domingo, 27 de dezembro de 2015

Retrospectiva 2015: Notícias da pré-história brasileira

Publicado em 27/12/2015

Além de pesquisas que representam progressos para a área no país, ano foi marcado por entrega de ovos fossilizados 'misteriosos' em Minas Gerais.
Retrospectiva 2015: Notícias da pré-história brasileira
Reconstrução artística de habitat lacustre tropical com 278 milhões de anos na região de Teresina. Descoberta de fósseis de anfíbios que viveram no Permiano esteve entre novidades do ano. (ilustração: Andrey Atuchin)
Entender o passado remoto do território brasileiro pode ficar mais fácil graças a alguns avanços importantes da paleontologia brasileira em 2015. Além da descoberta de anfíbios que viveram antes dos dinossauros no Nordeste, o ano foi marcado pelo anúncio da ave mais antiga do país e por novas técnicas de análises de fósseis. E o melhor pode estar por vir, já que ovos fossilizados entregues por um doador anônimo em Minas Gerais apontam para possibilidades de estudos inéditos por aqui.

Habitantes do Nordeste pré-histórico

 
Habitantes do Nordeste pré-histórico 2Uma equipe internacional de cientistas anunciou a importante descoberta de fósseis de anfíbios que viveram no período Permiano – aproximadamente 278 milhões de anos atrás. Anteriores aos dinossauros, as duas espécies inéditas de anfíbios arcaicos carnívoros foram descobertas na cidade de Timon, no Maranhão, e Nazária, no Piauí. O estudo, assinado por cientistas do Brasil, do Reino Unido, da Argentina, da África do Sul, da Alemanha e dos Estados Unidos, foi publicado na revista Nature Communications.

A ave mais antiga do Brasil

A ave mais antiga do BrasilMesmo pequeno, um fóssil recém-descoberto no Ceará trouxe grandes novidades para a paleontologia brasileira. Encontrado em um estado raro de conservação excepcional, o exemplar mais antigo de uma ave brasileira foi escavado entre as rochas calcárias da Bacia do Araripe. A espécie, nova para a ciência, foi descrita na revista Nature Communications em uma colaboração de pesquisadores do Brasil e da Argentina.

Pré-história em HD

Microscopia eletrônica e fósseisA cada melhoria nas técnicas para observar fósseis, é possível redescobrir o passado com maior riqueza de detalhes: que espécies viveram há milhões de anos, como era o ambiente que as cercava... Uma pesquisa desenvolvida pela Universidade Federal do Ceará e pela Universidade Federal do Cariri usou um novo método de microscopia eletrônica para analisar fósseis brasileiros. Os resultados revelaram informações inéditas sobre o paleoambiente da região do Araripe, além de indicar características morfológicas de um camarão pré-histórico

Presente misterioso

Presente misterioso - ovos fossilizadosAo longo de quase 25 anos de atividades em Peirópolis, bairro rural de Uberaba que guarda importantes registros fósseis, o geólogo Luiz Carlos Borges Ribeiro passou incontáveis horas em campo à procura de tesouros escondidos na região. Em setembro deste ano, estava dentro de seu carro quando recebeu por telefone a notícia de que um deles poderia estar ao alcance das mãos por obra do acaso. Há alguns meses, um visitante anônimo entregara na sede do Departamento Nacional de Produção Mineral, em Belo Horizonte, o que poderia ser um achado paleontológico relevante. Ao ver a foto do material, o pesquisador da Universidade Federal do Triângulo Mineiro não teve dúvidas: tratava-se de dois ovos pré-históricos em ótimo estado de conservação, achado raro no país.

Nasce um continente

Laboratório pioneiro ajuda a reconstruir a história geológica da América do Sul, determinando a idade das rochas 

IGOR ZOLNERKEVIC | 50 Anos de FAPESP | MAIO 2012
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© LALO DE ALMEIDA
Chapada dos Veadeiros, norte de Goiás
Chapada dos Veadeiros, norte de Goiás

É difícil imaginar que as fundações rochosas sustentando os continentes não sejam eternas e estáticas. Ao longo da segunda metade do século XX, porém, ficou claro para os geólogos que os continentes se movem lentamente, abrindo e fechando oceanos à sua volta, e que sua estrutura interna é fruto de uma complexa colagem de imensos blocos de rocha que foram crescendo e sendo embaralhados na superfície do planeta ao longo de mais de 4 bilhões de anos.

Impulsionados pelo calor do interior da Terra, esses blocos às vezes se fragmentaram em unidades menores, às vezes se fundiram em supercontinentes, constantemente modificando as feições do mapa-múndi. Essa conturbada dinâmica, explicada pela chamada teoria da tectônica de placas, ergueu várias cordilheiras de montanhas, hoje completamente erodidas, mas que já foram tão altas quanto os atuais Andes e Himalaia.

Também criou e destruiu inúmeros oceanos ancestrais, até esculpir o contorno atual dos continentes.
Destrinchar cada passo dessa história é literalmente um quebra-cabeça de proporções globais, cujas peças ainda estão para serem totalmente compreendidas. Funcionando há quase 50 anos, o Centro de Pesquisas Geocronológicas (CPGeo), do Instituto de Geociências (IGc) da Universidade de São Paulo (USP), foi o pioneiro na América Latina em dominar a arte da geocronologia – a determinação precisa da idade de eventos geológicos gravados nas rochas –, essencial para se reconstruir a evolução dos continentes.
“O que se conhece de geocronologia sobre a América do Sul começou conosco”, lembra Umberto Cordani, um dos fundadores do CPGeo e até hoje um de seus pesquisadores principais. Por meio de suas datações de rochas, os pesquisadores do CPGeo contribuíram para a consolidação da teoria da tectônica de placas, bem como ajudaram a esclarecer a história dos blocos rochosos que se amalgamaram para formar a América do Sul.

O centro nasceu de uma iniciativa do geólogo Viktor Leinz, então professor catedrático da Universidade de São Paulo (USP), em conjunto com o físico John Reynolds, da Universidade da Califórnia, em Berkeley, Estados Unidos. Reynolds foi um dos pioneiros em desenvolver métodos de geocronologia e responsável pela implantação de laboratórios em vários países. Com apoio da National Science Foundation, o físico norte-americano adquiriu os equipamentos necessários, enquanto Leinz obteve junto à FAPESP e o CNPq os recursos para a instalação e manutenção do laboratório na USP.
© FABIO COLOMBINI
Chapada Diamantina (BA(, 1,4 bilhão de anos
Chapada Diamantina (BA), 1,4 bilhão de anos.

Inaugurado em 1964, o laboratório foi operado inicialmente por Reynolds, pelo físico Koji Kawashita e pelos então recém-formados geólogos Gilberto Amaral e Cordani. Já na primeira datação realizada pelo laboratório, os pesquisadores fizeram uma descoberta importante, publicada em 1966 na revista Geochimica et Cosmochimica Acta: de acordo com suas medidas, as rochas vulcânicas da Formação Serra Geral, na bacia do Paraná, deveriam ter se formado no período Cretáceo Inferior (entre 100 milhões e 150 milhões de anos atrás) – muito tempo depois do que supunham os geólogos da época. A pesquisa desencadeou discussões sobre a evolução da bacia do Paraná, um tema que, segundo Cordani, continua sendo um dos problemas em aberto da geologia brasileira.

Em 1967, a revista Science publicou o artigo científico que Cordani considera a principal contribuição do CPGeo à ciência. Embora a deriva dos continentes já tivesse sido proposta em 1912, pelo geocientista alemão Alfred Wegener, até o início dos anos 1960 predominava entre os geólogos a teoria verticalista – a ideia de que os continentes sempre permaneceram no mesmo lugar, sendo que a estrutura das rochas, suas dobras e falhas podiam ser explicadas exclusivamente pelo afundamento e soerguimento dos blocos rochosos. Entre 1964 e 1968, porém, uma série de artigos científicos foi publicada, exibindo as principais evidências e propondo pela primeira vez quais seriam os mecanismos por trás da teoria da tectônica de placas.
O artigo na Science foi resultado de uma colaboração entre uma equipe do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), liderada pelo geólogo Patrick Hurley, e os pesquisadores da USP Fernando de Almeida, Geraldo Melcher, Paul Vandoros, Kawashita e Cordani. No trabalho, os pesquisadores compararam as idades de várias formações rochosas do Nordeste brasileiro com formações semelhantes na África Ocidental, contribuindo para demonstrar que os dois continentes formavam um só, antes de o nascimento do oceano Atlântico começar a separá-los, há pouco mais que 100 milhões de anos. “Contribuímos para a mudança de paradigma das geociências”, diz Cordani.
132-133_Geologia America do sul_esp50Cronômetros geológicos
A geocronologia se baseia na medida de quantidades ínfimas de certos elementos químicos aprisionados dentro de minerais nas rochas. Chamados de isótopos radioativos, esses elementos se transformam em outros, ao longo de bilhões de anos. No primeiro método desenvolvido no CPGeo, chamado de potássio-argônio, por exemplo, os pesquisadores sabem exatamente quanto tempo demora para uma quantidade do isótopo radioativo potássio-40 se transformar no isótopo argônio-40. Assim, a proporção entre as quantidades de potássio-40 e argônio-40 funciona como uma espécie de cronômetro, marcando o tempo desde que o argônio foi formado e aprisionado no mineral contendo potássio.

Para tanto, os geocronólogos usam instrumentos chamados de espectrômetros de massa, capazes de separar e medir as abundâncias de diferentes isótopos de elementos químicos. Dentro dos espectrômetros de massa, as amostras são aquecidas a altas temperaturas, liberando seus elementos, cujos átomos perdem seus elétrons, se tornando ionizados. Campos magnéticos então separam esses núcleos ionizados de acordo com suas massas e cargas elétricas, os conduzindo até sensores que os contabilizam.

Além do método potássio-argônio, atual-mente os laboratórios do centro realizam quase todas as técnicas de datação de rochas, que foram sendo desenvolvidas ao longo dos anos, à medida que seus pesquisadores realizavam estudos no exterior para aprendê-las ou recebiam pesquisadores visitantes estrangeiros que ajudavam a implantá-las – intercâmbios possíveis graças a bolsas da FAPESP. “Hoje somos um dos centros de geocronologia mais completos do mundo”, afirma Benjamin Bley de Brito Neves, pesquisador do CPGeo. “Cada método tem suas qualidades, defeitos e finalidades”, ele explica.

O método potássio-argônio data dos episódios em que as rochas passaram por mudanças de temperaturas, desde a sua formação. Implantado no começo dos anos 1970, o método rubídio-estrôncio, fornece a idade de movimentações que deformaram as rochas. Já nos anos 1990, com a compra de mais equipamentos, financiada pela FAPESP, foram implantados mais métodos, tais como o samário-neodímio, que determina o momento em que o magma que deu origem à rocha subiu até a crosta terrestre, e o método urânio-chumbo, que diz quando o magma se resfriou e cristalizou em rocha. Há ainda muitos outros métodos (argônio-argônio, chumbo-chumbo, rênio-ósmio, etc.), cada um ideal para determinar a data de certo evento geológico registrado em um certo tipo de rocha.

Cordani explica que os primeiros 30 anos do CPGeo foram dedicados a um extensivo mapeamento das idades das rochas dos principais blocos que formam a crosta continental da América do Sul: os antigos, imensos e estáveis blocos de rochas conhecidos como crátons, formados em sua maioria entre 500 milhões e 4 bilhões de anos atrás, sendo o maior deles o cráton amazônico, contendo 52% do território brasileiro, seguido dos crátons do São Francisco e do rio de La Plata, e fragmentos continentais menores, além do recente cinturão da cordilheira dos Andes, ainda em constante crescimento devido ao embate entre a placa tectônica oceânica de Nazca e a placa continental sul-americana.

Esse esforço de décadas, que contou sempre com apoio da FAPESP, principalmente em sua etapa final, por meio de dois projetos temáticos, coordenados por Cordani – “Evolução Tectônica da América do Sul”, de 1993 a 1996, e “Evolução Crustal da América do Sul”, de 1996 a 2000 –, culminou com a publicação do livro Evolução Tectônica da América do Sul, durante o 31º Congresso Geológico Internacional, na cidade do Rio de Janeiro, em 2000. Escrito em colaboração com dezenas de pesquisadores de várias universidades do Brasil e do exterior, o volume apresentou a síntese mais completa até aquele momento da evolução de cada núcleo rochoso do continente, delineando a história de como cresceram e se juntaram.
© CPGEO/USP
Cristais de zircão, usados para determinar a idade de rochas
Cristais de zircão, usados para determinar a idade de rochas
Um novo patamar
Embora as linhas gerais da história da formação da América do Sul já sejam bem compreendidas, ainda há muitos detalhes importantes a serem desvendados. “A geologia vive de interpretar as informações disponíveis no momento”, explica Miguel Basei, do CPGeo, que coordenou o mais recente projeto temático do centro, “A América do Sul no Contexto dos Supercontinentes”, iniciado em 2005 e concluído em 2011.
Graças à reforma e ampliação do CP-Geo realizados durante o projeto, seus pesquisadores obtiveram um número recorde de dados sobre a idade e a composição química de rochas. Foram milhares de datações realizadas todo ano que permitiram confirmar ou refutar uma série de hipóteses sobre a evolução dos blocos que se fundiram para formar a América do Sul, bem como suas antigas conexões com blocos em outros continentes, especialmente na África.

“O patamar do nosso conhecimento mudou”, afirma Colombo Tassinari, do CPGeo. As novas visões da história geológica foram publicadas em capítulos de livros e duas centenas de artigos científicos. Entre as publicações se destacam as edições especiais de 2011 do International Journal of Earth Science e do Journal of South American Earth Sciences, inteiramente dedicadas às conclusões do projeto.
A maior revolução veio com a instalação do Shrimp – sigla em inglês para Microssonda Iônica de Alta Resolução –, um tipo de espectrômetro de massa projetado para realizar principalmente o método de urânio-chumbo com extremo detalhe. Só existem 16 desses instrumentos em operação no mundo, sendo o da USP o único da América Latina. Fabricado pela Australia Scientific Instruments, foi adquirido em 2005, com financiamento da FAPESP (1,5 milhão de dólares) e da Petrobras (1,5 milhão de dólares). Em 2010 foi inaugurado um novo prédio ao lado do IGc, construído especialmente para abrigar o Shrimp e seus equipamentos periféricos.

Um deles é um microscópio de catodoluminescência, que obtém imagens de cristais de zircão (o mineral que contém o Urânio), cujo tamanho varia de 30 a 300 micrômetros (milésimos de milímetro). As imagens revelam a estrutura interna do zircão, que guarda o registro dos vários crescimentos e modificações a que foi sujeito desde a sua primeira cristalização. Como as várias camadas de uma cebola, cada camada externa do grão corresponde a um episódio que fundiu e depois recristalizou o mineral. “Um único grão de zircão pode às vezes contar a história completa de uma região”, explica Tassinari.

O Shrimp funciona disparando um feixe de íons de oxigênio, capaz de acertar um ponto específico escolhido pelos pesquisadores no grão de zircão, com uma precisão de até cinco micrômetros. O feixe libera os átomos de urânio e chumbo aprisionados no ponto do grão para serem analisados no espectrômetro de massa. Assim, é possível descobrir a idade de cada evento de recristalização.
O interesse da Petrobras em financiar a compra do Shrimp é sua utilidade na busca por petróleo. Por meio das datações detalhadas feitas pelo instrumento, os geólogos descobrem como se formaram as rochas sedimentares de uma certa região e quais foram as mudanças de temperatura que elas sofreram ao longo de sua história – dados importantes para se determinar a possibilidade de elas conterem reservas petrolíferas.
Enquanto cada análise isotópica do Shrimp demora em torno de 15 minutos, os pesquisadores muitas vezes optam por realizar essas medidas com um pouco menos de precisão, mas em 50 segundos e com um custo de operação um terço mais barato, usando o Neptune – um espectrômetro de massa de ablação por laser adquirido em 2009 com verba da Finep e instalado com apoio da FAPESP.

É um dos quatro instrumentos desse tipo funcionando no país. Em vez de um feixe de oxigênio, o Neptune usa um feixe de luz laser para arrancar dos zircões pedaços de 20 a 30 micrômetros a serem analisados pelo espectrômetro. Além disso, os nove coletores de isótopos do Neptune permitem medir a quantidade de vários elementos químicos diferentes ao mesmo tempo. A velocidade do Neptune permite aos geólogos datarem mais de 60 zircões em um dia, um ritmo ideal para estudos preliminares de reconhecimento e para datar rochas sedimentares, formadas dos detritos de outras rochas.
Dentro do projeto temático, o CPGeo adquiriu ainda um terceiro espectrômetro de massa convencional, o Triton. Um aparelho mais simples, mas de última geração, o Triton analisa amostras de minerais dissolvidos após um demorado tratamento químico. O passo lento de sete análises por dia, entretanto, compensa pela alta precisão da medida.
© CARLOS GOLDGRUB/OPÇÃO BRASIL IMAGENS
Cânion do Itaimbezinho (RS), uma cicatriz geológica de 130 milhões de anos
Cânion do Itaimbezinho (RS), uma cicatriz geológica de 130 milhões de anos.

Passado supercontinental
 
Os pesquisadores do GPGeo estudam todas as eras da Terra. No último projeto temático, entretanto, suas pesquisas se concentraram em um período crítico da história da crosta continental sul-americana, quando muitos de seus pedaços fizeram parte de dois supercontinentes.

No começo, por volta de 4,5 bilhões de anos, a superfície do planeta era coberta por um mar de lava. “A Terra é uma bomba térmica e é o seu resfriamento que produz as rochas”, explica Bley. Há 4 bilhões de anos, o planeta esfriou o suficiente para que surgissem as primeiras massas de terra firme (as rochas mais antigas conhecidas foram descobertas em 2008, na província de Quebec, no Canadá, com 4,28 bilhões de anos). Entretanto foi só há 2,5 bilhões de anos que as massas continentais atingiram tamanhos consideráveis, embora ainda fossem menores que os continentes atuais, separadas por enormes oceanos.

“Pelo menos seis vezes na história da Terra, essas massas continentais se reuniram supercontinentes e depois se fragmentaram”, diz Bley. O projeto temático focalizou principalmente um período aproximadamente entre 1,3 bilhão e 500 milhões de anos atrás, quando todas as massas do planeta, incluindo terrenos que hoje constituem grande parte do Brasil, se amalgamaram em um supercontinente conhecido como Rodínia. Bley, junto com Reinhardt Fuck, da Universidade de Brasília (UnB), e Carlos Schobbenhaus, do Serviço Geológico Brasileiro, participaram de uma colaboração internacional que publicou, em 2008, na revista Precambrian Research, a reconstituição mais detalhada até agora da formação e desmembramento de Rodínia.

Os principais continentes formados pela fragmentação de Rodínia foram quatro: Báltica, Laurentia, Sibéria e Gond-wana. Este último incluiria o que hoje é boa parte da América do Sul, África, Índia, Austrália e Antártida. Os quatro continentes ancestrais teriam ainda se fundido mais uma vez, formando o famoso Pangea, há 230 milhões de anos, que então se desmembrou dando origem aos continentes atuais.
A reconstituição desse passado remoto é mais que uma curiosidade intelec-tual. A descoberta de jazidas minerais em uma certa região do globo pode sugerir que outras áreas hoje distantes, mas que estavam próximas há milhões de anos, também contenham as mesmas riquezas. Igualmente, a determinação precisa da idade das rochas auxilia a exploração desses minérios. Tassinari cita como exemplo a datação de rochas de uma mina de ouro da região do Quadrilátero Ferrífero, em Minas Gerais, que revelaram ter 2 bilhões de anos. As companhias de mineração devem agora buscar rochas dessa mesma idade para prospectar possíveis novas jazidas.

Outra conquista importante do projeto foi a descoberta por Bley, Fuck e Elton Dantas, da UnB, das rochas mais antigas da América do Sul, com 3,6 bilhões de anos, encontradas na cidade de Petrolina, em Pernambuco. Com o que ainda falta para ser explorado no Brasil, entretanto, Bley suspeita que o recorde deve ser quebrado em breve. “Como a Terra é muito dinâmica, essas rochas velhas estão muito ocultas, precisa de sorte para encontrá-las”, afirma o geólogo. “Mas acredito que ainda vamos chegar nos 4 bilhões de anos.”

Os projetos
1. Evolução tectônica da América do Sul (nº 1992/03467-9) (1993-1995); Modalidade Projeto Temático; Coordenador Umberto Giuseppe Cordani – IGC/USP; Investimento R$ 200.000,00 (FAPESP)

2. Evolução crustal da América do Sul (nº 1995/04652-2) (1996-2000); Modalidade Projeto Temático; Coordenador Umberto Giuseppe Cordani – IGC/USP; Investimento R$ 800.000,00 (FAPESP)

3. A América do Sul no contexto dos supercontinentes (nº 2005/58688-1) (2006-2011); Modalidade Projeto Temático; Coordenador Miguel Ângelo Stipp Basei – IGC/USP; Investimento R$ 3.611.085,27 (FAPESP)

4. Laboratório de geocronologia com microssonda iônica de alta resolução: suporte para o desenvolvimento de Projetos de Alta Tecnologia em Exploração de Petróleo (nº 2003/09695-0) (2005-2008) Modalidade Parceria para Inovação Tecnológica (Pite); Coordenador Colombo Celso Gaeta Tassinari – IGC/USP; Investimento US$ 1.500.000,00 (FAPESP) e US$ 1.500.000,00 (Petrobras)

Artigos científicos
 
AMARAL, G. et al. Potassium-Argon dates of basaltic rocks from Southern Brazil. Geochimica et Cosmochimica Acta. v. 30, p. 159-89, 1966.

HURLEY, P. M. et al. Test of continental drift by means of radiometric ages. Science. v. 144, p. 495-500, 1967.

FUCK, R. A. et al. Rodinia descendants in South America. Precambrian Research. v. 160, p. 108-26, 2008.

De nosso arquivo
 
…E a  América do Sul se fez – Edição nº 188 – outubro de 2011

As idades da Terra
– Edição nº 108 – fevereiro de 2005

A História do planeta contada pelas rochas
– Edição nº 30 – abril de 1998
PALEONTOLOGIA DO BRASIL

A floresta da água e do fogo

Fósseis em mina de carvão no Rio Grande do Sul revelam paisagem pantanosa sujeita a incêndios frequentes há 290 milhões de anos 

MARIA GUIMARÃES | ED. 234 | AGOSTO 2015
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© JOALICE DE OLIVEIRA MENDONÇA UFRJ/CC MN/IGEO / LAFO
Possível estrutura produtora de pólen ao microscópio de fluorescência
Possível estrutura produtora de pólen ao microscópio de fluorescência.

Muito mudou na paisagem da região Sul do Brasil nos últimos 290 milhões de anos. A América do Sul se separou da África e ergueu-se a serra Geral, cujas montanhas acompanham de perto o que hoje é a costa dos estados do Paraná, de Santa Catarina e do Rio Grande do Sul. Registros preservados nas rochas sugerem que, antes disso, a região tinha áreas alagadas onde brotavam árvores de cerca de 15 metros de altura do grupo das pteridospermas, coníferas ancestrais que dominavam o que hoje são ambientes geradores de carvão no hemisfério Sul.

O grupo da paleobotânica Margot Guerra-Sommer, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), obteve mais do que fósseis em expedições à mina de carvão de Faxinal, no município gaúcho de Arroio dos Ratos. As rochas dali preservaram informações paleoecológicas que contam uma história de incêndios recorrentes em um ambiente onde se imaginava uma umidade constante.

“No meio do carvão mineral encontramos fragmentos de troncos com cerca de 20 centímetros de diâmetro”, conta a bióloga Isabela Degani-Schmidt, doutoranda no laboratório de Margot. O achado é incomum porque a matéria orgânica vegetal queimada é extremamente delicada e costuma quebrar-se em fragmentos de no máximo 4 a 5 centímetros no caminho até o local no qual fica acumulada e encontra condições de ser preservada para a posteridade. Não foi o que aconteceu na região estudada pelo grupo de Margot. Os fósseis de dimensões incomuns indicam que as árvores da região foram queimadas em pé. Os troncos, depois de caídos, permaneceram no mesmo lugar em que seriam encontrados bem mais tarde por mineradores e pesquisadores.
© JOALICE DE OLIVEIRA MENDONÇA UFRJ/CC MN/IGEO / LAFO
Brilho indica que pólen não foi queimado
Brilho indica que pólen não foi queimado.

O material guarda registros importantes do ambiente da época (início do período geológico conhecido como Permiano) naquela região, que agora podem ser interpretados. A fossilização dos troncos e das folhas indica que eram florestas em ambiente pantanoso. “São condições propícias à fossilização porque o material vegetal que cai na água acumula-se em um ambiente ácido inóspito para as bactérias e fungos responsáveis pela decomposição”, explica Isabela. Por isso, a ideia até agora era de um pântano permanente na região. “Nessa turfeira alagada em todas as estações, não se imaginaria que ocorressem incêndios.”
Os achados recentes, publicados na edição de julho da revista International Journal of Coal Geology, pintam, porém, um quadro mais complexo. “O ambiente provavelmente nunca ficava seco”, propõe a pesquisadora, “mas haveria um período suficientemente seco para permitir incêndios naturais, que indicam nessas ocasiões uma atmosfera muito mais rica em oxigênio do que a atual”.
O estudo de amostras de troncos e pólen por microscopia de fluorescência e eletrônica de varredura revelou também que não eram incêndios avassaladores. A medula dos troncos e os pólens não foram carbonizados, revelando temperaturas relativamente baixas. Isabela interpreta o achado como indicação de que as estações secas nunca eliminavam por completo a umidade e o solo provavelmente ficava sempre recoberto por um filme d’água, favorecendo a fossilização no próprio local e pela queima incompleta.
© IS ABELA DEGANI-SCHMIDT
Vistas a olho nu...
Folhas carbonificadas…

Flora especializada
 
A hipótese mais plausível para a origem dos incêndios, segundo Isabela, é que seriam causados por raios. Outra possibilidade aventada seria vulcanismo, reforçada pela presença de uma camada de rocha de cor branca, rica em folhas fossilizadas, em meio ao carvão, interpretada como cinza vulcânica. Examinando essa camada de rocha, o grupo de Margot concluiu que as cinzas já teriam caído frias sobre a região e devem ter vindo de longe. Ainda não se sabe de onde. “Não há indícios de fontes de atividade vulcânica por ali”, afirma Isabela.

Mais do que uma flora carbonizada, os achados revelam uma dinâmica ecológica. A pesquisadora defende que a mata era adaptada ao fogo. “Encontramos a deposição de fósseis de pteridospermas em camadas diferentes, indicando que essas plantas permaneciam ali ao longo do tempo”, explica. Falta determinar se tinham recursos para subsistir nessas condições. “Estamos analisando estruturas nas folhas para ver se tinham especializações nesse sentido.”
© IS ABELA DEGANI-SCHMIDT
...folhas carbonificadas
…Vistas a olho nu.

Os fósseis encontrados, assim como as condições ambientais que eles permitem inferir, podem ser uma pista de que a diversidade vegetal era um tanto limitada por ali, determinada pela capacidade de resistir aos incêndios constantes. São estudos curiosos porque revelam uma paisagem da qual já não há vestígios vivos, com protagonistas completamente extintos. Antes vistas como um elo evolutivo entre as samambaias e as coníferas, as pteridospermas pertenciam a um grupo de gimnospermas ancestrais cujos parentes mais próximos atuais são, provavelmente, as cicas e o ginkgo. “Não há nada parecido hoje no local”, conta a pesquisadora, que não conhece nenhuma paisagem como a que vê desenhar-se a partir dos fósseis. “Só analisando as rochas para extrair o que está preservado.”

Artigo científico
 
DEGANI-SCHMIDT, I., et al. Charcoalified logs as evidence of hypautochthonous/autochthonous wildfire events in a peat-forming environment from the Permian of southern Paraná Basin (Brazil). International Journal of Coal Geology, v. 146, p. 55-67. 1º jul. 2015.

sábado, 26 de dezembro de 2015

Retrospectiva 2015: Más notícias e esperança para o meio ambiente

Publicado em 23/12/2015
 
Espécies ameaçadas, florestas em declínio, desastres ambientais. Um ano de previsões alarmantes, mas também de reflexões sobre o que podemos fazer para evitar um futuro sombrio.
Retrospectiva 2015: Más notícias e esperança para o meio ambiente
Modelo matemático que calcula formação de grandes manchas de lixo no oceano é uma das pesquisas promissoras para a preservação da vida marinha em um futuro próximo. (foto: Algalita Foundation/ Flickr – CC BY-NC-SA 2.0.
 
O ano em que o mundo sentiu mais uma vez os efeitos do calor e da seca terminou com o relatório final da Cúpula do Clima, a COP-21, celebrado como um acordo histórico, embora questionável. No Brasil, além do desastre ambiental em Mariana (MG), resultados do presente e projeções para o futuro próximo apontam para uma conclusão em comum: é preciso correr contra o tempo para preservar as florestas e a biodiversidade de que tanto nos orgulhamos. Confira algumas das matérias publicadas sobre meio ambiente pela Ciência Hoje On-line ao longo de 2015.

Peixe das cavernas

Peixe das cavernas
Apesar de recém-descoberto, o peixe Ituglanis boticario, que vive exclusivamente em cavernas e foi encontrado na Gruna da Tarimba, em Mambaí (GO), já está ameaçado de extinção: tem dificuldade de encontrar alimento devido aos desmatamentos e ao uso de agrotóxicos e pesticidas no entorno de seu hábitat.

Raridade capixaba

 
Raridade capixaba
Pequena e com a maior parte do corpo de cor branca, a saíra-apunhalada apresenta, logo abaixo do bico, uma mancha vermelha que se derrama como sangue pelo seu peito. A mancha – que lhe atribui o nome popular – é fruto de um golpe fictício; o perigo de extinção da espécie, no entanto, é uma pancada cada vez mais contundente. A estimativa dos especialistas é que menos de 50 saíras-apunhaladas ainda existam. Para protegê-las, a Associação para Conservação das Aves do Brasil (Save Brasil) e o Governo do Estado do Espírito Santo pretendem criar uma área de proteção, prevista para março de 2016.

Tempo de despertar

Um bom negócioA discussão é antiga: há décadas, governos, ambientalistas, cientistas e empresas buscam alternativas para diminuir a emissão de gases de efeito estufa sem prejudicar o desenvolvimento econômico e social das nações. Entretanto, um estudo coordenado pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) indica que, ao menos no Brasil, esse impasse pode estar próximo do fim. De acordo com o relatório, a adoção de medidas para o desenvolvimento sustentável do país poderia adicionar até cerca de R$ 600 bilhões ao PIB (Produto Interno Bruto) brasileiro em 2030.

Para prever o futuro

Para prever o futuro

Para compreender o que acontecerá com a costa brasileira se – ou quando – as previsões de aquecimento das águas e aumento da poluição se concretizarem, não é preciso usar uma bola de cristal. No sul da Bahia, um sistema experimental denominado mesocosmo marinho tem possibilitado a simulação de condições ambientais diversas para avaliar como a vida marinha se transformará a partir de mudanças relacionadas principalmente ao aquecimento global. Caso a temperatura dos oceanos aumente apenas dois graus Celsius, as consequências serão catastróficas para os recifes de corais.

Radiografia das florestas

Radiografia das florestasO total de árvores existentes no planeta é bem maior do que os cientistas estimavam. Segundo pesquisa publicada em setembro na revista Nature, aproximadamente 3,04 trilhões de árvores povoam a superfície terrestre. Se não houvesse interferência humana, no entanto, esse número seria ainda mais expressivo: em outra estimativa igualmente impressionante, o trabalho revela que quase metade das árvores desapareceu da Terra desde o início da nossa civilização.

O boto vai virar lenda?

Boto-cor-de-rosaO famoso mamífero amazônico corre o risco de desaparecer: ele vem sendo morto em especial para a pesca da piracatinga, uma espécie de peixe que se alimenta de carniça e gordura. De forma geral, os jacarés são os animais mais utilizados como isca, devido ao seu grande número e à facilidade de encontrá-los na região. Porém, são os botos as iscas mais valorizadas pelos pescadores. Segundo especialistas, a moratória da caça do boto-cor-de-rosa por cinco anos, iniciada em 2015, pode ser pouco para salvá-lo.

Recém-descoberta, já ameaçada

Patativa-tropeira Uma ave que sequer era conhecida já luta contra sua própria extinção. É a patativa-tropeira (Sporophila beltoni), uma espécie recém-descoberta, que vive exclusivamente no Brasil. Ela corre sério risco de desaparecer antes mesmo de ser estudada pela ciência. É durante a migração que a ave está mais exposta aos caçadores ilegais de animais silvestres. Outro problema que a espécie enfrenta é a degradação do seu local de reprodução.

No rastro do lixo marinho

No rastro do lixo marinhoA famosa grande mancha de lixo do Pacífico foi descrita pelo oceanógrafo Charles Moore como um verdadeiro lixão em mar aberto, duas vezes maior do que o estado norte-americano do Texas. No entanto, mais do que uma ilha flutuante de detritos, sua parte principal e mais perigosa é composta, na verdade, por milimétricas partículas de plástico que formam uma espécie de sopa tóxica quase invisível a olho nu, mas muito prejudicial à vida marinha. Agora, cientistas australianos desenvolveram um método matemático que rastreou em detalhes como se formam essa e outras quatro ‘manchas’ similares e que pode ser capaz de apontar ‘culpados’ pelo acúmulo de lixo no mar.

sexta-feira, 25 de dezembro de 2015

[Paleontology • 2015]  

Hualianceratops wucaiwanensis • A New Taxon of Basal Ceratopsian from China and the Early Evolution of Ceratopsia

Hualianceratops wucaiwanensis
Han, Forster, Clark & Xu, 2015
Abstract
Ceratopsia is one of the best studied herbivorous ornithischian clades, but the early evolution of Ceratopsia, including the placement of Psittacosaurus, is still controversial and unclear. Here, we report a second basal ceratopsian, Hualianceratops wucaiwanensis gen. et sp. nov., from the Upper Jurassic (Oxfordian) Shishugou Formation of the Junggar Basin, northwestern China. This new taxon is characterized by a prominent caudodorsal process on the subtemporal ramus of the jugal, a robust quadrate with an expansive quadratojugal facet, a prominent notch near the ventral region of the quadrate, a deep and short dentary, and strongly rugose texturing on the lateral surface of the dentary. Hualianceratops shares several derived characters with both Psittacosaurus and the basal ceratopsians Yinlong, Chaoyangsaurus, and Xuanhuaceratops
 
A new comprehensive phylogeny of ceratopsians weakly supports both Yinlong and Hualianceratops as chaoyangsaurids (along with Chaoyangsaurus and Xuanhuaceratops), as well as the monophyly of Chaoyangosauridae + Psittacosaurus. This analysis also weakly supports the novel hypothesis that Chaoyangsauridae + Psittacosaurus is the sister group to the rest of Neoceratopsia, suggesting a basal split between these clades before the Late Jurassic. This phylogeny and the earliest Late Jurassic age of Yinlong and Hualianceratops imply that at least five ceratopsian lineages (Yinlong, Hualianceratops, Chaoyangsaurus + Xuanhuaceratops, Psittacosaurus, Neoceratopsia) were present at the beginning of the Late Jurassic.
the reconstructed skull of the holotype specimen of Hualianceratops wucaiwanensis (IVPP V18641).
 Abbreviations: an, angular; d, dentary; j, jugal; ma, maxilla; pd, predentary;
po, postorbital; q, quadrate; sa, surangular; sq, squamosal 
  DOI: 10.1371/journal.pone.0143369
An artist's interpretation of Hualianceratops wucaiwanensis, a dinosaur that lived about 160 million years ago.
illustration: Portia Sloan Rollings  || facebook.com/PortiaRollings
Systematic Paleontology
Dinosauria Owen, 1842 
Ornithischia Seeley, 1887 
Ceratopsia Marsh, 1890 
Chaoyangsauridae Zhao et al., 2006
Type Genus: Chaoyangsaurus Zhao et al., 1999
Definition: A stem-based taxon defined as all ceratopsians more closely related to Chaoyangsaurus youngi than to Psittacosaurus mongoliensis or Triceratops horridus.
Revised Diagnosis: Chaoyangsaurids may be distinguished from other ceratopsians by the following synapomorphies: semicircular ventral process near the medial face of the mandibular glenoid [3], expanded, flat dorsal surface of the squamosal with a stalked quadrate process, deep sulcus dividing the quadrate condyles, ventral margin of the angular extending laterally to form a ridge with a distinct concavity formed above the ridge, predentary reduced and much shorter than premaxillary oral margin, dorsal and ventral margin of the dentary converged rostrally more than 20% of the depth.
Hualianceratops gen.nov.
urn:lsid:zoobank.org:act:D96319BA-6380-47D6-9512-5BDA15221A00
Type Species: Hualianceratops wucaiwanensis gen. et sp. nov.
urn:lsid:zoobank.org:act:DEEB3095-CB69-47CD-91FC-2D01D9F429D5
Etymology: Hualian” means ornamental face, referring to the texture found on most part of the skull, combined with ceratops (horned face) from the Greek, a common suffix for horned dinosaurs; “wucaiwan” (Chinese: five color bay) for the area where the specimen was discovered.


Holotype: IVPP V18641, articulated right maxilla, jugal, postorbital and partial squamosal, articulated right quadrate and partial quadratojugal, articulated left partial jugal, quadratojugal and quadrate, left partial squamosal, most of the mandible, and postcranial fragments including a nearly complete left pes (Figs 1–9; also see S1 File).
Discussion and Conclusion: 
Hualianceratops (IVPP V18641) represents the second species of basal ceratopsian present in the upper part of the Shishugou Formation at the Wucaiwan locality. Though Yinlong possesses a number of autapomorphies, the incompleteness of the Hualianceratops material does not allow all of these characters to be evaluated. While two characters have been recognized that are uniquely shared by these taxa (a deep sulcus on the ventral surface of the quadratojugal for articulation with the jugal, and a squamosal with a flat dorsal surface that expands both laterally and caudally), neither unambiguously define a sister-group relationship between these taxa (see above). Hualianceratops is distinct from Yinlong in possessing the following characters: a prominent dorsal process on the infratemporal ramus of the jugal, a robust quadrate with an expanded rostral margin above the quadratojugal facet, an expansive quadratojugal facet, a deep notch on the ventral jugal wing of the quadrate, a shallow sulcus between the quadrate condyles, and strongly rugose sculpturing on the lateral surface of the dentary. None of these characters occur in individuals of Yinlong of any size, suggesting they are not ontogenetically dependent.

“New” family tree for horned dinosaurs [simplified]
Yinlong downsi shares some derived feature with both Psittacosaurus and neoceratopsians. Interestingly, Hualianceratops shares more derived characters with Psittacosaurus than with basal neoceratopsians. This includes the divergent quadratojugal process and the flattened ventral surface of the jugal, the caudodorsally curved quadrate head, the deep and short dentary. However, the large antorbital fossa, preserved squamosal and sculpture lateral surface of most bones are quite different from that of Psittacosaurus. Additionally, the wide jugal-postorbital bar is more like basal neoceratopsians.
The age of the two Shishugou species within the dating error for the beginning of the Oxfordian coupled with the most parsimonious phylogenies imply that at least five lineage of ceratopsians were present at the beginning of the Late Jurassic (Fig 11), including the two Shishugou species. The grouping of Psittacosaurus with chaoyangsaurids (Fig 11) implies long ghost lineages for Psittacosaurus and Neoceratopsia. By comparison, if there are no morphological constraints on the phylogeny then only two ceratopsian lineages are minimally necessary at the beginning of the Oxfordian, the two Shishugou species. Furthermore, all of the alternative MPTs indicate at least three lineages of chaoyangsaurids were present (assuming the autapomorphies of the two Shishugou taxa debar them from being direct ancestors to any other taxa). Three lineages are implied when the two Shishugou taxa are sister-taxa with a Chaoyangsaurus-Xuanhuaceratops clade or when the former are paraphyletic with the latter, but four lineages are implied when Chaoyangsaurus and Xuanhuaceratops are paraphyletic to a Yinlong-Hualianceratops clade. The presence of at least five lineages at the beginning of the Late Jurassic contrasts with the previous published analyses indicating only a minimum of two lineages at this time, Yinlong and all other ceratopsians, and prior to 2006 no ceratopsians were known from the beginning of the Late Jurassic. In any case, this phylogeny implies that ceratopsian phylogenetic diversification was well established by the beginning of the Late Jurassic.
Fenglu Han, Catherine A. Forster, James M. Clark and Xing Xu. 2015. A New Taxon of Basal Ceratopsian from China and the Early Evolution of Ceratopsia. PLoS ONE. DOI: 10.1371/journal.pone.0143369
New Triceratops Cousin Had a Gnarly, Bumpy Skull http://on.natgeo.com/1U6Abch via @NatGeo

[PaleoOrnithology • 2015] 

Five New Extinct Species of Rails (Aves: Gruiformes: Rallidae) from the Macaronesian Islands (North Atlantic Ocean)


FIGURE 23. Artist reconstruction of the Rallus species described.
Rallus montivagorum n. sp., R. adolfocaesaris n. sp., R. lowei n. sp., R. carvaoensis n. sp. and R. minutus n. sp.
Colours are speculative. Art: Pau Oliver.  || DOI: 10.11646/zootaxa.4057.2.1

Abstract

Five new species of recently extinct rails from two Macaronesian archipelagoes (Madeira and Azores) are described. All the species are smaller in size than their presumed ancestor, the European rail Rallus aquaticus. Two species inhabited the Madeira archipelago: (1) Rallus lowei n. sp., the stouter of the species described herein, was a flightless rail with a robust tarsometatarsus and reduced wings that lived on Madeira Island; (2) Rallus adolfocaesaris n. sp., a flightless and more gracile species than its Madeiran counterpart, inhabited Porto Santo.

So far, six Azorean islands have been paleontologically explored, and the remains of fossil rails have been found on all of them. Here we formally describe the best-preserved remains from three islands (Pico, São Miguel and São Jorge): (1) Rallus montivagorum n. sp., a rail smaller than R. aquaticus with a somewhat reduced flying capability, inhabited Pico; (2) Rallus carvaoensis n. sp., a small flightless rail with short and stout legs and a bill apparently more curved than in R. aquaticus, was restricted to São Miguel; (3) Rallus minutus n. sp., a very small (approaching Atlantisia rogersi in size) flightless rail with a shortened robust tarsometatarsus, lived in São Jorge. We note also the presence of rail fossils on three other Azorean islands (Terceira, Graciosa and Santa Maria). In addition, we describe an extraordinarily complete fossil of an unnamed Rallus preserved in silica from the locality of Algar do Carvão on Terceira.

Keywords: Aves, Extinction, Macaronesia, Quaternary, Rallus lowei n. sp., R. adolfocaesaris n. sp., R. carvaoensis n. sp., R. montivagorum n. sp., R. minutus n. sp.


FIGURE 18. Photograph of a silicified specimen of Rallus sp. B from Algar do Carvão, Terceira.  
Scale bar of A: 4 cm. || DOI: 10.11646/zootaxa.4057.2.1

Alcover, Josep A., Harald Pieper, Fernando Pereira & Juan C. Rando. 2015. Five New Extinct Species of Rails (Aves: Gruiformes: Rallidae) from the Macaronesian Islands (North Atlantic Ocean). Zootaxa.  4057(2): 151–200. DOI: 10.11646/zootaxa.4057.2.1
http://www.mapress.com/zootaxa/2015/f/z04057p190f.pdf
Juan C. García-R, Gillian C. Gibb and Steve A. Trewick. 2014. Eocene Diversification of Crown Group Rails (Aves: Gruiformes: Rallidae). PLOS ONE


Resumo: São descritas como novas para a ciência cinco espécies de Frangos-de-água recentemente extintas da Macaronésia. Todas estas espécies são mais pequenas do que o seu presumível antepassado o Frango-de-água Europeu Rallus aquaticus


Duas destas espécies novas ocorrem no arquipélago da Madeira. Rallus lowei n. sp., viveu na Ilha da Madeira sendo de todas as cinco espécies aqui descritas a mais robusta, tratando-se de uma espécie sem capacidade de voo com tarsometatarso curto e robusto e asas reduzidas. Rallus adolfocaesaris n. sp., viveu em Porto Santo, também sem capacidadede voo é uma espécie mais pequena do que a espécie da Madeira. Seis ilhas dos Açores foram até agora investigadas em termos paleontológicos e em todas elas encontrámos fósseis de Frangos-de-água. Em três das ilhas encontrámos material suficiente para uma descrição adequada das suas espécies de Frango-de-água atualmente extinctos. Rallus montivagorum n. sp., com reduzida capacidade de voo, mais pequeno que Rallus aquaticus, viveu na ilha do Pico. Rallus carvaoensis n. sp., foi uma espécie pequena sem capacidade de voo com pernas curtas e grossas e um bico aparentemente mais curto do que em Rallus aquaticus, viveu em São Miguel. Rallus minutus n. sp., uma espécie muito pequena (tamanho parecido com Atlantisia rogersi) também sem capacidade de voo e com tarso metatarso curto e robusto, viveu em São Jorge. 

O material encontrado nas ilhas Terceira, Graciosa e Santa Maria foi insuficiente para a descrição das suas espécies. Em adição, descrevomos um fossil notável de um Rallus encontrado no Algar do Carvão na ilha Terceira.

domingo, 20 de dezembro de 2015

[Paleontology • 2015]  

Dimetrodon borealis • Re-evaluation of the Historic Canadian fossil Bathygnathus borealis from the Early Permian of Prince Edward Island


Dimetrodon borealis is shown with an overlay of the "Bathygnathus" fossil from Prince Edward Island), with a Walchia tree in the background (a common fossil found on Prince Edward Island).

 illustration: Danielle Dufault || DOI: 10.1139/cjes-2015-0100
ABSTRACT
The holotype and only known specimen of Bathygnathus borealis is a partial snout with maxillary dentition of a presumed sphenacodontid from the Lower Permian (Artinskian 283–290 Ma) redbeds of Prince Edward Island, Canada. Due to its incomplete nature, assessment of the taxon’s systematic position within a cladistic analysis had never been performed. However, recent recognition of the phylogenetic utility of tooth characters in sphenacodontids now allows for a modern phylogenetic evaluation of B. borealis. Results show that B. borealis is the sister taxon of Dimetrodon grandis, which is supported by dental characters: crowns with mesial and distal denticles and roots elongate, lacking plicidentine. An autapomorphy of B. borealis is the large facial exposure of the septomaxilla. As Bathygnathus has priority over Dimetrodon in the scientific literature, we suggest a reversal of precedence is required to preserve the familiar name Dimetrodon and to maintain universality, thus recognizing the new species Dimetrodon borealis.
Dimetrodon borealis fossil shows a close up of a tooth with serrations (tiny bumps along the edges of the teeth).
photo: Kirstin Brink 
Discussion

Results of this study show that dental characters are highly significant for resolving the taxonomic affinities of B. borealis. As noted by Langston (1963), the tooth counts in ANSP 9524 are the same as those of D. grandis, which has the lowest tooth counts for any sphenacodontid (Romer and Price 1940). Also, the combination of denticles on the mesial and distal carinae and elongate tooth roots lacking plicidentine are only known in D. grandis (Brink et al. 2014; Brink and Reisz 2014). Therefore, the sister-taxon relationship between D. grandis and ANSP 9524 is well supported.
Phylogenetic analysis of sphenacodontids and basal therapsids suggests that ANSP 9524 is more closely related to Dimetrodon than to basal therapsids, and is deeply nested within the Dimetrodon clade as the sister taxon of D. grandis. In the context of Sphenacodontidae, we identify the large facial exposure of the septomaxilla in ANSP 9524 as an autapomorphy of B. borealis. Given the lack of other cranial or postcranial material from PEI, and the geographic and temporal separation between B. borealis and D. grandis, we support the conclusion of Langston (1963) that B. borealis represents a distinct sphenacodontid species.
As the genus Bathygnathus (Leidy 1854) has taxonomic priority over Dimetrodon (Cope 1878), Dimetrodon could be synonymized into Bathygnathus, following the rules of the ICZN (ICZN 1999, Article 23). However, given the wide usage and familiarity of the generic name Dimetrodon in both the scientific and popular literature (Angielczyk 2009; Reisz 1986; Romer and Price 1940; Steyer 2012), a case has been made with the ICZN to reverse precedence and retain Dimetrodon (Case 3695; Brink 2015). This would result in the new combination D. borealis for ANSP 9524. With the addition of the first Canadian species, this increases the total number of recognized species of Dimetrodon to 13 (Brink and Reisz 2012).
The recognition of Dimetrodon on PEI is not unexpected, given the paleogeographical location of PEI in the Early Permian (Brink et al. 2012, 2013; Olson and Vaughn 1970). All major Early Permian terrestrial fossil bearing localities, such as the ‘four corner’ states and Texas in the USA (Olson and Vaughn 1970) and the Bromacker quarry in Germany (Martens et al. 2005) are situated around the Early Permian paleoequator, and all share a similar paleofauna, including temnospondyls, diadectids, parareptiles, and other synapsids (Brink et al. 2013). The presence of Seymouria and Dimetrodon suggests a close affinity between the Orby Head Formation of PEI and the Arroyo Formation of Texas (Brink et al. 2013; Olson and Vaughn 1970).
Kirstin S. Brink, Hillary C. Maddin, David C. Evans and Robert R. Reisz. 2015. Re-evaluation of the Historic Canadian fossil Bathygnathus borealis from the Early Permian of Prince Edward Island.  Canadian Journal of Earth Sciences. 2015; 1 DOI: 10.1139/cjes-2015-0100

Canuckosaur! First Canadian 'dinosaur' becomes Dimetrodon borealis

[Paleontology | Ichnotaxa • 2016] 

Ichnofossil Record of Selective Predation by Cambrian Trilobites

Fig. 8. Diagram of trilobite interactions with worm, progressing step-wise from (A) to (C), with underside views of perpendicular handling (D) and parallel handing (E).
 [1.5 COLUMN, GREYSCALE].  doi: 10.1016/j.palaeo.2015.11.033
Highlights
• Trilobite Rusophycus traces are found intersecting vermiform burrows.
Rusophycus trace size is positively correlated with intersected worm burrow size.
• Intersected vermiform burrows are significantly smaller than non-intersected burrows.
• Low angle attacks occur more frequently than expected due to random chance.
• Paired Davis Shale trace fossils may directly record predatory behavior.
Abstract
Evidence of predatory activity can be observed in the fossil record in the form of drill holes, repair scars, bite marks, and recognizable skeletal fragments in coprolites and preserved gut tracts. It is less common, however, to find fossil snapshots of predators caught in the act of feeding on their prey. Such interactions are preserved in recurring associations of the ichnogenera Rusophycus and Cruziana, most commonly attributed to trilobites, with burrows of likely vermiform (worm-like) organisms. In this study, we examine the Cambrian (Furongian Epoch, Steptoean Stage) Davis Formation, near Leadwood, southeastern Missouri, USA. In the lower to middle Davis Fm., several silty shale beds are extensively burrowed, from which we report a new occurrence and large number of Rusophycus traces associated with burrows of vermiform organisms. Within these beds, Rusophycus traces intersect vermiform burrows more often than expected by random chance and display a positive correlation in size between paired tracemakers. The median diameter of Rusophycus-associated vermiform burrows is significantly smaller than that of the non-intersected burrows. These results suggest that the paired traces record size selective predatory behavior. Moreover, low angle predator–prey trace intersections, though few in number, occurred more frequently than expected by random chance, supporting previous hypotheses that low angle attacks are preferred as they may improve prey handling success rates.
Keywords: Cambrian; Davis Formation; Rusophycus; vermiform burrows; predation
Fig. 3. Slab photograph, template for calculation of horizontal bioturbation intensity, and three-dimensional surface rendering. Sample JWH-DAV-01 showing the bottom of the slab with (A) light photography, (B) illustration of different traces (light grey = unknown, medium grey = vermiform, and dark grey = Rusophycus) used for bioturbation intensity calculations, and (C) 3D surface rendering topographic view below the upper plane of the slab (as it is preserved as positive hyporelief). Scale bar = 5 cm, with 1 cm demarcation. Color topography scale = 0–16 mm.
[SINGLE COLUMN, COLOR].  doi: 10.1016/j.palaeo.2015.11.033  
Fig. 4. Samples 13-DAV-20-057 (A–B), 13-DAV-071 (C–E), 13-DAV-20-003 (F), and 13-DAV-20-039 (G), showing the bottom of the slabs with (A, C, E–G) light photography, and (B, D) 3D surface rendering topographic view below the upper plane of the slab (as these traces are preserved as positive hyporelief). (A–F) Examples of Rusophycus-vermiform burrow intersections; (G) Examples of interpreted matground punctures. Scale bars = 1 cm, with 0.5 cm demarcation. Color topography scale in B = 0–12 mm, in D = 0–13 mm.
 [DOUBLE COLUMN FULL WIDTH, COLOR].  doi: 10.1016/j.palaeo.2015.11.033
 Conclusions
As indicated by our quantitative approach, the intersections between Rusophycus and vermiform burrows in the Davis Formation are most likely representative of active predatory behavior. Based on surface area, the Rusophycus traces appear to intersect vermiform burrows far more frequently than what would be expected by random chance alone. The frequency of these Rusophycus intersecting with vermiform burrows reveal that 30.7% of the traces reported here have the potential to be predatory. Of the traces that do show a potential predatory interaction, there is evidence of prey size selectivity. In fact, the trilobites chose from among the vermiform organisms a smaller, or more precisely narrower, prey size. Indeed, those prey selected show a significant and positive correlation with the size of the Rusophycus predator. Once the reported ichnofossil intersections were established as non-random in nature, angle of attack was assessed to determine if there was a preferred orientation. When modeling for a uniform distribution of angles, while simultaneously accounting for a reduced likelihood of intersection with reduced angle of intersection, we found that, though few in number, low angle attacks occurred more frequently than expected by random chance. We interpret the non-random distribution of angles of intersection to support the hypotheses of Jensen (1990) and Tarhan et al. (2012) that actively predating trilobites attacked at lower angles to maximize appendage to vermiform organism body exposure. While decreasing the chance of intersection or visibility during approach, this method would allow for trilobites to increase their grappling/handling success and efficiency by using their appendages to aid in both locating and capturing their prey. In sum, these results highlight the importance of the availability of large sample sizes that, in turn, enable a more rigorous quantitative approach to understand the nature and behavior of trace fossils and their makers.
Tara Selly, John Warren Huntley, Kevin L. Shelton and James D. Schiffbauer. 2015. Ichnofossil Record of Selective Predation by Cambrian Trilobites. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. In Press. doi: 10.1016/j.palaeo.2015.11.033