Aula Paleoecologia

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Disciplina de Paleontologia
Prof.a Lidiane Asevedo
Paleoecologia 
Termo inicialmente proposto 1935 pelo o icnólogo alemão O. Abel. 
Trabalho publicado: Vorzeitliche Lebensspuren (“vestígios pré-históricos da vida”).
O que é Paleoecologia?
Terminologia 
Do grego, palaios = antigo; oikos = casa, ambiente; logos = conhecimento, estudo
Área da paleontologia que consiste no estudo da interação entre organismos pretéritos entre si e com o ambiente. 
Inferência: registro fóssil e indicações geológicas.
Baseia-se nos princípios ecológicos, diferindo apenas na quantidade de detalhes e da precisão dos resultados (efeitos bioestratinômicos e diagenéticos dos fósseis).
 
2
Hierarquia dos sistemas ecológicos
Conceitos básicos
(Espécie)
Embora cada abordagem se relacione a um nível diferente na hierarquia dos sistemas ecológicos, eles são retratadas num único plano de indagação científica, com cada abordagem interagindo com as outras em graus variados.
Cinco abordagens na Ecologia (Fonte: Ricklefs, 2009)
Conceitos básicos
Abordagem biosfera: movimento de energia e ciclo de nutrientes entre diferentes ecossistemas da Terra.
Abordagem organismo: morfologia, fisiologia, comporta-mento, distribuição.
Abordagem população: estrutura populacional - nº de indivíduos, variação ao longo do tempo, nascimento e morte. 
Abordagem comunidade:
Interação entre diferentes espécies e populações (competição, predação, mu-tualismo , simbiose e etc).
Abordagem ecossistema:
Troca de energia e matéria entre o ambiente e comunidades (cadeia trófica). Ao longo do tempo (sucessão ecológica).
Área comum à todas as abordagens
Ambiente → meio físico que inclui as condições abióticas e o conjunto biótico no qual vive um determinado organismo.
Habitat → parcela do grande ambiente caracterizada por condições físicas próprias e homogêneas.
Nicho ecológico → modo de vida – comportamento – de um organismo em seu habitat (certos nichos ecológicos são extremamente especializados).
Conceitos básicos
Diferenças entre ecologia e paleoecologia resultam de 3 fatores:
 Grande parte dos organismos preservados como fósseis não podem ser observados em vida (inferências com táxons proximamente relacionados);
 Atributos químicos e físicos dos ecossistemas antigos não podem ser estudados diretamente;
 O registro fóssil é fortemente influenciado por processos pós-morte e pós-deposicionais.
Ecologia x Paleoecologia
Ecologia x Paleoecologia
PALEOECOLOGIA
Sedimentologia
(características litológicas das 
unidades sedimentares como 
indicadores paleoecológicos)
Estratigrafia
(correlação de estratos; geo-eventos em sequências sedimentares)
Geoquímica
(marcadores geoquímicos como indicadores paleoecológicos = carbono orgânico, componentes moleculares, isótopos de carbono e oxigênio)
Paleontologia
(fósseis como indicadores paleoecológicos e paleogeográficos; eventos bióticos em seqüências sedimentares)
Paleoecologia: Um estudo multidisciplinar
 Paleontologia Aplicada 
análise de bacias sedimentares – Estratigrafia
 estabelecimento da dinâmica e evolução de bacias oceânicas – Paleoceanografia
 Paleogeografia e Paleoclimatologia
Aplicações da Paleoecologia:
Baseia-se em alguns princípios, que são:
 1) Existe uniformitarismo de processos físicos, químicos e biológicos no tempo geológico (Atualismo). 
2) Os organismos estão adaptados aos seus ambientes de vida  uniformismo taxonômico.
Bases da Paleoecologia:
Certos grupos taxonômicos de grau elevado (classes, ordens, filo) são exclusivos para determinado tipo de ambiente. 
Recifes de corais fósseis são marinhos e estariam associados a baixas paleolatitudes.
Bases da Paleoecologia:
Uniformismo Taxonômico
Anfíbios são relacionados a ambientes terrestres próximos à recursos hídricos.
Baseia-se em alguns princípios, que são:
 1) Existe uniformitarismo de processos físicos, químicos e biológicos no tempo geológico (Atualismo). 
2) Os organismos estão adaptados aos seus ambientes de vida  uniformismo taxonômico.
3) Os organismos estão adaptados ao modo (hábito) de vida, o que produz características morfológicas distintas, e estas características permitem determinar os modos de vida  Morfologia funcional. 
Bases da Paleoecologia:
Inferência com base na homologia* com organismos atuais.
Bases da Paleoecologia:
Morfologia funcional
*Homologia: mesma origem embriológica de estruturas de diferentes organismos, sendo que essas estruturas podem ter ou não a mesma função. As estruturas homólogas sugerem ancestralidade comum.
Tipos de dentições x inferência da dieta:
 
Epihippus gracilis
Equus sp.
Braquiodontes (ramoneadores)
Hipsodontes (pastador)
Bases da Paleoecologia:
Morfologia funcional
Inferência com base na analogia* com organismos atuais.
* Analogia: estruturas de diferentes organismos com origem embriológica distinta, sendo que essas estruturas têm a mesma função. Não há ancestralidade em comum.
A forma achatada, tamanho e posição dos olhos indicam que os ostracodermes eram bentônicos.
Peixe bentônico, Cascudo (Pterygoplichthys pardalis)
Na ausência de analogias, há especulações quanto a função das estruturas.
Ex: alguns braquiópodes paleozóicos e mesozóicos como os productídeos e os estrofalosiídeos, possuíam uma variedade de espinhos ocos, que possivelmente eram associados a fixação, ancoragem e proteção.
Bases da Paleoecologia:
Morfologia funcional
Baseia-se em alguns princípios, que são:
 1) Existe uniformitarismo de processos físicos, químicos e biológicos no tempo geológico (Atualismo). 
2) Os organismos estão adaptados aos seus ambientes de vida  uniformismo taxonômico.
3) Os organismos estão adaptados ao modo (hábito) de vida, o que produz características morfológicas distintas, e estas características permitem determinar os modos de vida  Morfologia funcional. 
4) O ambiente e o modo de vida particular impõem limitações, ecológicas. 
 "Lei do mínimo": O fator determinante na distribuição de uma espécie é o fator que existe em quantidade mínima. Abaixo dessa quantidade a espécie não sobrevive. 
Bases da Paleoecologia:
5) Existem limitações de evidências fossilíferas:
Os restos orgânicos podem ser removidos após a morte por necrófagos, saprófitas e decomposição bacteriana; 
Os restos orgânicos podem ou não fossilizar;
Havendo fossilização, os elementos fossilizados podem ser removidos por erosão; 
Daquilo que restar, só parte dos fósseis será achado e coletado. 
Bases da Paleoecologia:
6) Existem limitações de interpretação: 
Alguns organismos são fossilizados fora de seu ambiente de vida; 
Apesar de todo o cuidado na interpretação, as deduções não são completamente fiéis;
A abordagem uniformitária (atualística) pode falhar à medida que ambientes paleogeográficos podem faltar; 
O "habitat" (ou hábito) de vida dos organismos pode ter variado.
Bases da Paleoecologia:
Bases da Paleoecologia:
Influência dos processos tafonômicos
(quanto influenciou o transporte e o soterramento)
Detalhe e cuidado na coleta
Tarefas iniciais no trabalho paleoecológico:
 perfil detalhado (textura, granulometria, estruturas sedimentares dos níveis fossilíferos e camadas associadas);
 posição, estado de preservação, esqueletos articulados ou não;
 natureza do evento inferido (catastrófico ou cíclico) e tipo de agente gerador do depósito;
 coletar (possível) amostras para análises geoquímica, de espectrometria, de difratometria de raio X, datação, etc.
PALEOAUTOECOLOGIA 
Organismo e populações
PALEOSSINECOLOGIA 
Comunidade e ecossistema
Reconstruções paleoambientais
Subdivisões da Paleoecologia:
Adaptações dos organismos - PALEOAUTOECOLOGIA
Unidade de trabalho: espécie e sua função
Dados pertinentes a vida e a constituição dos nichos ecológicos:
-Características morfofuncionais;
- Posição na cadeia trófica;
- Situação no ou entre os ecossistemas;
-Característica populacional (nº
de indivíduos, distribuição, idade, longevidade).
Fatores condicionantes a existência:
Clima, geografia e quantidade de luz (tafofaunascontinentais)
Temperatura, salinidade, profundidade das águas (tafofaunasmarinhas e dulcícolas).
Exemplos: Paleoautoecologia - morfofuncional
Reconstrução anatômica da porção rostral de um cavalo pleistocênico sul-americano, hipidiforme, em homologia com o cavalo atual, Equus caballus.
Variação nos ossos nasais e presença de fossas pré-orbitárias indicam a presença de uma probóscide vestibular.
Esta estrutura preênsil pode ser ecomorfologicamente relacionada com hábitos ramoneadores (consumidores de plantas lenhosas), reduzindo assim o nicho de sobreposição e a pressão competitiva entre um outro grupo de cavalo pleistocênico, Equus (Amerhippus).
Exemplos: Paleoautoecologia - morfofuncional
Exemplos: Paleoautoecologia - isotópica
Foraminífero bentônico (Cibicidoides) 
Os dados resultantes indicaram que em profundidades inferiores a 1500m, a variação de temperatura era de ~ 2,5 ° C entre Holocene e UMG, enquanto que o mais profundo (1500-2500m) mostrou ~ 3,2 ° C.
Avaliação da idade dos indivíduos:
Direta 	- anéis de crescimento dos troncos
				- linhas de crescimento nos corais
				- conchas
		- ossos 
				- dentes
				- escamas
indireta	- erupção dentária em mamíferos
				- grau de mineralização dos esqueletos
				- número de câmaras nos cefalópodos
				- grau de fusão das suturas cranianas dos vertebrados
Avaliação do tipo de evento de morte: catastrófica e seletiva
Conhecer a dinâmica de uma população fóssil 
Paleoautoecologia
Com base em estudos prévios de desgaste dentário, Mothé et al .(2010) reconheceu a estrutura populacional dos gonfotérios de Araxá (Minas Gerais), associando os indivíduos à classes etárias: imaturos, subadultos, adultos, adultos maduros e senis) 
A estrutura populacional indica que a população estava estável ou em recuperação. A extinção parecia ser regional e provavelmente promovida por evento catastrófico.
Sinecologia Estática (estuda como é a comunidade, seus atributos, características e estrutura).
 Sinecologia Dinâmica (estuda o funcionamento da comunidade e suas modificações ao longo do tempo).
Paleossinecologia
Subdivide-se em dois tipos:
RELAÇÕES ECOLÓGICAS 
(Harmônicas e Desarmônicas)
Harmônicas intraespecíficas: sociedades, colônias
Harmônicas interespecíficas: simbiose (mutualismo), inquilinismo, comensalismo.
Desarmônicas intraespecíficas: canibalismo
Desarmônicas interespecíficas: amensalismo (secretar ou expelir substância para impedir o desenvolvimento de indivíduos), predação, herbivoria, parasitismo.
Relações intra-específicas e interespecíficas: competição.
Paleossinecologia
1. Coralitos (elementos esqueléticos dos pólipos que constituíam a colônia).
2. Bioerosão: vestígio de interação entre dois organismos jurássicos: um bivalve perfurando o esqueleto externo carbonatado do coral. A perfuração surge como uma auréola em torno do bivalve, preenchida por sedimento de cor mais clara, cinzenta-avermelhada, que intersecta os coralitos.
3. Zona de articulação entre as duas valvas do bivalve: a charneira. Estes animais - à semelhança dos bivalves atuais - perfuravam o esqueleto dos corais para se instalar no seu interior, para se abrigar (exemplo de comensalismo). 
Mapa da América do Sul com a distribuição estimada da vegetação no Pleistoceno Tardio mostrando as ecorregiões avaliadas no estudo.
Pastadores C4 (Equus, Hippidion, Palaeolama) 
Generalistas C3/C4: Notiomastodon; Eremotherium; Macrauchenia; Toxodon.
Ex: cadeia trófica 
Paleossinecologia
Localização da área de estudo. A: Mapa do estado de Tocantins com a localização da Gruta do Urso (12°35’0.08”S, 46°30’58”O) e dos Moura (12°42’47”S, 46°24’28”O), município Aurora do Tocantins, Brasil. B: foto do maciço cárstico onde as grutas se situam. C: coleta de material fóssil na Gruta do Urso. 
A
B
C
De acordo com Bernardes (2013),os valores de δ13Csc (–5,3 e –9,3 ) do exemplar de P. onca da Gruta do Urso, Aurora do Tocantins, sugerem que este animal também predava animais de dieta C3 e/ou C4. 
Consumidor
secundário
Herbívoro X C3/C4
(consumidor
primário)
Produtor
C3 e C4
Sequência de comunidades que ocorrem em um local desde a colonização até a comunidade clímax para determinado ecossistema .
Etapas:
1- Ecossistema composto por poucas espécies , sendo r estrategistas(oportunistas). Os fluxos de matérias são lentos e fluxos de energia altos.
2- Aumento do número de espécies (aumento da biomassa), organização em níveis hierárquicos (produtores primários, secundários, decompositores), tornando o fluxo de matéria mais rápido, retardando os fluxos energéticos (a matéria fica mais tempo nos organismos). As espécies são K estrategistas (reguladoras).
Paleossinecologia
Sucessão ecológica
Em ecossistemas modernos este processo é assimétrico  fase de organização de caráter gradual e fase com desorganização brusca.
Paleossinecologia
Sucessão ecológica
Duas unidades geológicas
Comunidade de
Pentamerus
Comunidade de
Stricklandia
Comunidade recorrente de
Pentâmerus
Comunidades definidas
Por maior nº de indivíduos de Pentamerus e Stricklandia.
 
Acumulação de conchas de várias populações
1d: população mais desintegrada que a 1c.
1e: revigoramento da comunidade
Paleossinecologia
Sucessão ecológica
Declíneo
Osteotaceus atua em estágio de declínio de Pentamerus e Stricklandia
Substrato para Pentamerus
Competição por espaço
Maiores e inteiros se depositaram acima
Sucessão reflete as variações do nível do mar
. 
Pentamerus 
(águas rasas)e 
Stricklandia
(profundas)
Rohn & Rösler (1989) - aspecto da fisionomia foliar de Glossopteris – caráter denteado do bordo de algumas folhas provenientes de Form. Rio do Rasto (Permiano Sup.) - indicariam intervalos climáticos de maior seca.
Exemplos de reconstituições paleoambientais - Paleobotânica
Mapa com a distribuição das localidades de N. platensis com dados paleoecológicos acessíveis e, possível gradiente latitudinal de gramíneas C3 e C4 com base em suas dietas. 
Asevedo (2015) presumiu um gradiente latitudinal entre gramíneas C3 e C4 através da análise de microdegaste do esmalte dentário do gonfotério N. platensis.
 ■: gramíneas C4 
 ●: gramíneas C3 e C4
▲: gramíneas C3
Símbolos de cor cinza = resultados prévios
Exemplos de reconstituições paleoambientais - Paleozoologia