 1831 e 1836, a bordo de um navio do governo inglês, H. M. S. Beagle, no posto de naturalista. O objetivo dessa expedição era o de realizar um completo levantamento das costas setentrionais da América do Sul, que incluía o mapeamento (cartografia) e verificação dos recursos para posterior exploração e comércio. A embarcação Beagle teve sua primeira parada em 16 de janeiro de 1831 nas Ilhas Cabo Verde, e depois em Fernando de Noronha em 20 de fevereiro do mesmo ano, chegando, posteriormente, a Salvador. Foi no Brasil que Darwin teve seu primeiro contato com a Floresta Tropical. Aportou no Rio de Janeiro em 5 de abril de 1832, onde permaneceu, enquanto o Beagle voltou a Salvador para rever cálculos cartográficos, realizando uma série de coletas e observações. Em 23 de julho de 1835, ancoraram em Valparaíso, no Chile, onde Darwin fez uma expedição aos Andes, e encontrou fósseis de conchas a mais de 1000 metros de altitude. Em setembro de 1835, chegaram às Ilhas Galápagos, e nesse local, Darwin constatou a existência de espécies de árvores, tartarugas e aves diferentes em cada ilha. 47WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA A partir das observações realizadas por Darwin acerca da diversidade de fauna e flora, constatadas durante a viagem, ele voltou à Inglaterra com a ideia de que os seres vivos se modificavam com o tempo. Mas um mecanismo que explicasse como estes evoluíam era ainda desconhecido. Ele observou que animais existiam com pequenas variações em cada ilha do arquipélago de Galápagos, percebendo que cada espécie vinha de um ancestral comum. Foi a partir dessas observações em Galápagos, que Darwin realmente passou a duvidar da imutabilidade das espécies, principalmente após as observações realizadas, em que surgiu a ideia de possibilidade de reconhecer a procedência dos galápagos (cágados) a partir da forma do casco. Darwin percebeu também variação no formato do bico de determinada ave em diferentes ilhas em Galápagos (Figura 5). Figura 5 – Observações de Darwin referentes às variações das espécies de cada ilha de Galápagos: diferença de cascos de tartarugas (A) e diferença de bicos de aves (B). Fonte: Manning (2013). Após a expedição, já em sua casa na Inglaterra, Darwin interessou-se pela criação de animais domésticos. Ele percebeu que os criadores sempre escolhiam determinadas características nos animais e as selecionavam através de várias gerações, até obterem uma nova raça. As novas raças eram mantidas somente se os seus membros fossem acasalados entre si. Esse método era chamado de seleção artificial. Essa seleção artificial forneceu a Darwin pistas de como ocorria a seleção das características nos animais selvagens e a consequente modificação destes ao longo do tempo. Em 1838, Darwin leu o ensaio de Thomas Robert Malthus, intitulado An essay on the principles of population (Um ensaio sobre os princípios da população, 1803), o qual proferia que, enquanto as populações humanascresciam em progressão geométrica, a oferta de alimentos crescia em progressão aritmética. Darwin percebeu, então, que esse cenário não acontecia na natureza, já que as populações de seres vivos se mantinham num nível mais ou menos constante. 48WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Por outro lado, observou que os indivíduos dessas populações apresentavam variabilidade, inclusive em características essenciais à adaptação ao ambiente. Constatou, também, que devido a essa variabilidade, muitos indivíduos morriam precocemente, outros não eram bem-sucedidos reprodutivamente, e alguns viviam mais tempo e eram capazes de produzir descendentes férteis em boa qualidade. Dessa forma, Darwin concluiu que deveria existir uma “luta pela sobrevivência”, em que apenas os mais aptos seriam selecionados ao longo do tempo, transmitindo suas características vantajosas aos seus descendentes. A este mecanismo denominou seleção natural, em oposição à “seleção artificial”. As diferenças entre as populações iriam se acumulando com a sucessão das várias gerações, a ponto de estas se diferenciarem dos tipos originais, constituindo-se em novas formas ou espécies. Para que ocorresse evolução, Darwin acreditava que deveria haver uma certa estabilidade no ambiente. Sustentou que falhas no registro geológico foram responsáveis pela ausência de formas intermediárias entre as espécies. Acreditava que a modificação era direcional, lenta e gradual, sempre enfatizando a seleção natural como a principal causa da evolução. Assim, a seleção natural ocorreria em um ambiente calmo, sem catástrofes, e num intervalo de tempo longo. Um exemplo bem conhecido da seleção natural em ação, atualmente, é o desenvolvimento de resistência a antibióticos em bactérias (Figura 6). Populações naturais de bactérias contêm, entre seus membros individuais, considerável variação genética, advinda principalmente de mutações. Quando exposta a antibióticos, a maioria das bactérias morre rapidamente, entretanto algumas podem apresentar mutações que as fazem ser um pouco menos suscetíveis aos efeitos dos antibióticos. Se a exposição aos antibióticos for curta, esses indivíduos irão sobreviver ao tratamento. Essa eliminação seletiva de indivíduos menos aptos de uma população é o que caracteriza a seleção natural. Nesse sentido, as bactérias sobreviventes (mais bem adaptadas) irão se reproduzir novamente, produzindo a próxima geração. Devido à eliminação dos indivíduos menos aptos na geração anterior, essa população conterá mais bactérias que apresentam algum tipo de resistência contra os antibióticos. Ao mesmo tempo, novas mutações ocorrem, contribuindo com novas variações genéticas às variações genéticas já existentes. Se uma nova mutação reduz a suscetibilidade a um antibiótico, esses indivíduos têm mais chance de sobreviver quando novamente confrontados com antibióticos. 49WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 6 – Esquema do processo de seleção natural referente à resistência por antibióticos. Fonte: Wikipedia (2019). Darwin passou 20 anos testando experimentalmente suas convicções, analisando as evidências acumuladas durante sua viagem ao redor do mundo e escrevendo um longo tratado sobre o assunto. No ano de 1858, ele recebeu uma carta de um jovem naturalista, Alfred Russel Wallace, na qual este propunha o mesmo mecanismo de evolução dos seres vivos concebido por Darwin. Darwin reconheceu o valor e a importância do trabalho de Wallace, escreveu um breve resumo de suas teorias. Os dois trabalhos foram apresentados juntos em uma reunião da Sociedade Linneana, em Londres, sobre a tendência das espécies em formar variedades e sobre a perpetuação das variedades e espécies por meio da seleção natural. A teoria de seleção natural de Wallace foi elaborada com o mesmo rigor científico, mas sem o mesmo embasamento experimental da teoria darwiniana. Enquanto Wallace escreveu apenas um ensaio com os resultados de suas pesquisas, Darwin escreveu vários livros relatando seus experimentos e observações (Cf. DARWIN, 1984, 2002, 2004). A obra de Darwin foi muito mais difundida, entretanto o reconhecimento de Wallace como codescobridor desse mecanismo evolutivo (seleção natural) é notável. Em 1859, Darwin publicou a primeira edição de sua mais importante obra: The origin of species (A origem das espécies). Nessa obra, ele apresentava uma síntese de amplo alcance sobre a teoria da evolução, recorrendo a todas as fontes relevantes de informações que pudessem corroborar suas ideias, incluindo, por exemplo, registros fósseis, estudos sobre anatomia e embriologia comparadas, biogeografia, modificações em animais domésticos, entre outras. 50WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Atualmente, os evolucionistas aceitam somente parte do pensamento de Darwin, entretanto sua teoria tem reconhecimento universal nos meios científicos. Desde que publicou A origem das espécies, o conhecimento sobre as causas e os caminhos das mudanças evolutivas tem aumentado enormemente, tendo sido amplamente reformulado sob a óptica da moderna biologia evolutiva. O darwinismo, como já apresentado até aqui, contribuiu para o entendimento do mecanismo evolutivo e seus princípios fundamentais, teses e importância estão destacados na Figura 7 a seguir. Figura 7 – Esquema dos princípios fundamentais, teses e importância do darwinismo para a teoria evolutiva. Fonte: A autora. 1.3 Teoria Sintética da Evolução Em sua teoria, Darwin não havia conseguido explicar a natureza da herança das características nos organismos. De acordo com o pensamento da época, ele acreditava que a herança ocorria por meio de uma fusão de elementos paternos e maternos. Mas uma hereditariedade desse tipo levaria a uma rápida redução da variabilidade das características nos organismos. Além disso, era preciso explicar como se dava a conservação e o ressurgimento de características, apesar da reprodução sexual. A interessante bibliografia de Charles Darwin pode ser vista no documentário intitulado Biografia de Charles Darwin, de 2014. Disponível em: https://pgl.gal/charles-darwin-teoria- evolucionismo/. Acesso em: 3 jan. 2020. https://pgl.gal/charles-darwin-teoria-evolucionismo/ https://pgl.gal/charles-darwin-teoria-evolucionismo/ 51WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Nenhuma solução satisfatória para essas questões foi proposta até 1900, quando houve a divulgação das experiências de Gregor Johann Mendel (1822-1884) (Figura 8), apresentadas em 1865. A essência da heterogeneidade mendeliana considera que os fatores hereditários, posteriormente denominados genes, reunidos em um indivíduo, devido à fertilização de um ovo, separam-se novamente nas células reprodutivas (gametas) dos indivíduos. Figura 8 – Gregor Johann Mendel, o pai da genética. Fonte: Famous Scientists (2019). Mendel realizou experiências com cruzamento de plantas (ervilhas) e constatou que a variação genética podia ser mantida indefinidamente numa população com reprodução sexuada. Isso porque esse tipo de reprodução permite a separação (segregação) e a reunião dos genes de uma população ao longo das gerações, fato este matematicamente demonstrado por ele. Desde 1901, outros pesquisadores confirmaram a existência dos genes (fatores hereditários), confirmando, consequentemente, todas as proposições de Mendel, que, a partir daí, ficou conhecido como pai da genética. Desde então, houve um acentuado impulso no conhecimento científico sobre os genes e suas propriedades. Assim, nasceu uma nova teoria evolutiva, a partir do advento da genética e de conceitos do darwinismo, denominada teoria sintética da evolução ou teoria neodarwinista. Nesse sentido, podemos afirmar que a teoria darwinista, considerando a seleção natural, nãosofreu alteração em nenhum de seus aspectos essenciais em virtude da teoria genética, mas sim foi enriquecida por uma teoria da hereditariedade que permitiu dar uma maior precisão ao conhecimento evolutivo, desvendando lacunas que até então estavam abertas no meio científico. 52WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA A estrutura básica da Teoria Sintética clássica é que a evolução é um fenômeno de duas faces: a produção da variabilidade gênica e a sua manutenção. Os fatores que determinam alterações no conjunto gênico (conjunto de todos os genes presente em determinada população) são denominados fatores evolutivos. A teoria sintética reconhece como causas da evolução os seguintes fatores evolutivos: mutação, recombinação gênica, deriva genética, seleção natural e migração (Figura 9). Nesse sentido, mutação tende a ser um fator de produção e aumento da variabilidade gênica. Recombinação e migração são fatores de aumento da variabilidade gênica. Deriva genética, seleção natural e também migração são fatores de redução da variabilidade gênica. Figura 9 – Esquema da explicação da origem da variabilidade entre os indivíduos (Teoria Sintética da Evolução ou Neodarwinismo). Fonte: A autora. Como podemos descrever a importância e o papel efetivo da genética no conhecimento evolutivo? A genética veio mostrar que as características dos organismos são determinadas por fatores herdáveis, os genes. As modificações (mutações) ocorridas ao acaso nos genes, quando não letais aos organismos, são fonte de origem das novas características nos seres vivos e, por consequência, responsáveis pela diversidade morfológica observada nas populações. A manutenção da variabilidade nas características dos organismos é garantida inicialmente pela reprodução, na qual ocorre a recombinação dos genes dentro da população e, posteriormente, pelo mecanismo da seleção natural. 53WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2. TABELA DE TEMPO GEOLÓGICO Há eventos relacionados à evolução, com aparecimento e extinções de espécies distintas que permitem que se estabeleça uma tabela de tempo geológico da Terra (Quadro 1). Na falta de datações absolutas, a idade da Terra é expressa em termos relativos. Utilizam-se denominações como “Período Devoniano” ou “Era Paleozoica” com aproximadamente o mesmo sentido que “Era Medieval”, “Período Colonial”, “Anos 60”. As denominações empregadas na Tabela de Tempo Geológico começaram a ser criadas a partir do século XVIII, quando o pesquisador Willian Smith observou as sucessões ordenadas de fósseis nas rochas. O Tempo Geológico está dividido em intervalos que possuem um significado em termos de evolução da Terra, considerando o surgimento de novas espécies ou extinção de outras. A Escala do Tempo Geológico, cujo esqueleto rudimentar foi estabelecido ainda no século XIX, está dividida em graus hierárquicos cada vez menores que são: eras, períodos, épocas e idades. Para mais informações sobre o papel do neodarwinismo na história natural, segue a indicação do seguinte livro didático: BARAHONA, A. et al. Filosofía e historia de la biología. 2. ed. México: Universidade Nacional Autônoma do México, 2004. Fonte: Book Depository (2020). 54WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Quadro 1 – Escala do Tempo Geológico considerando o processo de evolução das espécies, que promove seu surgi- mento e/ou extinção. Fonte: Zucon e Vieira (2012c). 55WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 3. EXTINÇÕES Hoje em dia, um dos temas relacionados à natureza e à evolução das espécies mais debatido é a extinção de diversos animais e plantas provocada pelas ações antrópicas. Estimativas apontam que o homem já provocou uma extinção maior do que a registrada na época da extinção dos dinossauros. Desde o surgimento do planeta, diversas extinções já ocorreram, tanto de menor magnitude como em grande escala. As extinções de menor magnitude, geralmente, atingem espécies individuais, e podem ocorrer por meio de dois processos distintos: pseudoextinção ou pela interação entre espécies (competição por recursos, por exemplo). A pseudoextinção é a consequência das condições ambientais que exercem alterações nos indivíduos de uma determinada espécie. Consideremos indivíduos “originais” de uma espécie “A”. Com o passar do tempo e os eventos reprodutivos de geração a geração, os novos indivíduos formados podem incorporar, devido à pressão ambiental, características distintas dos indivíduos originais, até chegarem ao ponto de serem totalmente diferentes destes e passando a ser uma nova espécie, tornando-se uma espécie “B”, por exemplo. Nesse cenário, a espécie não se extinguiu, apenas se modificou com o tempo, por isso o termo utilizado é pseudoextinção, ou seja, uma falsa extinção. A interação entre espécies concorrentes (competição por recursos) também pode levar algumas espécies à extinção, porque, na natureza, os recursos são limitados, e aqueles indivíduos que são mais adaptados ao meio em que vivem possuem as melhores “ferramentas” (condições/ aptidões) para adquirir seus recursos de maneira mais eficiente e, com isso, conseguem sobreviver em detrimento da outra espécie menos apta. Na história da vida na Terra, as extinções de grande escala ocorreram diversas vezes; são conhecidos cinco grandes eventos (Figura 10), em que cada evento extinguiu mais de 70% da fauna e flora conhecida no período. Nesse sentido, a seguir, iremos conhecer mais especificamente cada um desses cinco eventos. 56WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 10 – Gráfico das extinções em massa ocorridas durante a diversificação da vida na Terra. Fonte: Zucon e Vieira (2012c). 3.1 Ordoviciano/Siluriano No final do Ordoviciano, não havia vida fora da água, toda fauna existente no planeta encontrava-se dentro dos ambientes marinhos. Uma grande parte dessa fauna vivia nas regiões litorâneas, próxima à linha de costa dos continentes, como braquiópodes, briozoários, trilobitas, conodontes, graptolitos, além de espécies formadoras de corais. Essa extinção ocorreu em duas partes. Em um primeiro momento, quando o Gondwana (Figura 11) se situou no polo sul do planeta, ocorreu uma imensa glaciação que provocou o resfriamento da temperatura no planeta, reduzindo os níveis do mar, uma vez que grande parte da água ficou retida nos blocos de gelo que se formaram. Como consequência, diversos animais que viviam próximos ao litoral desapareceram, pois o seu hábitat deixou de existir devido às novas condições ambientais estabelecidas no local. Um segundo momento aconteceu quando o clima esquentou e a glaciação diminuiu, devolvendo os níveis de água do mar, similares aos anteriormente conhecidos. Os organismos que se alojavam “nas novas águas litorâneas” encontravam-se, nesse novo cenário, em um mar mais profundo, e consequentemente, com condições ambientais diferentes das ideais para eles. Todas essas mudanças ocorreram em um longo período, durante milhões de anos. Como resultado, 85% das espécies marinhas conhecidas até então desapareceram. 57WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA *Gondwana é o nome dado a uma antiga massa de terra que pertencia do supercontinente Pangea. A desagregação deste continente deu origem à América do Sul, Africa, Austrália, Índia, ilha de Madagascar e ao continente Antártida. Esta separação ocorreu ao longo do Cretáceo. O nome Gondwana é derivado de uma região central da Índia, chamada Gond. A este supercontinente foi dado o nome Gondwana que em sânscrito, a língua primordial indiana, significa “bosque de Gond”. Massas continentais que no Cretáceo compunham o supercontinente Gondwana(http://www.infoescola.com/continentes/gondwana/). Figura 11 – Explicação do significado de Gondwana. Fonte: Zucon e Vieira (2012c). 3.2 Devoniano/Carbonífero No final do Devoniano, já era observado o desenvolvimento de vida em terra firme devido à expansão das primeiras florestas (Figura 12A). Era observada, também, a diversificação de anfíbios e insetos, e nos mares, a diversificação entre os tubarões, placodermos (peixes com armadura óssea, Figura 12B) e os peixes ósseos. Além disso, é o período marcado pelo surgimento dos amonoides (moluscos com carapaça externa). Os mares eram dominados por recifes de corais. Nesse período, houve evidências fortes de ocorrência de uma segunda glaciação no Gondwana, o que alterou mais uma vez o clima e os níveis de água nos mares. Associada a esse fenômeno, ocorreu a expansão das florestas no meio terrestre, o que provocou aumento do intemperismo químico na produção do solo, que estava associado a essas florestas. Além disso, observou-se, também, a deposição de matéria orgânica nos mares mais rasos, o que provocou a anoxia e contribuiu para a extinção de diversos grupos daquele tipo de ambiente (cerca de 70% a 80% da fauna conhecida). Dentre os grupos que se extinguiram nesse período, podem-se citar alguns corais e os peixes ostracodermos (sem mandíbula) e os placodermos. Figura 12 – (A) expansão de florestas durante o Devoniano; (B) um peixe placodermo. Fonte: Zucon e Vieira (2012c). 58WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 3.3 Permiano/Triássico Durante o Permiano, ocorreu o surgimento do supercontinente Pangea, uma grandiosa área de solo emersa, que superou a área oceânica e, como consequência, provocou um exorbitante aumento de vida em terra firme, com a diversificação de espécies de insetos, anfíbios, répteis associados a florestas de gimnospermas. A fauna marinha nesse período era composta por braquiópodes, amonoides, gastrópodes, peixes ósseos, tubarões, foraminíferos e raros trilobitas. Nesse período, houve, também, uma extinção de fauna, que foi a maior de toda a história da vida na Terra (90% da fauna marinha foram extintas e parte da fauna terrestre, extinguindo, por exemplo, os vertebrados sinápsidos. As razões para essa extinção foram a elevação do continente Pangea, o que reduziu as áreas de mar raso, além de ação do vulcanismo, que teria levado à atmosfera uma grande quantidade de gases, provocando um aquecimento global. 3.4 Triássico/Jurássico Durante o Triássico, o supercontinente Pangea começa a migrar para uma posição mais próxima à linha equatorial do planeta, causando mudanças climáticas que alteraram a disposição da vegetação e, consequentemente, houve sutil efeito sobre a fauna. O interior do continente se transformou em um deserto. Somente as áreas litorâneas possuíam uma vegetação mais abundante, com isso alguns anfíbios labirintodontes se extinguem e os “répteis” diápsidos (arcossauros) se sobressaíram em relação aos sinápsidos, que no final do Triássico se reduz apenas a um grupo (cinodontes) de pequeno tamanho, que, posteriormente, deu origem aos mamíferos. Nos mares desse período, diversas espécies de amonoides, equinoides, braquiópodes, bivalves e gastrópodes são extintas. Apesar de ter sido mencionada anteriormente como um período das grandes extinções em massa, alguns autores acreditam que essa extinção tenha ocorrido de forma gradual, graças às diversas mudanças climáticas ocorridas com a migração do continente. 59WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 3.5 Cretáceo/Terciário No Cretáceo, a fauna terrestre apresenta uma diversificação acentuada, sendo composta por anfíbios, “répteis”, aves e mamíferos. Dentre os “répteis”, registraram-se os crocodilos, pterossauros e dinossauros. A flora terrestre apresentou uma novidade: além das gimnospermas, surgem as primeiras plantas com flores, as angiospermas. Nos mares, existia uma diversidade de “répteis” marinhos, além de bivalves, amonoides gigantes, corais escleratínios (grupo existente atualmente) e braquiópodes. Ao final desse período, um robusto corpo celeste, ou seja, meteoro (Figura 13A) se choca com a Terra causando uma imensa devastação na sua área de impacto, o que levantou toneladas de poeira para a atmosfera terrestre e provocou mudanças drásticas nas condições ambientais. As vítimas mais afetadas por esse fenômeno foram os dinossauros (Figura 13B). Entretanto, além desse grupo, diversos outros como os pterossauros e alguns que viviam nos oceanos foram extintos como os amonoides, “répteis” marinhos, além de bivalves inoceramídeos e trigonídeos. Figura 13 – (A) Impacto de um meteoro no final do Cretáceo; (B) Um tipo de dinossauro que sofre extinção devido à ação do referido meteoro. Fonte: Zucon e Vieira (2012c). 60WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA CONSIDERAÇÕES FINAIS A evolução biológica compreende a modificação sofrida por populações de organismos através do tempo. As mudanças consideradas evolutivas são aquelas herdadas por meio de material genético. Todo esse conhecimento, acessível a todos nós nos dias atuais, é reflexo de um processo gradual de experimentações e descobertas de diversos pesquisadores, que, de alguma forma, com maior ou menor magnitude, contribuíram para desvendar os mistérios dos mecanismos evolutivos nas diversas populações. O estudo da evolução é fundamental para pesquisar na área da Paleontologia, tendo em vista que, por meio dele, conseguimos entender como as formas de vida encontradas na Terra na atualidade conseguiram se manter e que processos elas sofreram durante o tempo, fornecendo- nos, assim, a história da vida no planeta. 6161WWW.UNINGA.BR U N I D A D E 04 SUMÁRIO DA UNIDADE INTRODUÇÃO ..............................................................................................................................................................62 1. FATORES EVOLUTIVOS ...........................................................................................................................................63 1.1 MUTAÇÃO ................................................................................................................................................................63 1.2 RECOMBINAÇÃO GÊNICA .....................................................................................................................................64 1.3 DERIVA GENÉTICA .................................................................................................................................................64 1.4 SELEÇÃO NATURAL ...............................................................................................................................................65 1.5 MIGRAÇÃO .............................................................................................................................................................66 2. ESPÉCIE E ESPECIAÇÃO ........................................................................................................................................66 2.1 CONCEITO BIOLÓGICO DE ESPÉCIES ..................................................................................................................66 2.2 ESPECIAÇÃO ..........................................................................................................................................................67 3. BIOGEOGRAFIA........................................................................................................................................................ 72 CONSIDERAÇÕES FINAIS ..........................................................................................................................................78 INFLUÊNCIA DOS FATORES EVOLUTIVOS NA ESTRUTURA POPULACIONAL PROF.A DRA. LEILANE TALITA FATORETO SCHWIND ENSINO A DISTÂNCIADISCIPLINA: EVOLUÇÃO E PALEONTOLOGIA 62WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA INTRODUÇÃO A estrutura populacional de uma espécie, ou seja, o conjunto de suas características demográficas e genéticas é resultado da ação e das interações de uma série de mecanismos evolutivos e ecológicos. Nesse sentido, a estabilidade das frequências gênicas em uma população somente pode ser mantida se nela não estiverem atuando os fatores evolutivos, isto é, se a população não estiver sujeita a mutações, seleção natural, recombinação gênica, deriva genética e migração. Os efeitos de tais fatores evolutivos serão analisados nesta unidade. Antes, porém, é necessário esclarecer que a evolução é definida, atualmente, como a alteração das frequências de alelos pertencentes ao conjunto gênico da população estudada. Diante disso, pode-se concluir que, apesar de a evolução afetar indivíduos, não são estes que evoluem de forma isolada, e sim a população como um todo. A partir desse conhecimento de evolução, partiram as tentativas de unir os princípios teóricos da Genética de Populações, interessada nas alterações de frequências alélicas e genotípicas, com os princípios teóricos da Ecologia de Populações, preocupada em entender as relações de causa e efeito na regulação do número de indivíduos. Isso resultou no aparecimento da Biologia de Populações (estruturação das populações), que vem oferecendo embasamento teórico consistente para analisar e interpretar, sob o enfoque evolutivo, a dinâmica populacional e o efeito dos fatores evolutivos sobre esta. Um dos objetivos dessa área é, então, tentar explicar, de maneira integrada, os papéis relativos dos mecanismos evolutivos supracitados, na diferenciação de populações em ambientes heterogêneos, relacionando-os à distribuição dos indivíduos tanto no tempo como no espaço. Esta abordagem é de particular interesse para a análise e interpretação de aspectos biológicos fundamentais relacionados à conservação da biodiversidade. Para entender as influências dos fatores evolutivos sobre as populações, que serão discutidos nesta unidade, são fundamentais o conhecimento e a diferenciação de dois conceitos: genótipo e fenótipo. O genótipo é o conjunto de genes de um único indivíduo. O conjunto dos diferentes genótipos de uma população forma seu conjunto gênico, patrimônio gênico ou genoma. O conjunto de todas as características (morfológicas, fisiológicas, comportamentais, entre outras) de um indivíduo, manifestadas ao longo da vida e que se desenvolvem pela interação dos genes com o meio ambiente, é chamado de fenótipo. 63WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1. FATORES EVOLUTIVOS 1.1 Mutação É a fonte de toda a variação hereditária, ou seja, os demais mecanismos evolutivos utilizam a variabilidade que é produzida pelas mutações. Por isso, as mutações têm sido chamadas de “matéria-prima” da evolução. A mutação pode ser gênica (alteração de gene), que ocorre na replicação do DNA nas sequências de bases, e cromossômica (alteração do número ou estrutura dos cromossomos). Seguindo a tendência atual, esta unidade se atém apenas às mutações gênicas, como provedoras da variabilidade genética, pois esta é submetida à seleção natural. Em outras palavras, a permanência na população dos alelos surgidos por mutação depende da ação seletiva exercida pelo ambiente contra os portadores desses alelos. Por isso, as duas questões, mutação e seleção, estão ligadas de forma indissolúvel, sendo essa a razão de ambas serem discutidas em conjunto. Existem algumas diferenças entre a ocorrência das mutações. Em experimentos realizados com microrganismos, foi possível observar que, mesmo em condições normais controladas de cultura, podem ocorrer mutações, as quais, por não terem causa aparente, são denominadas mutações espontâneas, para diferenciá-las daquelas que são provocadas por agentes mutagênicos e, por isso, denominadas mutações induzidas. As mutações podem ocorrer tanto nas células somáticas (mutações somáticas) quanto nas células germinativas (mutações gaméticas) (Figura 1). As mutações somáticas podem apresentar sérios reflexos em nível individual, já que a célula somática, onde ocorre a mutação, pode sofrer alterações significativas, como tornar-se cancerosa ou morrer. Entretanto, do ponto de vista genético e evolutivo, as mutações somáticas não são importantes, porque elas não são transmissíveis hereditariamente e desaparecem com a morte das células que sofreram a mutação. Figura 1 – Desenho esquemático da mutação somática (A), não transmissível hereditariamente, como sinalizado em (C), descendente sem a mutação; e mutação gamética (B), que pode gerar descendentes sem mutação (D) ou com probabilidade de transmitir a mutação (E). Fonte: Slideshare (2008). 64WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Em contrapartida, as mutações gaméticas têm grande importância genética e evolutiva, pois podem introduzir novas formas alélicas na população e podem ser transmitidas hereditariamente. Ou seja, se o zigoto que contém a mutação for viável e der origem a um indivíduo, todas as células de tal indivíduo apresentarão a mutação, a qual poderá ser transmitida a seus descendentes por intermédio dos gametas desse indivíduo. 1.2 Recombinação Gênica É um processo que reorganiza os genes já existentes nos cromossomos. O mecanismo primário de recombinação gênica é a reprodução sexuada, em que os pares de cromossomos permutam (trocam) partes entre si durante a formação das células reprodutivas, ou seja, os gametas. A recombinação pode envolver, também, a segregação (separação) independente desses pares de cromossomos nas células reprodutivas, durante a meiose, que reduz o número de cromossomos. Ambos os mecanismos possibilitam um grande número de combinações gênicas, dando origem a vários tipos de gametas que irão se unir na fecundação. Por meio da recombinação gênica, uma população pode ter sua variabilidade gênica aumentada, sem adição de novos genes. A recombinação gênica leva à formação de novos genótipos, expondo-os à seleção natural e a outros agentes. 1.3 Deriva Genética Trata-se de um processo estocástico aleatório, importante apenas em populações pequenas, em que as frequências dos genes flutuam ao acaso, independentemente da sua contribuição para a adaptação. Nos isolados de populações pequenas, diferentemente do que ocorre em populações grandes, o isolamento tem efeito evolutivo porque tais agrupamentos não conseguem manter um equilíbrio estável da distribuição genotípica. Nessas pequenas subpopulações, a variação aleatória das frequências gênicas, ao longo das gerações, pode provocar a eliminação ou a fixação casual de um gene, independentemente de seu coeficiente seletivo. Em outras palavras, nos pequenos isolados, um gene com alto valor adaptativo pode desaparecer, enquanto outro, com baixo valor adaptativo, pode ser fixado. Tal fenômeno é denominado deriva genética. Uma população pode ter seu tamanho reduzido sensivelmente em decorrência de ventos climáticos ou desastres ecológicos. Pode ocorrer, também, de um pequeno número de indivíduos de uma população migrar para outra região, mais favorável à sua sobrevivência. Em ambos os casos, esses poucos indivíduos não constituem uma amostra significativa do conjunto gênico da população original. Assim, pela simples ação do acaso, pode haver fixação de genes prejudiciais ou eliminação de genes favoráveis. Nessas situações, o processo de seleção natural exerce um papel secundário, pois o acaso poderá atuar no sentido inverso. 65WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1.4 Seleção Natural É o principal fator evolutivo que atua na alteração da variabilidade gênica da população, enquanto a migração e a mutação concorremde forma secundária. A seleção natural é representada pelos agentes do meio externo, como meio físico, químico e biológico, que atuam sobre os indivíduos. A seleção natural organiza e direciona a variabilidade gênica surgida por meio de processos aleatórios, no caso, mutações, recombinação gênica e deriva genética. Sob a óptica da genética, a seleção natural consiste em selecionar genótipos que confiram a seus portadores melhor adaptação ao meio ambiente em que vivem, fazendo com que deixem descendentes ao longo das gerações, eliminando, assim, os genótipos desvantajosos presentes no conjunto gênico. Portanto, a seleção natural tende a diminuir a variabilidade gênica, pois apenas alguns genótipos serão selecionados (Figura 2). Figura 2 – Desenho esquemático do fator evolutivo denominado seleção natural. Fonte: Costa (2019). Uma interessante animação exemplifica o processo de deriva genética após Pangea, e esta é exposta no vídeo intitulado Deriva genética: efeito gargalo e fundador, de 2016. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=1zYuNeTkiZM . Acesso em: 4 jan. 2020. 66WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1.5 Migração Constitui outro fator capaz de alterar a variabilidade em uma população. A mudança na variabilidade pode ser compreendida ao se imaginar uma população com uma dada constituição genética, recebendo migrantes de outra população com diferente constituição genética, que passam a se reproduzir com a população residente. Os imigrantes introduzirão genes novos e contribuirão para o aumento da variabilidade gênica da população. Porém, por meio da migração, é estabelecido um “fluxo gênico”, que consiste em um intercâmbio genético, que tende a diminuir as diferenças genéticas entre as populações. Logo, a migração é um fator que promove a uniformidade genética entre as populações, podendo, desse modo, contribuir para a redução da variabilidade gênica do conjunto gênico total das populações envolvidas. 2. ESPÉCIE E ESPECIAÇÃO A elucidação dos mecanismos evolutivos, por meio da teoria sintética (atualmente aceita), retirou do indivíduo o papel de promotor da evolução. Tendo em vista que boa parte da teoria pode ser formalizada por meio de modelos estatísticos (frequências gênicas e genotípicas, por exemplo), as populações de indivíduos semelhantes tornaram-se as “unidades evolutivas”. 2.1 Conceito Biológico de Espécies Espécies são agrupamentos de populações naturais intercruzantes, reprodutivamente isoladas de outros grupos semelhantes. Esse conceito realça o fato de que: - Uma espécie é constituída por populações, ou seja, agrupamentos de indivíduos que ocorrem em uma mesma área geográfica, em um mesmo intervalo de tempo; - As espécies são reais e possuem um conjunto gênico que é compartilhado por todos os seus membros. Assim, os membros de uma espécie constituem-se em uma comunidade reprodutiva (na qual os indivíduos procuram-se uns aos outros com a finalidade reprodutiva), uma unidade ecológica (que interage com outras espécies com as quais compartilha o meio ambiente como uma unidade) e uma unidade genética (conjunto gênico em intercomunicação). O que são indivíduos semelhantes? Podemos afirmar que são indivíduos de mesma espécie. E o que vem a ser uma espécie? A resposta a esta questão sempre foi crucial para os estudos evolutivos. Sem uma clara ideia do que é uma espécie, não se poderia levar adiante uma série de experimentos necessários para a comprovação da existência da evolução. 67WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2.2 Especiação São processos que estão envolvidos no surgimento de novas espécies. Consiste, portanto, no desenvolvimento de barreiras ao intercâmbio gênico entre as populações. O processo de especiação ocorre a partir do acúmulo de diferenças entre os conjuntos gênicos (diferenciação genética) entre populações de uma mesma espécie. Essas diferenças gênicas podem ser perdidas a qualquer momento, caso não haja um isolamento reprodutivo, ou seja, interrupção do fluxo gênico, pois um intercruzamento entre os indivíduos de diferentes populações de uma mesma espécie promove a homogeneização dos conjuntos gênicos desta. Apenas com o isolamento reprodutivo as diferenças genéticas obtidas entre as populações têm possibilidades reais de se preservarem ao longo do tempo. Então, o desenvolvimento de mecanismos que propiciem o isolamento reprodutivo das populações dos organismos é fundamental para a origem das novas espécies. Isolamento geográfico e isolamento ecológico têm sido apontados como fatores que auxiliam na manutenção das diferenças obtidas entre as populações. O isolamento geográfico (separação espacial) pode propiciar a diferenciação genética, a qual pode levar a um isolamento reprodutivo. Já o isolamento ecológico tem base genética e constitui, em si, uma barreira de isolamento reprodutivo, sendo importante em plantas e animais ecologicamente especializados. Existem três tipos básicos de especiação: especiação alopátrica, especiação simpátrica e especiação parapátrica. a. Especiação alopátrica (“especiação adaptativa”): duas populações de uma mesma espécie divergem para duas áreas distintas como consequência de uma separação espacial (alopatria), ocasionada pelo surgimento de uma barreira geográfica, que pode ser, por exemplo, uma montanha, mar, rio, floresta, deserto, entre outros. Se as duas áreas diferirem em suas características ecológicas e/ou as duas populações ficarem separadas por um tempo suficiente para haver divergência genética, mecanismos de isolamento reprodutivo poderão surgir. Finalmente, como consequência desse processo, haverá especiação. A diferenciação genética entre as populações separadas é, principalmente, desencadeada por processos de adaptação aos distintos ambientes (fatores ecológicos bióticos a abióticos) gerados pelo estabelecimento da barreira (Figura 3). Não podemos esquecer que são os genes que codificam todas as características dos seres vivos. Logo, quanto mais diferenças gênicas existirem entre duas populações, mais acentuadas serão as diferenças em termos morfológicos, fisiológicos e comportamentais entre elas, pois diferentes genes codificam diferentes produtos gênicos, que, por sua vez, determinam distintas características. A diferenciação gênica das populações em espécies distintas deve-se à ação, conjunta ou não, dos fatores evolutivos de seleção natural e deriva genética. 68WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Exemplo especial de especiação alopátrica: efeito do fundador. A partir de uma população grande, um pequeno número de indivíduos migra para além dos limites de distribuição da espécie, levando consigo uma pequena amostra do conjunto gênico da população original. A situação de população pequena e periférica propicia a ação da deriva genética, a qual leva à produção, nessa população, de genótipos diferentes dos encontrados na população inicial. Como esse fenômeno é verificado apenas em populações muito pequenas, o que ocorre com maior frequência é a extinção destas, devido à fixação de características não adaptativas ou deletérias. Entretanto, o efeito fundador, nos casos bem-sucedidos, pode conduzir a uma especiação mais rápida e de maior magnitude, graças a uma ação conjunta da deriva genética e da seleção natural, propiciando diferenças mais acentuadas entre as novas espécies (Figura 3). Figura 3 – Desenho esquemático da especiação alopátrica (A), com exemplo do Efeito Fundador (B). Fonte: Car- valho (2000). b. Especiação simpátrica (“especiação por hábitat”): especiação que ocorre em separação geográfica, sendo que duas ou mais populações, derivadas de uma população original, coexistem em um mesmo território, sem intercruzamentos. Normalmente, logo no início, acontece uma modificação genética que impede o cruzamento entrealguns dos indivíduos da mesma população, criando, assim, uma nova população reprodutivamente isolada, dentro do mesmo território. Depois disso, as duas populações recém-formadas evoluem separadamente, apresentando diferenças genéticas, que acarretam mudanças morfológicas, fisiológicas e comportamentais e, consequentemente, conduzem à formação e novas espécies ecologicamente diferenciadas, a fim de possibilitar sua coexistência dentro de uma mesma área (Figura 4). 69WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 4 – Desenho esquemático da especiação simpátrica, com estabelecimento de nova espécie (A1). Fonte: Car- valho (2000). c. Especiação parapátrica (“especiação clinal”): ocorre quando duas ou mais populações de uma mesma espécie ancestral diferenciam-se devido à ação de fatores ecológicos, ocupando áreas próximas. Dessa forma, a diferenciação genética é ocasionada, neste caso, por processos de adaptação das populações periféricas aos distintos ambientes próximos à área de distribuição ancestral. Pode-se formar uma zona estreita de contato entre as duas populações diferenciadas, em que é possível o cruzamento entre elas, possibilitando a ocorrência de formação de híbridos. Mesmo nesses casos, não há cruzamento entre os indivíduos das populações situadas nos extremos da área de distribuição. O desaparecimento de híbridos, na zona de contato, poderá estabelecer o surgimento de duas ou mais novas espécies, reprodutivamente isoladas. Frequentemente, essas populações apresentam uma mudança gradual de uma ou mais características ao longo de sua área geográfica total de distribuição, que é denominada clina (Figura 5). Figura 5 – Desenho esquemático da especiação parapátrica, com isolamento reprodutivo de uma nova espécie (A1). Fonte: Carvalho (2000). 70WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Uma maneira clássica de visualizar a especiação em Paleontologia é por meio do número de espécies que são geradas ao longo do tempo por uma linhagem de organismos (linhagem evolutiva). Como os fósseis são encontrados em estratos de rochas que se sucedem do mais antigo para o mais jovem, esse tipo de classificação é bastante útil na Paleontologia. O padrão clássico de especiação tem como princípio a modificação lenta e gradual das espécies ao longo do tempo e é denominado especiação filética ou gradual. Nesse contexto, uma única espécie, pelo lento acúmulo de novas características genéticas, vai se transformando em outras espécies (Figura 6A). A especiação filética ocorre por meio da anagênese (Figura 7), que oferece aos paleontólogos as chamadas cronoespécies, que são espécies paleontológicas (morfologicamente distintas) que se sucedem ao longo de uma mesma linhagem evolutiva. Estas são, portanto, geradas por anagênese e não são equivalentes às espécies biológicas, pois necessariamente não implicam a ocorrência de processo de especiação biológica. Além da evolução filética, é apresentada por vários autores a especiação redutiva, que consiste na fusão de espécies por meio da formação de híbridos (Figura 6B); e a especiação aditiva, que se refere à multiplicação do número de espécies (Figura 6C). A especiação aditiva é gerada pelo processo de cladogênese (Figura 7). Figura 6 – Modos de especiação em Paleontologia. Especiação Filética (A), Especiação Redutiva (B) e Especiação Aditiva (C). Fonte: Carvalho (2000). Figura 7 – Diferenciação dos conceitos de Anagênese e Cladogênese. Fonte: A autora. 71WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA A ação da anagênese pode ou não conduzir à especiação, enquanto a cladogênese sempre resulta em um evento de especiação (Figura 8). Figura 8 – Diagramas representativos dos processos de anagênese e cladogênese. As ordenadas representam o tempo e as abcissas, as mudanças morfológicas que ocorreram ao longo do tempo. A: processo de anagênese em que não ocorre especiação. B: anagênese que resultou em especiação filética, em que a espécie A ancestral deu origem a A1 e A2. C: Processo de cladogênese com especiação da linhagem ancestral A em A1 e A2. Fonte: Carvalho (2000). 72WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 3. BIOGEOGRAFIA A biogeografia é o estudo da distribuição geográfica dos organismos. Ela procura estabelecer o padrão de distribuição geográfica das distintas espécies sobre as diferentes regiões do globo e explicar como é determinado cada padrão de distribuição. A biogeografia relaciona-se intimamente com a ecologia e com a geologia, tendo em vista que as respostas para alguns dos problemas biogeográficos são mais ecológicas e, para outros, mais históricas (geológicas). A distribuição e dispersão das espécies são definidas por barreiras, normalmente, correspondem ao limite entre associações de espécies. Qualquer obstáculo à dispersão, seja biótico ou abiótico, é denominado barreira biogeográfica. A parte da biogeografia que estuda a distribuição geográfica de organismos do passado recebe o nome de paleobiogeografia. Por meio da aplicação de seus conceitos, é possível detectar a influência das “paleobarreiras” na distribuição dos organismos pretéritos. Justifica-se, assim, o entendimento básico da biogeografia no estudo da paleontologia. Em estudos paleontológicos, a denominada biogeografia histórica é considerada para o estudo das distribuições espacial e temporal dos organismos (ao nível taxonômico), sendo as explicações para essas distribuições baseadas em eventos históricos do passado. Nesse sentido, pode-se afirmar que existem duas explicações históricas para a atual distribuição de um determinado táxon em uma área: dispersão e vicariância. A dispersão ocorre quando parte de uma população ancestral, de distribuição limitada por uma barreira biogeográfica, consegue atravessá-la, colonizando uma nova área além dessa barreira. Se os membros da população colonizadora permanecerem isolados da área de origem, eventualmente evoluirão para um táxon distinto (Figura 9A). A vicariância ocorre quando uma população ancestral é dividida em, pelo menos, duas subpopulações devido ao surgimento de uma barreira geográfica intransponível (Figura 9B). Com o tempo, as subpopulações evoluem para diferentes táxons. Portanto, no fenômeno da vicariância, o aparecimento da barreira é visto como “a causa da disjunção” (separação da população em subpopulações). Logo, a barreira tem a idade da disjunção. Já no caso da dispersão, a barreira é anterior à disjunção e não pode ser apontada como a causa desta. Nesse sentido, as explicações relativas à dispersão e vicariância diferem entre si, quanto, por exemplo, ao grau de generalização: a dispersão tende a explicar a distribuição de um grupo particular de organismos e a vicariância, a distribuição de muitos grupos ao mesmo tempo. 73WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 9 – Processos de distribuição geográfica. Dispersão (A) e Vicariância (B). Fonte: Carvalho (2000). 74WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Na ausência de um registro fóssil adequado, a história da distribuição de um grupo pode ser inferida, muitas vezes, a partir da análise filogenética (Figura 10). Neste caso, a biogeografia histórica depende inteiramente de uma taxonomia filogeneticamente correta. Não se pode tentar explicar a distribuição de um táxon sem que seus membros possuam realmente um ancestral comum, ou seja, constituam um grupo monofilético (Figura 10). Muitas vezes, é possível inferir que um grupo se originou em uma área e se dispersou para outra, se a filogenia do grupo for determinada pela cladística ou pelo método dos semelhantes. Figura 10 – Conceito de Filogenia, grupos monofiléticos e polifiléticos.Fonte: A autora. O estudo da biogeografia associado à sistemática filogenética é denominado biogeografia filogenética. Esse método baseia-se em conceber uma hipótese de filogenia detalhada para um grupo de organismos e inferir a sua história biogeográfica a partir da filogenia estabelecida. Podem-se apontar alguns conceitos básicos da biogeografia filogenética: Para mais informações sobre a origem da teoria da biogeografia e sua influência na formulação da teoria da evolução darwinista, segue a indicação do seguinte livro didático: CARVALHO, I. S. Paleontologia. 3. ed. Rio de Janeiro, Interciência, 2011. v. 1. Fonte: Oficina de Textos (2020). 75WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA - As espécies estreitamente relacionadas tendem a substituir umas às outras no espaço geográfico, apresentando padrões disjuntos, ou seja, vicariantes, de distribuição. Taxa superiores, como gêneros, famílias, ordens, podem também ser vicariantes, mas frequentemente demonstram graus de superposição geográfica. - Os diferentes grupos de organismos monofiléticos demonstram o mesmo padrão geográfico, provavelmente dividem a mesma história biogeográfica. Para aplicar os conceitos da biogeografia filogenética, utilizam-se dois métodos principais. O primeiro é conhecido como regra da progressão e procura descobrir a área ocupada pelos “tipos primitivos”. De acordo com essa regra, espera-se encontrar os tipos primitivos de um grupo persistindo na sua área de origem e as formas mais especializadas ou derivadas, vivendo em áreas mais remotas. Já o segundo método procura estabelecer como os grupos de organismos estão relacionados filogeneticamente por meio de um diagrama denominado cladograma. Os cladogramas são construídos tendo como base as características únicas que determinam os distintos grupos de organismos. Assim, se as características únicas de cada grupo são indicativas da existência de um ancestral comum, então os cladogramas representam também relações evolutivas de parentesco. No exemplo proposto na Figura 11, pode-se observar que o referido cladograma apresenta características unicamente divididas entre os taxa 3 e 4, e estes definem esse grupo e não são encontrados nos taxa 1 e 2. No caso desse cladograma, pode-se admitir que os taxa 3 e 4 têm um ancestral comum (C), o qual não corresponde ao ancestral dos taxa 1 ou 2. Além disso, os taxa 2, 3 e 4 têm um ancestral comum B, o qual não é ancestral comum do taxa 1. Outro ponto importante a ser ressaltado é que todos os taxa possuem um único ancestral comum C. Com isso, o cladograma em questão representa a filogenia (história evolutiva) desse grupo de taxa e mostra a sequência de divergência (diferenciação) dos taxa a partir de seus ancestrais comuns. O grupo ali representado pode ser considerado monofilético, pois todos os seus taxa (1, 2, 3 e 4) possuem um mesmo ancestral comum. Figura 11 – Cladograma como indicadores de relações filogenéticas Fonte: Carvalho (2000). 76WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA A partir de relações filogenéticas estabelecidas nos cladogramas, pode-se inferir dispersão ou vicariância. Por exemplo, se espécies consideradas ancestrais (tipos primitivos) ocorrerem em uma área 1 e se espécies de uma área 2 forem “grupo irmão” (intimamente relacionados) das espécies da área 1, provavelmente a área 1 é a área de origem do grupo todo. Nesse caso, temos uma história de dispersão (Figura 12A). Por outro lado, se uma ampla região habitada por um táxon sofrer uma sucessiva fragmentação em áreas menores e isoladas, as relações entre os taxa derivados do taxa ancestral devem refletir a história da fragmentação. Ou seja, essa é uma história de vicariância (Figura 12B). 77WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 12 – Relações cladísticas como indicadoras da história biogeográfica. Dispersão (A) e Vicariância (B). Fonte: Carvalho (2000). 78WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA CONSIDERAÇÕES FINAIS Podemos concluir, com os conhecimentos adquiridos nesta unidade, que a interação de uma série de mecanismos evolutivos e ecológicos atua na estrutura populacional dos seres vivos. Dentre eles, a mutação, fonte de toda a variabilidade hereditária; recombinação gênica, que reorganiza os genes já existentes nos cromossomos; deriva genética, processo estocástico aleatório importante em populações pequenas; seleção natural, que atua na alteração da variabilidade gênica e migração, que é responsável por estabelecer fluxos gênicos (intercâmbio genético) que provocam alterações gênicas nas populações. De acordo com a teoria sintética, as populações de indivíduos semelhantes tornaram-se unidades evolutivas. Para tanto, a discussão sobre espécie biológica e especiação foi fundamental, também, nesta unidade. A especiação conduz processos que estão envolvidos no surgimento de novas espécies. Vimos que o desenvolvimento de mecanismos que propiciem o isolamento reprodutivo das populações dos organismos é fundamental para a origem das novas espécies. Isolamento geográfico e isolamento ecológico têm sido apontados como fatores que auxiliam na manutenção das diferenças obtidas entre as populações. Nesse contexto, verificamos a importância dos estudos de biogeografia (distribuição geográfica dos organismos) em estudos paleontológicos, tendo em vista que, a partir dos fundamentos de biogeografia, é possível detectar a influência das “paleobarreiras” na distribuição dos organismos pretéritos. Por meio de dois tipos de explicações históricas (dispersão ou vicariância), é possível identificar a atual distribuição de um determinado táxon em uma área. A partir da junção dos estudos de biogeografia com filogenética, é possível estabelecer relações filogenéticas entre táxons e populações por meio de cladogramas e inferir o tipo de distribuição dos seres vivos (dispersão ou vicariância). 79WWW.UNINGA.BR ENSINO A DISTÂNCIA REFERÊNCIAS BIORRITMO. A ressurreição científica de Lamarck. 2015. 1 desenho. Disponível em: http:// profjabiorritmo.blogspot.com/2015/12/a-ressurreicao-cientifica-de-lamarck.html. Acesso em: 23 de jan. de 2020. CARVALHO, I. S. Paleontologia. Rio de Janeiro: Interciência, 2000. v. 1. CARVALHO, I. S. Paleontologia. 3. ed. Rio de Janeiro, Interciência, 2011. v. 1. COSTA, F. A. P. L. Causas da seleção natural. Jornal LGGN. 2019. Disponível em: https:// jornalggn.com.br/ciencia/causas-da-selecao-natural/. Acesso em: 26 jan. 2020. CRAMEZ, C.; SOUZA, M. L. 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Acesso em: 20 jan. 2020. 80WWW.UNINGA.BR ENSINO A DISTÂNCIA REFERÊNCIAS LAPA - Laboratório de Paleontologia da Amazônia. Preservação sem alteração dos restos esqueléticos. Universidade Federal de Roraima, Paricarana, 2020b. Disponível em: http://ufrr. br/lapa/index.php?option=com_content&view=article&id=87:preservacao-sem-alteracao-dos- restos-esqueleticos&catid=2:uncategorised. Acesso em: 20 jan. 2020. LAPA - Laboratório de Paleontologia da Amazônia. Preservação com alteração dos restos esqueléticos. Universidade Federal de Roraima, Paricarana, 2020c. Disponível em: http://ufrr. br/lapa/index.php?option=com_content&view=article&id=86:preservacao-com-alteracao-dos- restos-esqueleticos&catid=2:uncategorised. Acesso em: 20 jan. 2020. MANNING, S. Natural selection – it takes two: Darwin’s rival Alfred Russel Wallace recognised at last. 2013. 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Disponível em: http://www.cesadufs.com. br/ORBI/public/uploadCatalago/11321301032012Paleontologia_Geral_Aula_4.pdf. Acesso em: 26 jan. 2020. ZUCON, M. H.; VIEIRA, F. S. Processos tafonômicos e paleoecologia. 2012b. Disponível em: https://www.cesadufs.com.br/ORBI/public/uploadCatalago/11320301032012Paleontologia_ Geral_Aula_3.pdf. Acesso em: 31 jul. 2020. ZUCON, M. H.; VIEIRA, F. S. Escala geológica do tempo e processos de extinções. 2012c. Disponível em: http://www.cesadufs.com.br/ORBI/public/ uploadCatalago/11003413042012Paleontologia_Geral_Aula_2.pdf. Acesso em: 15 jan. 2020.fazem com que os fósseis soterrados apareçam na superfície ou fiquem mais fáceis de serem encontrados. Figura 1 – Relações entre a Tafonomia, suas subdivisões e os eventos responsáveis pela origem das concentrações de fósseis. Fonte: Zucon e Vieira (2012b). 6WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA A ciência que envolve a Tafonomia nasceu da necessidade de entender como os organismos e seus restos mortais chegaram à rocha e quais foram os fatores e processos físicos e químicos que atuaram na formação dos fósseis. Já nos primeiros estudos, verificou-se que a passagem dos restos orgânicos da biosfera para a litosfera não poderia ser descrita por leis e que ela não é visualizada por meio de padrões constantes ou repetitivos. Nesse sentido, a Tafonomia ganhou importância no âmbito da Geologia e Paleobiologia, já que abrange os processos sedimentológicos responsáveis pela origem da concentração dos fósseis, auxilia na determinação de camadas-guias e no estabelecimento de tatofácies. Além disso, é uma ferramenta importante na análise de bacias, na resolução temporal dos estratos fossíferos e no estabelecimento de sequências estratigráficas. A Tafonomia pode contribuir, ainda, para a identificação de eventos sedimentares e a consequente causa mortis de organismos fósseis, permitindo reconstruções paleoecológicas acuradas ou auxiliando na determinação do padrão do comportamento social em paleocomunidades. A aplicabilidade dessa ciência, na área da Paleontologia, é, portanto, ilimitada. Dentre os principais termos usualmente utilizados em Tafonomia, podem-se citar: - Assembleia fóssil: acumulação relativamente densa de partes duras esqueléticas. Pode apresentar acumulações geradas em um breve ou prolongado período de tempo (Figura 2). Figura 2 – Exemplos de assembleias fósseis de Moluscos (A), Anfíbios (B) e Hominídeo (C). Fonte: Museu Arque- ológico da Lapinha (2019). - Assembleia autóctone: composta por fósseis derivados de uma comunidade local e preservados em posição de vida. - Assembleia parautóctone: formada por espécies autóctones que não foram transportadas para fora de seu hábitat original. - Assembleia alóctone: composta por espécimes transportadas para fora de seu hábitat de vida. Seilacher, em 1970, foi o primeiro pesquisador a considerar os restos orgânicos como partículas sedimentares. Em seu estudo, ele empregou os termos retrato de morte e retrato de vida. Ao fazermos uma reflexão, por que podemos afirmar que a definição e o emprego desses termos foram cruciais para o desenvolvimento da ciência da Paleontologia? A meta da Paleontologia é a compreensão do retrato de vida, a partir da identificação e descrição dos processos tafonômicos/ sedimentares e temporais que atuaram para formar o retrato de morte. 7WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2. COLETA E DESCRIÇÃO TAFONÔMICA DE ASSEMBLEIAS FOSSILÍFERAS 2.1 Coleta A coleta de estratégia dos dados tafonômicos depende da natureza do estudo que será realizado, da qualidade e natureza dos afloramentos fósseis investigados e do tipo de preservação deles. Deve-se dar preferência à coleta de blocos de rochas contendo as concentrações fossilíferas (Figura 3) e não a coleta individual de fósseis, tendo em vista que várias feições importantes poderão ser perdidas se esse procedimento não ocorrer dessa forma pré-estabelecida. Além disso, em muitos casos, os blocos deverão ser seccionados para a observação, em corte, das feições bioestratinômicas (grau de empacotamento, distribuição dos fósseis na matriz). Figura 3 – Visualização de bloco de rocha contendo concentrações fossilíferas de bivalve articulado fechado e equi- noides bem preservados, em destaque. Fonte: Prado et al. (2016). A interessante definição e aplicação da Tafonomia em estudos paleontológicos pode ser vista no vídeo: Fósseis são jóias raras - Lições da Tafonomia, de 2019. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=DXUB9Idcbrc . Acesso em: 28 dez. 2019. 8WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2.2 Descrição Diversas são as feições macroscópicas empregadas na descrição das concentrações fossilíferas, as quais serão importantes, também, na identificação dos diferentes processos físicos, químicos e biológicos responsáveis pela sua origem. Tais feições podem ser agrupadas em cinco categorias distintas, que serão expostas a seguir. a. Feições Sedimentológicas Tem como um dos seus principais atributos o grau de empacotamento e seleção dos bioclastos (fragmentos fósseis de organismos terrestres ou marinhos) em uma concentração fossilífera, considerando seu tamanho e seu volume no depósito. O grau de empacotamento (denso, fracamente empacotado, disperso, unimodal, bimodal, entre outros) reflete distintos significados paleoambientais ao estudo (Figura 4). Figura 4 – Exemplos de graus de empacotamento de bioclastos na matriz sedimentar. Fonte: Carvalho (2000). 9WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA b. Feições Bioestratinômicas De modo geral, a modificação pós-morte dos restos esqueléticos é função de sua suscetibilidade à ação de um conjunto de processos bioestratinômicos e o tempo de exposição a esses processos. O transporte e a reorientação, a desarticulação, que consiste na separação dos restos esqueléticos por decomposição bacteriana dos tecidos, a fragmentação (quebra de elementos esqueléticos) e corrosão compõem o conjunto de processos bioestratinômicos que devem ser analisados em uma assembleia fossilífera. c. Feições Estratigráficas A geometria (bidimensional ou tridimensional) e a estrutura interna (simples ou complexa) constituem duas importantes feições estratigráficas das acumulações esqueléticas. d. Feições Paleoecológicas Constituem a composição taxonômica das concentrações fossilíferas e estas podem ser monotípicas ou politípicas, ou seja, ser compostas por um único tipo de esqueleto ou por vários, respectivamente. As concentrações monotípicas apresentam grande importância na área tafonômica e paleontológica, tendo em vista que podem refletir mortandade em massa devido, por exemplo, a stress ambiental. Esse cenário é observado em fósseis de vertebrados de caráter monotípico. A natureza monotípica das concentrações esqueléticas encontradas nas fácies fluviais meandrante da Formação Judith River (Canadá), as quais contêm grandes concentrações de ossos de dinossauros (ceratossauros), é explicada pelo comportamento desses animais mediante o período de inundação do rio. Os ceratossauros viviam em manadas muito grandes, nas áreas correspondentes às planícies de inundação do sistema fluvial que gerou a Formação Judith River. Essas manadas, ao tentarem atravessar os rios, em época de cheia, talvez levadas pelo pânico do crescente nível da água, sofriam baixas consideráveis na abundância do grupo. Os animais morriam nas águas e encalhavam nas margens, onde eram temporariamente expostos e, posteriormente, incorporados aos sedimentos das barras fluviais. A mineralogia e microarquitetura são, também, feições paleoecológicas importantes a serem analisadas. A biomineralização envolve a elaboração de endo ou exoesqueletos de diversos organismos, os quais são, normalmente, compostos de substâncias minerais e por uma matriz orgânica. Por exemplo, nas conchas de moluscos, é observada uma composição de carbonato de cálcio e conchiolina. A composição mineral primária (inalterada) das partes duras dos esqueletos tem elevado valor para o entendimento de certos tipos de preservação. Fatores físico- químicos, ambientais e fisiológicos controlam as propriedades químicas dos esqueletos dos organismos. 10WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA e. Feições Diagenéticas dos Bioclastos Muitos dos mineraisque compõem o endo ou exoesqueleto dos organismos são instáveis às modificações químicas no ambiente diagenético e pós-diagenético, podendo se recristalizar, sofrer dissolução ou substituição. Podem-se citar alguns exemplos, como a aragonita, que se transforma em calcita, e a calcita magnesiana, que se transforma em calcedônia. Alguns fatores principais são responsáveis pela dissolução das partes duras esqueléticas, como as águas intersticiais (diagênese) e as águas subterrâneas e superficiais (intemperismo), associadas com a variação de pH do ambiente. Esses fatores podem influenciar, também, na formação de poros e cavidades nas partes duras esqueléticas e em rochas. Essas cavidades, por outro lado, podem ser preenchidas, dando origem a moldes internos (convexos) e externos (côncavos). Por exemplo, em bivalves, o molde externo é aquele que preserva a ornamentação de espinhos, enquanto que o molde interno conserva as impressões musculares e a dentição. Esse padrão também é observado em gastrópodes (Figura 5). Figura 5 – Moldes interno (A) e externo (B) de conchas de gastrópodes Turritella. Fonte: Silva (2019). No Brasil, fósseis de bivalves, da Formação Rio Bonito da Bacia do Paraná, exibem esse tipo de preservação. Esta é identificada e descrita no trabalho clássico de Rocha-Campos (1996), no qual podem ser adquiridas maiores informações: ROCHA-CAMPOS, A. C. Implicação em Sistemática do tipo de fossilização dos lamelibrânquios fósseis de Taiós, Santa Catarina. Boletim da Sociedade Brasileira de Geologia, [s. l.], v. 15, p. 55-60, 1996. 11WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 3. MORTANDADE NA BIOTA E EVENTOS DE SEDIMENTAÇÃO Basicamente, são reconhecidos dois tipos de mortandades na natureza. A morte seletiva, que afeta determinadas faixas etárias de populações e é causada por fatores como envelhecimento, doença e predação. De forma geral, a morte seletiva é considerada morte natural. A concentração de fósseis, resultante desse tipo de morte, irá apresentar dominantemente os elementos das classes de idades mais susceptíveis ao fenômeno. Já a morte não seletiva ou catastrófica ocorre quando algum evento de grande magnitude, como enchentes, tempestades, secas pronunciadas, maré vermelha, erupções vulcânicas, entre outras, atinge grande parte da população indistintamente. Nessa situação, as classes de idade irão apresentar uma distribuição que reflete mais ou menos fielmente a composição original da comunidade, com proporção entre juvenis, adultos e senis, de acordo com a estrutura populacional original. A idade dos fósseis pode ser estimada utilizando-se critérios para diferentes táxons estudados. Para invertebrados, por exemplo, são usadas feições como tamanho, número de enrolamentos ou linhas de crescimento da concha. Em vertebrados, as feições utilizadas podem ser o desgaste dentário, a sinostose e o tamanho dos ossos, por exemplo. O evento responsável pela mortandade dos fósseis é determinado por análise sedimentológica e estratigráfica dos sedimentos que contêm as concentrações fossilíferas. 4. CLASSIFICAÇÃO DAS CONCENTRAÇÕES DE FÓSSEIS As classificações das concentrações de fósseis são fundamentadas, principalmente, na análise detalhada das feições tafonômicas, já descritas anteriormente, como grau de empacotamento, seleção, fragmentação, desarticulação e corrosão, as quais parecem exibir distribuição característica ao longo de um perfil de águas rasas-profundas. Por exemplo, bioclastos fragmentados são mais comuns nos ambientes de águas rasas, enquanto a corrosão é mais frequente nos ambientes de águas mais profundas. 4.1 Concentrações Fossilíferas em Sistemas Marinhos No ambiente marinho, ondas de tempo bom, ondas de tempestades, fluxos de tempestades, correntezas unidirecionais ou oscilatórias de longa duração e produtividade biológica são consideradas os principais processos responsáveis pela gênese das concentrações de fósseis. 12WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 4.2 Concentrações Fossilíferas em Sistemas Continentais Nesses sistemas, a preservação de restos orgânicos pode ocorrer no meio subaéreo e subaquoso, embora o último seja muito mais efetivo nesse sentido. As principais ocorrências nos sistemas continentais são de origem fluvial, lacustre e de ambiente costeiro. a. Ocorrências em sistemas fluviais Carcaças de vertebrados e de restos vegetais podem ser incorporadas à carga do canal e encalhar nos meandros do sistema de canais, sendo posteriormente recobertos pela sedimentação. Esqueletos de vertebrados, neste caso, podem ser preservados relativamente inteiros ou articulados. Em planícies de inundação, os restos podem ser soterrados nas épocas de cheia, quando ocorrem rompimentos de diques e inundação da própria planície. A migração lateral, característica dos sistemas meandrantes, pode erodir depósitos preexistentes, mobilizando restos pré-fossilizados, dentro do horizonte de solo e na planície de inundação. Nesse sentido, ossos e fragmentos vegetais são incorporados à carga no canal, onde se misturam com ossos mais recentes, provenientes de animais recém-mortos e ainda sujeitos à necrólise e desarticulação. As concentrações de fósseis nos sistemas fluviais são, portanto, representativas de uma ampla faixa de tempo, podendo misturar restos de diversas gerações e comunidades distintas. b. Ocorrências em sistemas lacustres Existem diversos tipos de lagos como os pantanosos e os temporários, entretanto os mais efetivos para preservação de restos esqueléticos são os lagos eutróficos (ricos em nutrientes), já que o acúmulo de sedimentos ricos em matéria orgânica e nutrientes favorece a conservação. Restos vegetais e de invertebrados como moluscos e crustáceos são comumente encontrados em sedimentos lacustres. A questão do tempo envolvido na formação dessas concentrações fossilíferas lacustres pode, em alguns casos, ser resolvida com bastante acuracidade mediante avaliação dos depósitos. Outra maneira de adquirir a representatividade temporal média das ocorrências é utilizar taxas de sedimentação de lagos holocênicos, extrapolando os dados, posteriormente. c. Ocorrências em sistemas costeiros Estes são classificados como sistemas transicionais, como estuários, deltas e lagunas, e são dominados, em maior ou menor grau, pela ação dos processos marinhos, como ondas, marés e correntes. Os sedimentos que melhor preservam os organismos vindos dos ambientes continentais são os deltaicos, especialmente, os dos deltas dominados pelos processos fluviais. Deltas de maré e os dominados por ondas não são propícios para preservação dos fósseis. Acúmulos de invertebrados são frequentes nesses sistemas. Entretanto, restos de vertebrados nesses sedimentos são raros. 13WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 5. DIAGÊNESE DOS FÓSSEIS OU FOSSILDIAGÊNESE O termo Diagênese pode ser interpretado como as alterações químicas e físicas que ocorrem nos sedimentos após sua deposição, sem considerar as ações resultantes do metamorfismo físico e do intemperismo. Nesse sentido, o processo diagenético pode ser dividido em três processos distintos: - Eudiagênese: ocorrida na superfície ou em níveis menos profundos. - Metadiagênese: ocorrida em profundidades que atingem quilômetros e em condições de alta pressão e temperatura. - Telodiagênese: ocorrida no retorno da camada depositada à superfície. Essas alterações de ordem física e química, além de afetarem as camadas sedimentares, como mencionado anteriormente, também vão influenciar, consequentemente, os restos orgânicos presentes nessas mesmas camadas. Os restos orgânicos sofrem, então, transformações em série chamadas de fossificação, que podem ser agrupadas em três distintas categorias: 1. Preservação total: consiste na preservação do organismo como um todo, incluindo os tecidosmoles (vísceras, pele, músculos e vasos sanguíneos). Esse processo pode acontecer por meio de congelamento, trapeamento em asfaltos naturais e resinas ou mumificação. Há registro de vertebrados, por exemplo, com preservação total, em mamutes congelados, encontrados na Sibéria. Entretanto, a preservação de parte mole é considerada um evento raro, tendo em vista que, após a morte, os organismos em sua totalidade entram em estado de decomposição e, na maioria dos ambientes, é quase impossível esse tipo de preservação. Dentre os tipos de preservação total já mencionadas, duas merecem destaque: 14WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA - Âmbar ou resina fóssil: originada de várias espécies de angiospermas ou gimnospermas, que podem incluir e preservar totalmente os corpos de aracnídeos, insetos, anfíbios de pequeno porte, microrganismos e algumas plantas (Figura 6). Figura 6 – Inseto preservado em âmbar. Fonte: Lapa (2020a). 15WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA - Congelamento ou Mumificação: esse processo ocorre quando um organismo morre e fica com seu corpo exposto a uma condição de temperatura muito baixa, o que impossibilita a decomposição de suas partes moles. Esse processo de fossificação se dá por meio de desidratação, e locais que apresentam essas características e, consequentemente, favorecem o processo de mumificação são, por exemplo, as condições glaciais da Sibéria e do Alasca. Nesses ambientes, é observada a preservação de mamutes lanosos e rinocerontes. Estudos comprovam que esses animais permaneceram congelados desde a última glaciação do Pleistoceno, ou seja, 45.000 anos atrás. Com pele e músculos em perfeito estado, além de conteúdos estomacais intactos, foi possível identificar os itens alimentares que esses animais consumiam antigamente (Figura 7). Figura 7 – Fóssil de mamute preservado em gelo permanente da Sibéria. Fonte: Lapa (2020a). 16WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2. Preservação sem alteração dos restos esqueléticos: consiste na preservação, sem alteração, das partes duras dos organismos mortos. Ela pode ocorrer por: recristalização, incrustação, permineralização e concreção. - Recristalização: nessa situação, observam-se modificações na estrutura cristalina do mineral original enquanto a decomposição química permanece sem alteração. Como exemplo, podemos citar o processo que ocorre em conchas de alguns moluscos (Figura 8), em que há conversão da aragonita em calcita como constituinte da referida concha. Via de regra, sempre que ocorre recristalização, é observada a destruição das microestruturas. Figura 8 – Recristalização de concha de um molusco bivalve. Fonte: Lapa (2020b). 17WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA - Incrustação: ocorre quando certas substâncias são transportadas pela água e estas cristalizam-se por toda a superfície da estrutura anatômica do animal, revestindo-a completamente e, assim, realizando a preservação da parte dura. Esse processo de fossificação é comumente observado em animais mortos dentro de cavernas ou em situação em que seus corpos mortos foram transportados para esses locais. Nessas situações, após a morte do animal, as partes orgânicas desaparecem e, então, os ossos são incrustados de carbonato de cálcio, pirita ou sílica, por exemplo (Figura 9). Figura 9 – Crânio de Tayassu pecari com incrustação de carbonato de cálcio. Fonte: Holanda (2020). 18WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA - Permineralização: fossificação que ocorre com frequência e consiste no preenchimento de poros, canículas ou cavidades do organismo por minerais. Substâncias minerais como o carbonato de cálcio e a sílica são carregadas pela água com facilidade e vão penetrando lentamente as referidas cavidades dos organismos e, assim, permitem que a estrutura original seja preservada. Estruturas como os ossos e alguns troncos de árvores, por exemplo, têm a característica clássica de porosidade e, por isso, são peças mais susceptíveis a esse tipo de preservação (Figura 10). Figura 10 – Tronco permineralizado. Fonte: Lapa (2020b). 19WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA - Concreção: ocorre devido à propriedade que o processo de decomposição de um organismo tem em liberar alguns compostos que podem atrair outros elementos químicos. Nessa situação, o processo de decomposição pode fazer com que, por exemplo, pirita ou calcita fiquem aderidas ao organismo envolvendo-o como nódulos. Um exemplo de concreções pode ocorrer em peixes, denominados ectiólitos (Figura 11). Figura 11 – Fóssil de cauda de peixe formado por concreção. Fonte: Lapa (2020b). 3. Preservação com alteração dos restos esqueléticos: também denominada dissolução ou formação de moldes ou, ainda, carbonificação. Durante a diagênese, o sobrepeso proveniente da compactação pode causar modificações na morfologia das peças anatômicas, o que gera fósseis distorcidos e achatados. Só que, além de modificações no formato das peças, são observadas, frequentemente, alterações na composição química dos restos esqueléticos. É comum encontrar fósseis que exibem feições adquiridas durante a diagênese, e estas podem destruir as características morfológicas e químicas originais. Dessa forma, pode-se admitir que esse tipo de preservação ocorre quando há adição, substituição ou ainda dissolução do material original, gerando um molde do osso ou da estrutura original. 20WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA - Carbonização: evento de perda gradual dos elementos voláteis da matéria orgânica, como, por exemplo, o oxigênio, nitrogênio e hidrogênio. Esses gases, ao serem liberados, deixam apenas uma película de carbono. Esse tipo de fossificação é comumente observado em estruturas constituídas por lignina, quitina e queratina. Em vegetais submetidos a esse processo, são observadas alterações ocorridas na composição química original, mas com microestruturas preservadas, permitindo o estudo da anatomia dos vegetais fósseis (Figura 12). Figura 12 – Carbonização das folhas da planta licófita Lepidodendron. Fonte: Lapa (2020c). 21WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA - Substituição: um exemplo clássico desse evento ocorre quando o carbonato de cálcio, que constitui as conchas de moluscos, é substituído por sílica, limonita ou pirita; ou por um novo tipo de carbonato de cálcio. Nessas situações, os fósseis tornam-se réplicas das conchas primitivas e, quando esse processo ocorre lentamente, detalhes das estruturas e dos tecidos corporais podem ser preservados. Nesse cenário, podem-se, também, formar moldes internos e externos do animal (Figura 13). Figura 13 – Concha de um braquiópode, com substituição por pirita. Fonte: Lapa (2020c). De forma conclusiva, podemos afirmar que os processos diagênicos começam logo após o soterramento do organismo, pois o acúmulo gradual de sedimentos fomenta todo um conjunto de ações que levam à sua progressiva consolidação na rocha sedimentar em que se encontra. Dessa forma, os restos orgânicos desses mesmos organismos, associados ao sedimento, irão sofrer as mesmas ações e transformar-se-ão em fósseis. A diagênese é facilmente comprovada, ou seja, é possível de forma muito consistente afirmar se há um fóssil no local estudado e indicar se sofreu diagênese ou não; entretanto, é difícil de ser identificada, uma vez que, na maioria dos casos, existe substituição e adição de outros minerais ao mineral original do osso ou da estrutura em questão, ou ainda a dissolução do osso/estrutura eposterior preenchimento com outros minerais que estejam solúveis no subsolo, gerando, assim, um molde. Nesse sentido, vale lembrar que os processos diagênicos ocorrem após o soterramento, já que a pressão exercida pelas camadas de sedimento sobre os ossos/estruturas, denominada de pressão litostática, e a temperatura são indispensáveis para que ocorram os processos físico- químicos que levam à fossilização. Assim, a fossildiagênese (diagênese fóssil) vem a ser o estudo do conjunto de alterações químicas e físicas, levando em consideração as ações mecânicas de deformação, sofridas pelos restos dos indivíduos mortos desde o momento em que são enterrados até realizar-se sua coleta, já como fósseis. 22WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA CONSIDERAÇÕES FINAIS Considerando esta primeira unidade do nosso material didático, foi possível verificar que, na formação de uma ocorrência fossilífera, atua uma ampla gama de processos biológicos e geológicos aliados a processos geográficos e climáticos, que em seu total formam uma equação variável. Ou seja, na análise tafonômica, cada caso é um caso. Para cada área de trabalho, para cada grupo taxonômico estudado, para cada período geológico considerado, para cada faixa de paleolatitude, os fatores ambientais mudam, os processos biológicos e geológicos não se repetem e o padrão e o tempo de acumulação e soterramento podem ser diferentes. A Tafonomia transcendeu o campo do estudo de mortandade e acúmulo como evento isolado e atemporal, e está se inserindo em um contexto mais amplo, ganhando terreno dentro da ciência da Geologia e da Paleontologia. Outra tendência atual da Tafonomia é a de integrar dados, em especial sobre a gênese da fossificação, aos arcabouços estratigráficos, em especial, à Estratigrafia Dinâmica, ciência esta que estuda os ciclos e eventos de sedimentação e os mecanismos de controle sobre sua frequência e magnitude. 2323WWW.UNINGA.BR U N I D A D E 02 SUMÁRIO DA UNIDADE INTRODUÇÃO ..............................................................................................................................................................24 1. CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA ESTRATIGRAFIA .............................................................................................25 2. A “NOVA ESTRATIGRAFIA” .....................................................................................................................................27 3. NÍVEL DE BASE ........................................................................................................................................................29 4. MODELO TEÓRICO DO CONTROLE ESTRATIGRÁFICO SOBRE A DISTRIBUIÇÃO DE FÓSSEIS ......................33 5. MICROFÓSSEIS .......................................................................................................................................................36 CONSIDERAÇÕES FINAIS ..........................................................................................................................................40 PALEONTOLOGIA SOB O PONTO DE VISTA ESTRATIGRÁFICO PROF.A DRA. LEILANE TALITA FATORETO SCHWIND ENSINO A DISTÂNCIA DISCIPLINA: EVOLUÇÃO E PALEONTOLOGIA 24WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA INTRODUÇÃO Todo fóssil é o registro de uma espécie que existiu em um determinado intervalo de tempo da história da Terra e representa um estágio da evolução dos seres vivos. Tendo em vista que a evolução ocorreu em uma ordem bem definida, de maneira irreversível, os fósseis constituem uma importante ferramenta para discriminar as rochas mais antigas das que são relativamente mais recentes. A Escala de Tempo Geológico, que continua sendo aperfeiçoada até a atualidade, fundamenta-se nesse preceito. A Estratigrafia consiste em um ramo da Geologia que utiliza dados paleontológicos para determinar a idade relativa das rochas, com o objetivo de reconhecer a sua distribuição espacial. Os processos e eventos que controlam a gênese do registro fóssil são, essencialmente, os mesmos que atuam na formação de depósitos sedimentares, sendo que sua natureza, intensidade e frequência controlam tanto a formação das camadas sedimentares, como o acúmulo e soterramento de restos orgânicos ou bioclastos. Nesse sentido, quase todos os fósseis são encontrados em rochas sedimentares que se formam em bacias sedimentares. As bacias sedimentares podem ser de diversos tipos, conforme a natureza do espaço de acumulação e preservação dos sedimentos. No Brasil, de acordo com a localização e sem considerar a sua natureza, as bacias sedimentares podem ser classificadas em interiores e marginais. As bacias sedimentares interiores caracterizam-se por rochas sedimentares acumuladas durante longos intervalos de tempo sobre grandes extensões do continente. Também existem diversas bacias interiores com dimensões pequenas e depósitos geralmente bem mais jovens. As bacias marginais estão relacionadas à separação da América do Sul e África do antigo supercontinente Gondwana, iniciada há cerca de 100 milhões de anos. Nesta unidade, serão introduzidas informações básicas sobre o uso estratigráfico dos fósseis na ciência da Paleontologia, assim como a mudança do conceito e da metodologia até a chegada da “Nova Estratigrafia” e como ela se integra aos mais diversos estudos paleontológicos (tafonômicos, paleoecológicos e bioestratigráficos). 25WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1. CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA ESTRATIGRAFIA Nas bacias sedimentares, os ambientes deposicionais podem ser marinhos, continentais e transicionais, apresentando distintas características de acordo com as condições físicas, químicas, biológicas, geográficas e climáticas. Entretanto, independentemente do tipo de ambiente, os sedimentos depositam-se em estratos (Figura 1). Nesse sentido, Estratigrafia é a parte da Geologia que trata do estudo das rochas estratificadas, sua descrição, além de sua interpretação e relações mútuas. Um termo muito utilizado em Estratigrafia é fácies, designação empregada para uma rocha com determinadas características, que podem ser litológicas, paleontológicas ou outras. Em geral, as características das fácies permitem interpretar o processo deposicional e o paleoambiente. Um estrato pode conter uma ou mais fácies. Figura 1 – Exemplo de deposição de sedimento em diferentes estratos. Fonte: Santos (2019). Um dos primeiros conceitos empregados na Estratigrafia é o Princípio da Superposição, que pode ser entendido como o fato de que, em qualquer empilhamento de estratos não perturbados, a camada inferior é a mais antiga e as camadas sucessivamente mais altas são sucessivamente mais jovens (Figura 2). Figura 2 – Princípio da Superposição de Camadas. Fonte: Lapa (2019). 26WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA A Estratigrafia experimentou grande avanço com os trabalhos do engenheiro inglês William Smith (1769-1839). Ele verificou que vários estratos, ao longo dos anos, ocorriam em uma ordem vertical definida. Os estratos de um certo local puderam ser observados também em outros, sugerindo que eram originalmente contínuos. O reconhecimento dessa relação lateral entre os estratos é denominado correlação estratigráfica. A partir de seus estudos, foi possível concluir que somente aquelas rochas originadas ao mesmo tempo podem conter assembleias fossilíferas similares. As correlações intuitivamente iniciadas por esse pesquisador representam “linhas (virtuais) de tempo”, ou melhor, horizontes cronoestratigráficos. Os fósseis mais adequados para correlações a longas distâncias são os fósseis-guias (Figura 3), que além da grande distribuição geográfica, devem ter pequena amplitude vertical, ou seja, evoluído rapidamente ou experimentadorápida extinção. Ainda, devem ser facilmente identificáveis, abundantes e preferencialmente independentes do tipo de rocha. Figura 3 – A partir da correlação bioestratigráfica baseada em um conjunto de fósseis, é possível estabelecer a com- posição da sequência das camadas sedimentares (coluna central - B). Fonte: Kellner [2008]. Os estratos podem ser denominados de diversas maneiras, variando de acordo com os critérios de classificação. Na Litoestratigrafia, os critérios de classificação das rochas são as litologias (composição minerológica, cor, tamanho do grão). A unidade fundamental é a formação, a qual é um conjunto relativamente homogêneo de rochas de uma ou mais litofácies mapeável na superfície terrestre ou em subsuperfície. Na Bioestratigrafia, os critérios de classificação dos estratos são paleontológicos. Interessa apenas a variação do conteúdo fóssil na sucessão de estratos que, em teoria, pode refletir a evolução das espécies. As subdivisões fundamentais são as biozonas (ou zonas) e são designadas de acordo com o nome de um ou dois fósseis característicos. Os limites das biozonas podem ser definidos por distintos critérios paleontológicos, geralmente, pelo aparecimento ou desaparecimento de algum táxon, pelos intervalos de sua abundância máxima, pela combinação entre o aparecimento de alguns e desaparecimento de outros e, também, pelos vários tipos de associações entre táxons. 27WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA As unidades bioestratigráficas são totalmente independentes das litoestratigráficas. Entretanto, na prática, determinados fósseis só ocorrem em certas litofácies, pois foram condicionados pela condição do ambiente deposicional. Nesses casos, pode-se estabelecer apenas uma ecoestratigrafia porque os níveis de aparecimento e desaparecimento dos táxons não refletem seu verdadeiro tempo de existência. 2. A “NOVA ESTRATIGRAFIA” Para que haja uma nova Estratigrafia, é preciso entender que, antecedendo a esta, existiu um modelo estratigráfico anterior. Este era embasado na Estratigrafia formal e descritiva da chamada “trindade santa” (Litoestratigrafia, Bioestratigrafia e Cronoestratigrafia). O antigo modelo foi substituído por um outro mais dinâmico, prático (relacionado às ferramentas de trabalho) e universalmente aplicável, desde a escala de camada até a de sequência deposicional. Esse modelo ou paradigma é o da Estratigrafia de Sequências (“Nova Estratigrafia”). A Estratigrafia clássica tinha como meta primordial descrever e empilhar as rochas em uma área de estudo, sem se preocupar com a origem dos estratos ou com o mecanismo que provocava a deposição. Nesse cenário, as imensas descontinuidades do registro sedimentar eram analisadas e mapeadas e, então, o caráter do evento e o ciclo de sedimentação eram conhecidos, mas a Estratigrafia se aplicava apenas ao empilhamento e à denominação (nomenclatura formal). A aplicação da paleontologia na resolução de problemas estratigráficos pela utilização de fósseis para zoneamento e correlação de estratos pode ser observada no artigo científico intitulado Foraminíferos e Bioestratigrafia: uma abordagem didática. Disponível em: https://www.ige.unicamp.br/terraedidatica/v3/ pdf-v3/TD3-18_35.pdf. Muitos modelos paleontológicos atualmente empregados pela Paleontologia requerem e utilizam conhecimentos estratigráficos, estando fundamentados na distribuição vertical e horizontal dos fósseis nas rochas. Por consequência, fica evidente que qualquer mudança significativa no pensamento da Estratigrafia afeta o pensamento paleontológico. Nesse contexto, podemos fazer o seguinte questionamento: a Paleontologia mudou sua maneira como ciência? A resposta é sim, pois, se a maneira de se analisar e interpretar o registro sedimentar mudou, deve também mudar a maneira como o paleontólogo analisa e interpreta o achado fóssil. https://www.ige.unicamp.br/terraedidatica/v3/pdf-v3/TD3-18_35.pdf https://www.ige.unicamp.br/terraedidatica/v3/pdf-v3/TD3-18_35.pdf 28WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Por exemplo, uma bacia era bem conhecida se tivesse um padrão de empilhamento bem definido e formalmente denominado, sem levar em consideração que, dependendo da região estudada, diversas colunas estratigráficas poderiam existir, algumas vezes tão diferentes que chegavam a ser antagônicas. Já na Estratigrafia moderna, baseada nas sequências, é reconhecida a importância de cada fator que influi na sedimentação, como, por exemplo, o clima, tectônica e eustasia. Tem, portanto, o objetivo fundamental de estudar e entender o mecanismo e as causas cíclicas na gênese das sequências deposicionais. É a ferramenta paleontológica que consegue estudar os hiatos deposicionais e trazer conhecimento sobre sua gênese e magnitude temporal. A metodologia usual desse novo jeito de fazer Estratigrafia continua utilizando as litofácies, mas a forma de agrupar e empilhar as associações faciológicas é diferente em comparação aos procedimentos tradicionais da Estratigrafia clássica, denominada “Estratigrafia de bolo de camadas”. Uma sequência é formada ao longo de um ciclo de variação relativa do nível de base, pode ser de origem tectônica, eustática ou de ambas, compreendida entre duas sucessivas quedas. O nível de base é representado por uma superfície teórica abaixo da qual predomina a sedimentação e acima da qual predomina a erosão. Ou seja, na Nova Estratigrafia, é o nível da base e seu comportamento que vão controlar o padrão do empilhamento dos sedimentos e, consequentemente, dos fósseis. As principais diferenças entre as abordagens metodológicas e conceituais entre a Estratigrafia clássica e a moderna (Nova Estratigrafia) estão representadas na Figura 4, a seguir: Figura 4 – Diferenças de abordagens conceituais e metodológicas entre a Estratigrafia clássica e a Nova Estratigrafia. Fonte: A autora. A compreensão de como foi concebida a Estratigrafia de Sequência e seus conceitos iniciais é retratada no vídeo Estratigrafia - Estratigrafia de Sequências 1 - conceitos iniciais, de 2017. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=7OE4EdrZl-Y&t=24s . Acesso em: 30 dez. 2019. 29WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 3. NÍVEL DE BASE Erosão e transporte são dominantes acima do nível de base, enquanto abaixo dele, o sedimento pode acumular e ficar preservado (Figura 5). Quando consideramos as bacias sedimentares em ligação com os oceanos, o nível de base é controlado pelo conjunto composto por eustasia e tectônica, enquanto, nas bacias sem contato com o oceano, como foi o caso de muitas durante a existência do Pangea, o conjunto de clima e tectônica é que controlava a variação do nível de base. Figura 5 – Esquematização do nível de base. Fonte: Cramez e Souza (2017). Os processos que envolvem as fases do nível de base podem ser descritos da seguinte forma: em fases de nível de base alto, existem muitos espaços para serem preenchidos pelo sedimento suprido, e nas fases de nível de base baixo, o inverso ocorre, ou seja, o sedimento preenche facilmente o espaço disponível. As consequências dessas situações antagônicas são as transgressões e regressões. Na primeira situação (nível de base alto ou aumentado), o sedimento não consegue se distribuir por toda a bacia, ficando retido nos ambientes continentais (rios e lagos) e junto à linha costeira. Se o nível de base continua subindo, ou seja, apresentando aumento no espaço disponível para o sedimento ocupar, a linha de costa vai se retrair gradativamente, registrando- se uma transgressão (Figura 6B). Na segunda situação (nível de base baixo ou caindo), o espaço disponível é rapidamente preenchido pelo sedimento, e a contínua chegada de sedimentos produzidos na área-fonte irá causar uma regressão (Figura 6A). Esses dois eventos descritos acima correspondemao princípio básico e fundamental que rege toda a sedimentação em uma bacia sedimentar e, por extensão, controla os processos bioestratinômicos que atuam na gênese das concentrações de material bioclástico. 30WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 6 – O nível de base controla o espaço disponível para o sedimento: (A) Se o espaço é reduzido, o sedimento prograda e uma regressão se verifica. (B) Se o espaço é grande, ocorre retrogradação do sedimento e transgressão. Fonte: Adaptado de Carvalho (2000). Considerando um evento cíclico completo de queda e posterior subida do nível de base, regressões e transgressões irão se alternar em uma ordem estabelecida e previsível. Na fase de queda do nível de base, a diminuição do espaço é muito acentuada, que chega a não existir, na maioria dos casos, espaço algum para o sedimento depositar, identificando-se apenas erosão. No caso das bacias conectadas com o nível do mar, deve-se considerar uma queda eustática acentuada, que recue o nível do mar muitos metros na vertical. Devido a isso, áreas outrora costeiras e marinhas irão ficar expostas e sujeitas à erosão. Nesse cenário, forma-se uma discordância entre a superposição dos sedimentos continentais sobre os sedimentos costeiros e marinhos, anteriormente depositados. Essa discordância forma o limite de uma nova sequência deposicional. Após o evento de queda, é dado início à subida do nível de base, primeiramente de forma lenta e, depois, cada vez mais rápido. Com essa subida, incrementa-se o espaço disponível. No começo, o espaço criado é facilmente preenchido pelo sedimento, mas à medida que a subida do nível de base acelera, é criado mais espaço do que pode ser preenchido pelo sedimento disponível e, assim, a transgressão inicia. A partir do ápice do ciclo de aceleração, a criação de espaço desacelera de novo. Nessa fase, então, o sedimento começa novamente a ganhar do espaço criado, preenchendo-o cada vez mais eficientemente, instaurando uma regressão. Passada a época do ápice da subida do nível de base, este vai cair de novo aceleradamente, e uma nova discordância irá ser gerada (Figura 7). A Figura 7, a seguir, esquematiza um ciclo de variação do nível de base e regime sedimentar durante cada fase de desenvolvimento do ciclo. Pode-se observar que, na região da curva esquematizada, marcada pelo número 1, ocorre regressão e geração de uma discordância (base da sequência deposicional); na região marcada pelo número 2, observa-se fase de regressão a leve transgressão; na região marcada pelo número 3, fase de forte transgressão e, em 4, de leve transgressão a forte regressão. 31WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 7 – Ciclo de variação do nível de base e regime sedimentar durante cada fase de desenvolvimento do ciclo. As quatro regiões na curva de variação correspondem ao tempo de formação dos tratos de sistemas. Fonte: Adaptado de Carvalho (2000). Dessa forma, todo o sedimento contido entre as duas discordâncias forma um pacote genericamente vinculado chamado de sequência deposicional. Essa é a razão pela qual se denomina a moderna estratigrafia pelo conceito da Estratigrafia de Sequências. As fases de nível baixo, de transgressão e de nível alto geram associações de fácies e sistemas deposicionais diferentes e característicos, agrupados nos chamados tratos de sistemas. A fase de queda do nível de base gera a discordância da sequência deposicional, em alguns casos sobrepostos por sedimentos fortemente regressivos agrupados no chamado trato de sistemas regressivo. A fase de nível baixo gera sedimentos regressivos a fracamente transgressivos, agrupados no chamado trato de sistemas e nível baixo. A fase transgressiva do ciclo gera o trato transgressivo, enquanto a fase regressiva do final do ciclo gera sedimentos do chamado trato de nível alto (Figura 7). Como a variação do nível de base mostrada na curva da Figura 7 não é uniforme, mas ocorre por meio das variações menores que compõem o ciclo maior, a estratigrafia de sequências procura reconhecer essas variações menores, que formam as denominadas parassequências, que são pacotes sedimentares marcados por uma superfície de inundação (fácies marinhas) seguida por fácies que demarcam progradação (fácies cada vez mais costeiras) (Figura 7). Dessa maneira, cada sequência deposicional comporta um número determinado de parassequências. Nas fases regressivas do ciclo deposicional, as parassequências são progradantes, ou seja, se empilham de modo que denotam um claro avanço do sedimento para dentro da bacia. Já nas fases transgressivas, o contrário ocorre, pois as parassequências se empilham de modo retrogradante, denotando o recuo da linha de costa em direção ao continente (Figura 8). É a análise do padrão de empilhamento das parassequências que permite definir o que está acontecendo na bacia e definir os tratos dos sistemas, como podemos observar no exemplo da Figura 9. Esta é uma ferramenta fundamental para a análise estratigráfica e tem importantes reflexos na distribuição e preservação dos fósseis na coluna sedimentar. 32WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 8 – Uma progradação normal (A) é seguida por um pulso transgressivo (B), que cobre grande parte da área costeira com sedimentos de offshore. Após o evento transgressivo, a progradação normal continua (C). Nesse sentido, geram-se pacotes de sedimentos delimitados por superfícies de inundação – as parassequências. Fonte: Holz (2013). Figura 9 – Exemplo de modelo evolutivo da deposição de carbonato lacustre e tratos de sistemas da Formação Morro do Chaves – Bacia de Sergipe (Alagoas). Fonte: Garcia e Garcia (2015). 33WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 4. MODELO TEÓRICO DO CONTROLE ESTRATIGRÁFICO SOBRE A DISTRIBUIÇÃO DE FÓSSEIS No momento em que se assume que o registro sedimentar pode ser analisado sob a óptica da estratigrafia de sequências, utilizando-se conceitos como os das parassequências e dos tratos de sistemas organizados dentro de sequências deposicionais, fica claro que a distribuição dos fósseis e suas assinaturas tafonômicas, na coluna sedimentar, têm forte controle sedimentar. Com o objetivo de demonstrar o que foi citado no parágrafo anterior, a seguir será demonstrado um modelo teórico hipotético de distribuição de microfósseis marinhos, em um dado ponto de uma bacia sedimentar. Assume-se que um organismo hipotético tenha a distribuição normal, de acordo com a curva do gráfico correspondente à Figura 10. Observa-se que a espécie apresenta uma faixa preferencial de profundidade da água, na qual são observados seus maiores registros. Fora dessa faixa, o número de indivíduos diminui rapidamente. Figura 10 – Distribuição hipotética de um organismo marinho bentônico, com demonstração de faixa preferencial de profundidade habitável. Fonte: Carvalho (2000). 34WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Nesse contexto, define-se, assim, uma zona ideal de ocorrência do organismo no perfil costeiro-marinho. Em termos estratigráficos, o organismo habita o topo da primeira parassequência do modelo, designada de PS1, na Figura 11. Figura 11 – No perfil marinho hipotético, a distribuição ideal define uma zona de profundidade do organismo ben- tônico (PS1 = parassequência). Fonte: Carvalho (2000). Seguindo a formação do modelo hipotético, assume-se que, a partir desse cenário, a profundidade da água, agora, aumenta através de três pequenos pulsos transgressivos, ou seja, geração de parassequências (PS2, PS3 e PS4) (Figura 12). Desse modo, no final do ciclo hipotético, existem quatro parassequências com um padrão retrogradacional de empilhamento. Figura 12 – No perfil marinho hipotético,a distribuição ideal define uma zona de profundidade do organismo ben- tônico (PS1, PS2, PS3, PS4 = parassequências). Fonte: Carvalho (2000). Na área onde antes havia a lâmina de água ideal para o desenvolvimento do organismo, agora a profundidade é cada vez maior. Então, a zona ideal para ocorrer o organismo em questão se desloca à medida que o nível de base aumenta (Figura 12). 35WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Ao analisar uma determinada porção na bacia (por exemplo, um furo de sondagem), constatar-se-á que a abundância do organismo diminui à medida que os pulsos transgressivos se sucedem. O abrupto aumento da lâmina de água (início da parassequência) irá diminuir a ocorrência do organismo, mas à medida que a sedimentação progradante da parassequência se desenvolve, ele voltará a ocorrer em maior quantidade, entretanto não nos patamares da abundância antes do pulso transgressivo. Em cada início de parassequência, isso vai ocorrer, de modo que o registro visto no furo da sondagem mostrará uma coluna sedimentar onde a abundância do organismo diminui aos pulsos até desaparecer (Figura 13). Figura 13 – Modelo hipotético: nos limites das parassequências, ocorreria uma queda na abundância do organismo bentônico, e ao longo de toda a coluna sedimentar, uma gradual diminuição na sua abundância, até seu desapare- cimento completo, por causa do deslocamento da faixa de profundidade, conforme indicado nos histogramas da figura. Fonte: Carvalho (2000). 36WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 5. MICROFÓSSEIS A Micropaleontologia apresenta estreita relação com as disciplinas bases da Paleontologia, da Biologia e da Geologia, além da Estratigrafia e Sedimentologia discutidas anteriormente. A Micropaleontologia tem os microfósseis como objeto de estudo, os quais correspondem aos restos fossilizados de organismos microscópicos, encontrados comumente em elevada abundância em ambientes do tipo marinho, lacustre ou fluviais. Os microfósseis são numerosos, embora de tamanho reduzido, estão amplamente distribuídos e registrados em quase todas as idades geológicas, desde o Pré-Cambriano até os tempos atuais, o que caracteriza uma evolução rápida. Além disso, possuem ampla distribuição batimétrica e são facilmente preservados no registro fóssil. Em uma parcela reduzida de uma amostra desses organismos, é possível encontrar informações necessárias para análises criteriosas e interpretações precisas como datação e correlação dos sedimentos, além de serem utilizados em estudos paleontológicos. Normalmente, é nesse nível de desaparecimento que o paleontólogo marca uma linha e interpre ta um evento de extinção. Contudo, na realidade, o organismo não desapareceu nem foi extinto, apenas seu registro foi afetado pelo controle estratigráfico. Dentro da óptica da estratigrafia de sequência, o organismo está contido em sedimentos de um trato de sistemas transgressivos. O conhecimento prévio sobre o tipo de deposição que está analisando permitirá ao paleontólogo interpretar corretamente a “extinção” ou o “desaparecimento” do organismo. Da mesma forma, não ficará surpreso se o organismo, eventualmente, reaparecer mais acima na coluna sedimentar, uma vez que saberá que, depois do trato transgressivo, a sedimentação será novamente regressiva, dentro do trato de sistemas de nível alto. 37WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA De modo geral, nesses organismos, são comumente preservadas as carapaças, como conchas e esqueletos formados por minerais ou revestimentos orgânicos endurecidos. São exemplos de microfósseis os foraminíferos, os radiolários, as diatomáceas, os nanofósseis, os dinoflagelados, tintinídeos, calpionelídeos, os ostracodas, partes reprodutivas de plantas ou de fungos como o pólen e esporos, quitinozoários e acritarcas. Dentre os exemplos citados, alguns merecem destaque: 1. Foraminídeos: são protistas microscópicos, bentônicos ou planctônicos, que podem ser encontrados em ambientes marinhos ou continentais e que têm seu protoplasma envolvido por uma carapaça ou teca composta de material orgânico secretado pelo próprio organismo (origem endógena), ou minerais (calcita, aragonita ou sílica) ou, ainda, por partículas aglutinadas (origem exógena). A teca pode ser constituída por uma única câmara ou por várias, sendo, então, denominadas unilocular ou multilocular, respectivamente, as quais vão se conectar entre si por meio de pequenas aberturas denominadas foramen. Na parte externa das tecas, estendem-se os pseudópodes, que são filamentos protoplasmáticos usados para realizar a locomoção, a fixação ao substrato e a alimentação do organismo (Figura 14). Além disso, a morfologia desses organismos varia muito em função da adaptação ao meio em que se encontram (Figura 15). Nesse sentido, a teca consiste no material que é preservado nesses organismos, sendo que a maior representatividade dela no registro fóssil corresponde aos que possuem carbonato de cálcio, pois este é um mineral resistente à dissolução. Figura 14 – Foraminídeo planctônico com pseudópodes visíveis. Fonte: Zucon e Vieira (2012a). 38WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 15 – Variações da morfologia básica de um tipo de foraminídeo. Fonte: Zucon e Vieira (2012a). 2. Diatomáceas: compreendem alguns tipos de algas unicelulares, bentônicas ou planctônicas, encontradas mais especificamente na zona fótica dos oceanos (até 200 m de profundidade), mares, lagos, rios, mangues, solos úmidos e aderidas à vegetação como em macrófitas aquáticas. Podem ser solitárias ou coloniais. Apresentam morfologia variada e a parede celular é formada por sílica (Figura 16). Apresentam um esqueleto intracitoplasmático que recebe o nome de frústula. Cada frústula apresenta duas valvas ou tecas (“conchas”), ligeiramente desiguais (a menor das valvas encontra- se encaixada na maior). Segundo a forma e ornamentação das valvas, as diatomáceas são diferenciadas. As diatomáceas planctônicas, por exemplo, são consideradas ferramentas para a bioestratigrafia devido à sua ampla distribuição geográfica, sendo relacionadas a biozonas de regiões frias e quentes. 39WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 16 – Morfologia das diatomáceas. Fonte: Zucon e Vieira (2012a). 3. Esporos e pólens: os esporos, unidades reprodutivas das pteridófitas e das briófitas, além de serem encontrados com a mesma função em fungos, são essencialmente uma célula envolvida por uma parede celular que a protege até que as condições ambientais estejam adequadas à sua germinação. A parede celular dos esporos é constituída por uma parte interna de celulose, a intina, e uma parte externa conhecida por exina composta de esporopolenina, uma das estruturas mais resistentes de todos os seres vivos. Esta permanece inalterada por milhares de anos, apesar da morte celular. Já os grãos de pólen são estruturas microscópicas das fanerógamas que transportam a célula reprodutora masculina, ou seja, estão diretamente relacionados à reprodução e perpetuação da espécie (Figura 17). O pólen é formado por dois processos independentes denominados Microsporogênese e Microgametogênese. O primeiro termo corresponde à formação dos micrósporos dentro do microsporângio ou saco polínico da antera, e o segundo termo trata do desenvolvimento do microgametófito, o grão de pólen maduro, até o estágio de três células. Devido à resistência e pouco peso dessas estruturas, elas podem sofrer retrabalhamento e, com isso, dificultar a datação geocronológica dos sedimentos. Entretanto, são de grande valor estratigráfico para datação de sedimentos continentais, lacustres, fluviais e deltaicos, na interpretação da origem dos sedimentos finose do tempo de sedimentação, além de auxiliar na correlação de estratos marinhos e continentais. Figura 17 – Grãos de pólen de espécies vegetais representativas do Quaternário. Fonte: Zucon e Vieira (2012a). 40WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA CONSIDERAÇÕES FINAIS A Estratigrafia é a parte da Geologia que trata do estudo das rochas estratificadas, sua descrição, além de sua interpretação e relações mútuas. Apresentou, primariamente, um conceito clássico que tinha como proposta central descrever e empilhar as rochas em uma área de estudo, sem maiores preocupações com a gênese dos estratos ou com o mecanismo que controlava a deposição. Após a revisão de conceitos e a fim de torná-la mais prática, a aplicabilidade da Estratigrafia sofreu mudanças e foi denominada Nova Estratigrafia ou Estratigrafia Moderna, a qual se baseia nas sequências e tem, como objetivo fundamental, estudar e entender o mecanismo e as causas da ciclicidade na gênese das sequências deposicionais. Nesse sentido, a Estratigrafia de Sequência é conceitual e metodologicamente imprescindível para a ciência da Paleontologia, na busca do entendimento e da interpretação correta do registro fóssil. O paleontólogo, especialmente aquele que enfoca tafonomia, paleoecologia, bioestratigrafia e evolução, deve apoiar suas observações em arcabouços estratigráficos provenientes da Estratigrafia de Sequências, a fim de realizar interpretações mais seguras e refinadas, tendo em vista que o posicionamento do fóssil na camada sedimentar ocorre com forte controle exercido pelos fatores estratigráficos, fatores que só a análise sob essa óptica pode elucidar e trazer à luz. 4141WWW.UNINGA.BR U N I D A D E 03 SUMÁRIO DA UNIDADE INTRODUÇÃO ..............................................................................................................................................................42 1. TEORIAS EVOLUTIVAS E SEUS MECANISMOS ....................................................................................................43 1.1 LAMARCKISMO ......................................................................................................................................................43 1.2 DARWINISMO ........................................................................................................................................................46 1.3 TEORIA SINTÉTICA DA EVOLUÇÃO ......................................................................................................................50 2. TABELA DE TEMPO GEOLÓGICO ...........................................................................................................................53 3. EXTINÇÕES ..............................................................................................................................................................55 3.1 ORDOVICIANO/SILURIANO ..................................................................................................................................56 3.2 DEVONIANO/CARBONÍFERO...............................................................................................................................57 3.3 PERMIANO/TRIÁSSICO .......................................................................................................................................58 3.4 TRIÁSSICO/JURÁSSICO .......................................................................................................................................58 3.5 CRETÁCEO/TERCIÁRIO ........................................................................................................................................59 CONSIDERAÇÕES FINAIS ..........................................................................................................................................60 TEORIAS E MECANISMOS DE EVOLUÇÃO ORGÂNICA PROF.A DRA. LEILANE TALITA FATORETO SCHWIND ENSINO A DISTÂNCIA DISCIPLINA: EVOLUÇÃO E PALEONTOLOGIA 42WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA INTRODUÇÃO O termo “evolução” tem origem no latim evolutivo, que significa desenrolar. Esse termo envolve, então, apenas a ideia de mudança, ou seja, subentende-se que evoluir implica mudar. Todas as teorias evolutivas que estejam relacionadas a fenômenos biológicos, físicos ou sociais são teorias de mudança. Nesse sentido, o conceito de evolução pode ser aplicado tanto às mudanças que operam o mundo biológico quanto as mudanças culturais e tecnológicas. O conceito de evolução que será discutido nesta unidade refere-se àquela que ocorre no mundo orgânico, referente aos seres vivos, denominada evolução biológica. Evolução biológica compreende a modificação sofrida por populações de organismos através do tempo. Este ultrapassa o período de vida de uma única geração. As mudanças consideradas evolutivas são aquelas herdadas por meio de material genético. Nessa forma, estão contidas, no conceito de evolução biológica, as ideias de mudança contínua dos organismos através do tempo; irreversibilidade das mudanças (verdadeira para a maioria dos acontecimentos evolutivos) e divergência de características entre os organismos, refletida pela diversidade encontrada no mundo biológico. De acordo com a evolução biológica, todos os organismos apresentam um ancestral comum e todas as espécies atualmente existentes são resultado de contínuos processos de mudanças. Admite-se, portanto, que todas as espécies não são fixas e estão em constante modificação. É por meio do estudo dessa área que conseguimos entender como as formas de vida encontradas na Terra na atualidade conseguiram se manter aqui e que processos sofreram durante o tempo, fornecendo-nos, assim, a história da vida no planeta. Assim, pode-se afirmar que a credibilidade do evolucionismo se fundamenta em evidências que demonstram modificações das espécies. Tais evidências originam-se de várias ciências e somam-se para confirmar a evolução biológica. Entre elas, destacam-se: - Existência de fósseis; - Evidências embriológicas que, por meio de comparações, conseguem, por exemplo, demonstrar que embriões de animais diferentes podem apresentar grandes semelhanças nas primeiras fases de seu desenvolvimento; - Órgãos vestigiais, que são estruturas rudimentares sem função no organismo em que se encontram, mas importantes em outros seres. Dessa forma, podem revelar parentesco entre seres diferentes e sugerir a existência de um ancestral comum; - Comparação entre proteínas. Esperar que, quanto maior a proximidade evolutiva entre dois seres, maior seja a semelhança entre suas proteínas. Outro conceito importante, utilizado para discutir a evolução biológica, é o de adaptação. A distribuição dos seres vivos nas diversas regiões da Terra não é aleatória ou ocasional. A existência dos organismos reflete complexas relações entre estes, como adaptações ao meio onde vivem. Ou seja, nenhum ser vivo habita um certo hábitat por acaso. Para sobreviver, devem possuir características que permitam a sua adaptação ao meio em que vivem; características que são herdadas de seus ancestrais e que serão por eles transmitidas aos seus descendentes. Desse modo, indivíduos de uma determinada população herdam características que lhes são vantajosas em termos de sobrevivência. Indivíduos portadores de características vantajosas deixam, na maioria das vezes, mais descendentes que outros e suas populações tendem a ser majoritárias com o passar das gerações. 43WWW.UNINGA.BR EV OL UÇ ÃO E P AL EO NT OL OG IA | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1. TEORIAS EVOLUTIVAS E SEUS MECANISMOS Considerando o histórico e a origem do pensamento evolutivo, a concepção ocidental predominante, até o início do século XIX, era a de que os seres vivos foram criados e permaneceram iguais, ou seja, todos os seres seriam imutáveis. A esse pensamento deu-se o nome de Fixismo.