História Geológica da Vida

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História Geológica da Vida
Adriana Schmidt Dias
UFRGS
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A escala de tempo geológico fundamenta-se através da datação absoluta das rochas e na classificação taxonômica de seu conteúdo fóssil (idéia de “fóssil guia”), princípio definido por Louis Agassiz em 1840. 
As Eras Geológicas (Arqueozóico, Paleozóico, Mesozóico e Cenozóico) dividem-se em função de episódios de extinção em grande escala. 
Estas se subdividem, por sua vez, em Idades Geológicas (Arcaico, Primário, Secundário, Terciário e Quaternário) que também apresentam 18 divisões, designadas Períodos, definidos pelo tipo de espécies predominantes no registro fóssil. 
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Como se forma um fóssil?
As rochas sedimentares como o arenito e o calcáreo são formadas por minúsculos fragmentos de outras rochas, pulverizados e transportados pelo vento e pela água.
Quando um animal ou planta é rapidamente envolvido por sedimentos após a sua morte, seus tecidos podem ficar protegidos da decomposição. Paulatinamente, os material orgânico transforma-se em mineral, através de trocas químicas com o ambiente, ou pode formar um molde em negativo. A sua exposição posterior se dará por erosão. 
Sugere-se que a probabilidade de fossilização de um vertebrado é de uma em um milhão. Desta forma, se dependêssemos da probabilidade de fossilização e posterior exposição por erosão não seria possível conhecer no futuro 90% das espécies vivas hoje. 
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Fóssil de Archaeoptherix (periodo Jurassico) – 150 milhões de anos
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Como se data um fóssil?
As datações dos fósseis podem ser feitas por associação com a estratigrafia geológica (datação relativa), seguindo os princípios de sobreposição dos estratos (mais profundos são os mais antigos). Ao princípio de “fóssil guia”, somam-se os métodos de datação absoluta baseados no princípio de decomposição regular (mesurável em bilhões de anos) de determinados isótopos radioativos do Potássio, presente nas rochas igneas, e do Urânio, presente nas rochas calcáreas. Se estes sedimentos “datáveis” estão a mesma profundidade do fósssil, ambos são considerados contemporâneos. Se o fóssil encontra-se em uma posição intermediária entre duas camadas datáveis, estima-se uma idade média.
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Estudo das sequencias sedimentares, em seu processo de sobreposição e repetição em diferentes contextos geográficos em relação ao seu conteúdo fossilífero. 
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O método medição da taxa de decomposição constante do POTÁSSIO 40 em ARGONIO 40 a partir de uma erupção vulcânica tem sido amplamente utilizado na África Oriental para datação de sítios paleontológicos associados a evolução humana, como os situados na Garganta de Olduvai, entre a Tanzânia e o Quênia, com datações absolutas que remontam entre 4 e 1 milhões de anos. Ao lado, imagem de pegadas de Australopthecus afarensis fossilizadas em cinza vulcânica datadas por este método em 3,8 milhões de anos
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	Como se Conhece as Mudanças do Clima e das Paisagens no Passado?
	Vários são os métodos que podem ser utilizados:
	1) Colunas de Sedimentos Marinhos: Os sedimentos marinhos tem acumulação lenta e regular, atingindo poucos centímetros a cada milênio, acumulando e preservando micro-fósseis de planctons (foraminíferos) que podem ser datados por Séries de Urânio.
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Os foraminíferos possuem carapaças de CaCo3 cuja composição apresenta variações de concentração de isótopos de Oxigênio dependendo do clima predominante. 
 Glaciações = em função dos glaciares, as águas oceânicas apresentam maior salinilidade e densidade, com maior a concentração de O18, também presente nas carapaças dos foraminíferos.
Inter-glaciares = Com a liberação de água das calotas, a salinidade e densidade da água diminui e a concentração de O16 é maior também nas carapaças dos foraminíferos.
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2. Colunas de Gelos Perenes: Analisa as variações nas concentrações dos isótopos de Oxigênio e CO2 em colunas de gelos perenes obtidas na Groenlândia e na Antártida que indicam variações da temperatura global.
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3. Sedimentos Continentais: Na paisagem pode-se identificar formações geológicas que indicam a extensão de antigas geleiras, como por exemplo, as morainas (acima), rochas com fragmentação típica de arraste por gelo, os loess (meio), sedimentos amarelados formados por partículas de musgo arrastado pelos ventos periglaciais, e as varvas (abaixo) sucessivos depósitos de argila, associados ao degelo em antigos lagos glaciais.
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4. Evidências Micro-botânicas: O estudo de evidências paleobotânicas fossilizadas permite a reconstituição das paisagens antigas, podendo ser encontrados em sedimentos de cavernas e jazidas fósseis, leitos lacustres, pântanos e turfeiras. Dentre os vestígios mais estudados destacam-se os pólens (acima) e as diatomáceas (abaixo), cuja forma e a quantidade variam de acordo com cada espécie e característica ecossistêmica (clima e umidade). 
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Era Paleozóica
1) Período Cambriano (542-488 Milhões) : No Cambriano um oceano único se estendia sobre extensas áreas e o mega-continente Gondwana estava posicionado próximo ao pólo sul. O clima era quente e as formas vivas se concentravam no mar. 
A chamada “explosão da vida no Cambriano” marca o surgimento dos primeiros invertebrados com esqueleto externo (artrópodos), bem como a proliferação de algas calcárias e coralíneas.
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Localização dos Continentes a 500 milhões de anos (Cambriano)
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O registro fóssil Cambriano 
Quase todos os filos animais viventes nos mares atuais surgiram no Cambriano.
Os Trilobitas são artrópodos, (relacionados aos carangueijos, camarões e lagostas modernos) e representam 90% da fauna Cambriana que sobrevive ao longo de todo o Paleozóico. Os mares Cambrianos também eram habitados por formas de cordados e equinodermados primitivos. 
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2) Período Ordoviciano (488-443 Milhões): Caracteriza-se pela diversificação das formas de vida através da origem dos peixes cartiloginosos e das plantas terrestres, havendo um aumento gradativo dos níveis de oxigênio na atmosfera, chegando a 2% dos níveis atuais. 
3) Período Siluriano (443-416 Milhões): Inicia-se com uma queda das temperaturas globais, causando a extinção de várias formas antigas. É marcado por uma grande diversidade das formas de vertebrados, destacando-se os primeiros peixes com mandíbulas.
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Os fósseis mais comuns do Ordoviciano são os branquiopodos articulados, com conchas carbonáticas. Também é deste período os primeiros recifes de corais. Durante o Siluriano esta variedade se reduz em função da queda das temperaturas, surgindo branquiópodos de conchas mais grossas e robustas
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4) Período Devoniano (416-359 milhões): A deriva continental faz com que Gondwana e Euroamérica sejam separadas pelo mar de Tetis. É conhecido como Idade dos Peixes, destacando-se os de nadadeira lombar que deram origem aos primeiros anfíbios (tetrápodes). Predominam nos continentes as florestas de Pteridófitas.
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Localização dos Continentes a 400 milhões de anos ( Devoniano)
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Peixe cartilaginoso do Ordoviciano
Peixe com mandíbula e placas ósseas do Siluriano
Cladoselache, forma primitiva de tubarão de 12 m de comprimento, um dos principais predadores do Devoniano
Os Peixes do Devoniano
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5) Período Carbonífero (359-299 milhões): É marcado pela diversificação das formas de vida nos Continentes com o surgimento dos anfíbios, répteis e insetos. Em termos climáticos, o período é marcado por glaciações. 
6) Período Permiano (299-251 milhões): Caracteriza-se por um aumento das temperaturas globais, gerando uma diversificação da flora terrestre. Na transição do Carbonífero para o Permiano, o processo de deriva continental leva a formação do super-continente denominado Pangea, circundado por um imenso oceano (Panthalassa). 
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Localização dos Continentes
a 300 milhões de anos (Permiano)
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O Carbonífero é a Idade das Grandes Florestas, dando origem a maioria das reservas de carvão mineral da terra. As espécies predominantes são as pteridófitas (plantas que se reproduzem por esporos, como as samambaias), com plantas arborescentes de até 45 m de altura.
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A melhoria climática do Permiano influencia a ampliação das zonas florestais, destacando-se a expansão das Gimnospermas (plantas com sementes nuas). A diversificação dos répteis é grande, destacando-se os tetrápodos terrestres.
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II. Era Mesozóica
1) Período Triásico (251-190 Milhões): A transição do Permiano para o Triásico é marcada por um grande evento de extinção de animais e plantas oceânicos e continentais que atinge 90% das formas de vida existentes até então. A Pangea se mantém unida, situando-se na linha do Equador, com um clima quente e seco. As causas desta extinção são desconhecidas, sendo sugerido o intenso vulcanismo, a elevação de cadeias montanhosas pela deriva continental ou queda de meteoros. 
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A Era Mesozóica é considerada a Idade dos Répteis. Sua diversificação seguiu 3 ramos: os Dicinodontes (herbívoros), os Cinodontes (herbívoros e carnívoros) e os Tecodontes (carnívoros). 
Dentre os Cinodontes, pequenas formas de hábitos noturnos, semelhantes ao camundongo atual, prenunciam o surgimento dos mamíferos. 
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Os Dicinodontes eram répteis herbívoros, de 3 m de comprimento e 1,8 m de altura, com cerca de 1 tonelada de peso. No RS seus fósseis são comuns nos municípios de Mata, São Pedro do Sul e Candelária.
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Os Tecondontes constituem o grupo do qual se originaram os crocodilos e os dinossauros, destacando-se os grandes os carnívoros terrestres quadrúpedes, como o Karamuru Vorax (Santa Maria, RS) que podia atingir até 6 m de comprimento (acima e ao lado).
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2) Período Jurásico (190-136 milhões): É marcando uma expansão do clima tropical até os pólos e os surgimento das angiospermas (plantas com flores). Estas mudanças ambientais causam a extinção de várias formas de répteis, substituídos pelos Rincosauros (herbívoros) e Dinossauros (carnívoros). 
3) Período Cretáceo (136-65 milhões): A deriva continental gera a divisão da Pangea em dois grandes continentes, separados pelo mar de Tetis: Laurásia (América do Norte, Europa e Ásia) e Gondwana (América do Sul, África e Austrália).
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Localização dos Continentes a 200 milhões de anos (Jurásico)
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O Carnossauro é considerado o maior dinossauro da América do Sul, com 15 metros de comprimento e 4 metros de altura. É identificado da Patagônia Argentina a Minas Gerais. 
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É no período Jurásico que surgem as primeiras aves, parentes mais próximos dos Dinossauros no mundo moderno. 
No Cretáceo originam-se também os mamíferos placentários e marsupais, bem como as plantas com flores (angiospermas). Eventos de extinção em massa afetando principalmente os répteis marcam o fim do Cretáceo a 65 milhões de anos e a transição para a Era Cenozóica (70% das espécies vivas). Sua causa está relacionada a queda de um meteoro no Golfo do México que teria causado um “inverno” glacial por décadas.
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III. Era Cenozóica
É caracterizada como a Idade dos mamíferos e das aves.
Esta dividida em duas Idades: Terciário (entre 65 e 1.75 milhões de anos) e Quaternário (1.75 milhões aos tempos atuais). 
O Terciário marca o fim do processo de deriva continental e o Quaternário é caracterizado pelo esfriamento global durante o período Pleistoceno, também chamado de Idade do Gelo. 
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1/2) Períodos Paleoceno e Eoceno (65-35 Milhões): A deriva continental leva a separação dos Continentes, sendo o clima quente e úmido e entendendo-se as florestas tropicais até o Ártico. As formas de mamíferos diversificam-se, surgindo os primeiros primatas inferiores.
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3) Período Oligoceno (35-25 milhões de anos): A deriva continental continua, mantendo-se isolados a África e os continentes sul e norte americanos . Os movimentos tectônicos são intensos, causando a elevação de cadeias montanhosas (Alpes, Himalaia e Andes) e a formação da Grande Falha Africana. As temperaturas globais decaem, em função da regulação do eixo da terra, causando uma retração das florestas tropicais ao equador e a sucessão de estações mais definidas. 
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4) Período Mioceno (25-5 milhões de anos): A deriva continental se encerra, assumindo os Continentes a posição atual. Há 14 milhões de anos formam-se os istmos que unem África à Arábia e América do Sul e Central. O clima predominante é o tropical, diversificando-se as espécies de primatas catarríneos (Macacos do Velho Mundo, com 32 dentes) e surgindo no final do período a família Hominida (macacos bípedes).
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5) Período Plioceno (5-1.75 milhões de anos): Caracteriza-se por grande atividade vulcânica e pelo início de um processo de esfriamento global e diminuição da pluviosidade que culmina nas glaciações do Quaternário. Neste período surge o Gênero Australopitecus e Homo.
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6) Período Pleistoceno (1.75 milhões-12.000 anos AP): Ocorreram 16 eventos glaciais de duração variada, concentrados em 5 ciclos de longa duração. Como conseqüência o Hemisfério Norte foi coberto por glaciares e o nível do mar sofreu rebaixamento. Surge o Homo sapiens sapiens entre 200.000 e 150.000 anos atrás AP. 
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Quais são as causas das glaciações? 
Embora, os eventos glaciais sejam cíclicos na história da Terra, não há consenso científico quanto as suas causas. Glaciações anteriores ao Quaternário são explicadas por mudanças de relevo, vulcanismos, meteoros, por variações nas atividades solares. 
A TEORIA DE MILANKOVICH (1941) é a mais aceita para explicar os ciclos glaciais do Pleistoceno. Postula que o resfriamento global estaria associado a interação conjunta de 3 fenômenos cíclicos relacionados aos processos orbitais da Terra que levariam a queda das temperaturas.
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Estes fenômenos seriam:
1) Obliqüidade da Eclíptica - A inclinação do eixo de rotação da Terra, varia entre 21,1° e 24,5º, em ciclos de 41.000 e 54.000 anos. Como resultado, os pólos recebem insolação diferencial, modificando o gradiente latitudinal de insolação.
2) Precessão dos equinócios - A distância entre Sol e Terra varia ao longo do ano e a posição (precessão) dos equinócios (dias e noites de mesma duração = outono/primavera), variam em ciclos de 23.000 anos, afetando também o solstício de inverno que tornam-se mais rigorosos. 
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3) Excentricidade da órbita terrestre = A órbita da Terra varia entre circular e elíptica, em ciclos de 100.000 e 400.000 anos, respectivamente, afetando a recepção de energia solar.
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O que mantém um ciclo glacial?
1) Albedo – A reflexão da energia solar pelas geleiras continentais, baixa ainda mais as temperaturas e aumenta as coberturas de gelo. 
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2) Evaporação - O crescimento das geleiras e o decréscimo do nível do mar aumentam as superfícies continentais, diminuindo a evaporação e a formação de nuvens o que contribui para a perda de energia solar para o espaço (diminuição do efeito estufa). 
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3) Correntes marinhas e ventos = queda das temperaturas nos pólos, aumenta a quantidade e extensão de correntes frias de mares e ventos. 
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Quais as conseqüências das glaciações?
a) Formação dos Glaciares Continentais no Hemisfério Norte = O norte da Eurásia foi coberto por extensos glaciares de 8,6 milhões de km2, que se entendiam desde a Escandinávia, abrangendo as Ilhas Britânicas e Norte da Europa, até Nordeste da Sibéria.. A América do Norte também foi coberta por glaciais de 11 milhões de km2, cobrindo o Canadá e o Norte dos EUA. Também havia focos isolados de geleiras nos Alpes, Pirineus e Himalaia e Andes.
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b) Rebaixamento do nível do mar - A concentração
de água nas geleiras continentais conduziu ao rebaixamento do nível dos mares, que atingiu seus níveis mais baixos a 20.000 anos atrás, ficando entre 70 e 180 metros abaixo dos níveis atuais. Este fenômeno gerou a exposição de plataformas e pontes continentais como a Beríngia que interligava Sibéria e América, possuindo mais de 1.800 km de extensão no sentido norte-sul
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Também estão emersos nas glaciações os sub-continentes de Sunda (formado pelo sudoeste da Ásia e as Ilhas da Indonésia) e Sahul (formado por Austrália, Nova Guiné e Tasmânia), ambos separados pelo estreito de Sahul. Outras pontes continentais do período interligavam Inglaterra e França, Itália e Sicília, Malvinas e Terra do Fogo.
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c) Aumento do frio continental em função do aumento de altitude com o rebaixamento do mar. Este fenômeno também afeta os cursos de rios, gerando erosão e a formação de terraços fluviais. 
Uma das primeiras cronologias das glaciações pleitocênicas foi realizada Penk & Buckner (1909) a partir do estudo dos terraços aluviais dos principais afluentes do rio Danubio (ao aldo), estabelecendo a chamada Série Alpina, replicável em outras regiões, como o Mississipi, nos EUA.
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d) Variações distribuição da biota - Os ciclos glaciais afetaram a distribuição, da flora e da fauna que sofreu distintos processos de migração, bem como extinção de determinadas espécies. Estes fenômenos também afetaram a distribuição geográfica dos hominídeos. 
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7) Período Holoceno (12.000 anos AP - Hoje): Caracteriza-se por aumento progressivo das temperaturas, gerando o derretimento dos glaciares, aumento do nível do mar e maior pluviosidade. Também ocorre isolamentos continentais pela subida do nível dos mares, redefinição das linhas de costa, movimentações isostáticas dos continentes, expansão dos biomas florestais a partir do retrocesso das pradarias/tundras, substituídas por florestas temperadas no norte e tropicais/equatoriais no sul, e extinção de mega-mamíferos. Sugere-se que o Holoceno corresponde a apenas um inter-glacial do Pleistoceno. 
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Entre 10.000-7000 AP desapareceram 36 gêneros de mamíferos de grande porte nas Américas. Este evento de extinção pode estar relacionado com a presença humana, como também ocorreu na Australia a 50.000 anos e mais recentemente em Madagascar e na Nova Zelândia.
Tatu Gigante (Glyptodonte e Pampatherium sp.) 
2 a 4,5 metros comprimento
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Preguiça Gigante - Glossotherium e Megatherium sp - 2 a 6 metros de comprimento). 
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Mamute e Mastodonte
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Tigre de Dente de Sabres (Smylodon sp.)
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E o Clima Atual?
Ao longo do Holoceno houveram flutuações climáticas, com temperaturas médias e umidade mais altas que as atuais (o “Ótimo Climático”, a 6.000 anos atrás). A partir de então, as temperaturas entraram em declínio até atingirem os níveis atuais por volta de 3.000 anos AP, quando se estabilizam as linhas de costa hoje conhecidas no planeta.
Nos últimos 200 anos a pressão demográfica sobre os recursos e os efeitos da emissão de gases tem afetado o clima do planeta. Os relatórios ambientais sugerem até o fim deste século teremos um aumento entre 3 a 6 C nas temperaturas médias do Planeta.