Introdução à Paleontologia
Marcello Guimarães Simões
Departamento de Zoologia, IBB-Unesp
&
Sabrina Coelho Rodrigues
Faculdade de Ciências Integradas do Pontal
Universidade Federal de Uberlândia
O Que é Paleontologia?
A Paleontologia é a ciência que estuda os fósseis, ou seja, o vasto documentário de vida pré-histórica. Paleontologia quer dizer "o estudo da vida antiga", do grego "Palaios= antigo; ontos= coisas existentes; logos= estudo", mas essa é uma definição muito vaga.A Paleontologia ocupa-se da descrição e da classificação dos fósseis, da evolução e da interação dos seres pré-históricos com seus antigos ambientes, da distribuição e da datação das rochas portadoras de fósseis, etc.
A Paleontologia Moderna é uma ciência dinâmica, com relações com outras áreas do conhecimento, estando preocupada em entender como a evolução física da Terra, em termos das mudanças na sua geografia (paleogeografia), no clima (paleoclima) e nos ecossistemas (paleoecologia), influenciou a evolução das formas de vida pré-históricas. Portanto, a Paleontologia é uma ciência multidisciplinar, relacionada à Geologia, à Biologia (principalmente Zoologia e Botânica), à Ecologia e à Oceanografia, dentre outros campos do conhecimento preocupados em estudar as interações entre os organismos e o meio ambiente. Atualmente, a Paleontologia preocupa-se também com a conservação do patrimônio fossilífero.
As grandes subdivisões da Paleontologia são a Paleozoologia (estudo dos animais fósseis), a Paleobotânica (estudo das plantas fósseis) e a Micropaleontologia (estudo dos microfósseis).
O Paleontólogo é o cientista que estuda a vida pré-histórica, a partir das evidências fornecidas pelos fósseis e pelas rochas. Os Paleozoólogos são os cientistas especializados em Paleontologia de Invertebrados, ramo da Paleozoologia que estuda os animais sem ossos, ou em Paleontologia de Vertebrados, estudando os fósseis de animais com ossos, incluindo o homem fóssil (Paleoantropologia). Micropaleontólogos estudam fósseis microscópicos, ou seja, microrganismos fósseis de parede orgânica (polens) ou mineralizada (foraminíferos).
Fósseis
Fósseis (termo latino que significa "ser desenterrado" ou "extraído da Terra") são restos ou vestígios (traços) de animais, vegetais e de outros microorganismos (algas, fungos e bactérias) que viveram em tempos pré-históricos e estão naturalmente preservados nas rochas sedimentares. Embora exista uma tendência para considerarmos fósseis apenas as ossadas de dinossauros e de outros grandes vertebrados pré-históricos extintos, na realidade, o registro fóssil contém representantes da maioria dos grupos biológicos, incluindo desde o Homem fóssil até aqueles grupos representados por formas de vida microscópica, que só podem ser vistos através do auxílio de instrumentos ópticos.O termo "fóssil" vem do latim "fossilis", que significa "extraído da Terra". Sendo assim, podemos definir um fóssil como Fósseis Corpóreos, ou restos (ossos, conchas) e Fósseis-traço ou vestígios (pegadas, ovos, tubos, moldes de conchas) de organismos que viveram no passado, dentre outras definições.
O Registro Fóssil
O chamado Registro Fóssil inclui a totalidade dos fósseis já descobertos e descritos, bem como aqueles ainda a serem descobertos pelos paleontológos, ou seja, que ainda não foram escavados ou extraídos das rochas. As descobertas paleontológicas indicam que as evidências mais antigas de vida na Terra têm aproximadamente 3.5 bilhões de anos. Portanto, o registro fóssil engloba um vasto período de tempo, desde 3.5 bilhões de anos atrás, até aproximadamente, os vestígios de vida do chamado período histórico, quando os humanos desenvolveram a escrita, há cerca de 5.500 anos atrás.Durante esse vasto período de tempo, novas formas de vida surgiram devido à evolução, inicialmente nos oceanos, a partir de organismos simples, unicelulares, tais como as bactérias, algas e protozoários. Posteriormente, surgiram os organismos mais complexos, multicelulares, tais como os fungos, as plantas e os animais invertebrados e vertebrados. Ao longo do curso da evolução, algumas espécies desapareceram, tal como ocorreu com os dinossauros, há cerca de 65 milhões de anos atrás. Notavelmente, algumas espécies raras, que surgiram em tempos pré-históricos, possuem representantes viventes nos ecossistemas atuais e são chamadas de fósseis-vivos.
A Importância Dos Fósseis
O que torna a Paleontologia tão interessante é o fato de permitir investigar e, de certa forma, especular, sobre os seres que viveram há muito tempo atrás. Os fósseis constituem importante evidência do processo evolutivo. Além disso, os fósseis são úteis para o reconhecimento de pacotes de rochas contemporâneos e sua sucessão temporal. Os fósseis permitem também o reconhecimento da distribuição dos antigos mares e continentes (paleogeografia). Fósseis são ferramentas essenciais para a Paleoecologia e reconstrução dos ambientes antigos de sedimentação. Do ponto de vista prático, fósseis são importantes na indústria do petróleo e do carvão etc.Tornando-se Fóssil
Para que um resto orgânico torne-se fóssil, diversos eventos e processos deverão ocorrer, constituindo as etapas de fossilização. No exemplo aqui apresentado, será utilizado um organismo (o mexilhão) que é familiar à maioria das pessoas, porém, as etapas mostradas são comuns à grande parte dos restos e vestígios dos seres vivos, desde micro-organismos aos grandes vertebrados e as plantas.O mexilhão, nome popular dado às conchas de animais invertebrados (moluscos) formados por duas valvas ou carapaças calcárias, vive em ambientes aquáticos (preferencialmente marinhos) onde ficam presos às rochas e às superfícies duras, através de pequenos filamentos, conhecidos como bissos. Suas partes moles, ou tecidos (manto, órgãos reprodutores, brânquias, sifões), são envoltas pelas conchas calcárias, protegendo-as contra o ressecamento, a ação de predadores e servindo como estrutura de suporte para o corpo do animal. A preservação do mexilhão como fóssil envolverá diversas fases, conhecidas como fases ou etapas da fossilização (veja abaixo):
Fase 1: A morte
Fase 2: Necrólise
Fase 3: Desarticulação e dispersão
Fase 4: Soterramento
Fase 5: Diagênese ou Litificação
Fase 6: Soerguimento das Rochas Fossilíferas
Fase 1: A morte
Em vida, o mexilhão prende-se às rochas e às outras superfícies duras, formando colônias ou bancos de conchas, onde passam a vida alimentando-se e reproduzindo-se. Cada indivíduo da colônia pode passar a vida toda no mesmo lugar. As mudanças ambientais (variação de temperatura, salinidade), as doenças, o ataque de predadores e o envelhecimento (senilidade) podem levar os indivíduos à morte.
Colônia de mexilhões vivos, fixos em superfícies duras.
Fase 2: Necrólise ou Decomposição
Ao morrer, os tecidos do mexilhão deixam de ter atividade biológica (exemplo, contração e relaxamento muscular). O mexilhão morto abre suas conchas, expondo as partes moles. Essas, por sua vez, são decompostas, pelo ataque dos organismos necrófagos e pela ação bacteriana. Após a deterioração das partes moles, restam as conchas vazias, que por serem formadas por minerais são mais resistentes. Constituem, portanto, a parte dura do organismo, que tem maior chance de preservação. Após a necrólise ou putrefação dos tecidos a concha poderá permanecer com as duas partes ainda unidas pelo ligamento ou desarticular-se.
Mexilhão morto, com as conchas abertas e as partes moles ainda presentes.
Fase 3: Desarticulação e dispersão
As conchas mortas ficam expostas ao ambiente, como hoje observamos nas praias. Essas podem ser desarticuladas pela ação das ondas e das correntes ou ação de organismos. Aves, por exemplo, podem se alimentar de conchas na praia. Após a desarticulação da concha, poderá haver o transporte. A movimentação das conchas durante o transporte causa choque entre essas e as partículas sedimentares, ou seja, os grãos de areia, seixos etc, resultando na fragmentação e no desgaste da superfície da concha. Se as conchas e seus fragmentos forem recobertos por sedimentos poderão tornar-se fósseis.
Mexilhão com perda das partes moles (tecidos), restando apenas sua concha protetora, mais resistente.
Conchas de mexilhões articuladas abertas ou desarticuladas. Note a presença de sedimentos (areias e outros grãos) entre as conchas.
Fase 4: Soterramento
A incorporação das conchas no sedimento através do recobrimento ou soterramento é uma fase crítica no processo de fossilização. O recobrimento rápido, após a morte, por partículas sedimentares de pequena dimensão evita ou previne a ação dos organismos necrófagos e o transporte e a dispersão dos restos orgânicos, nesse caso, as conchas do mexilhão.Se as conchas não forem recobertas, elas se desintegrarão e, portanto, não terão chance de preservação. Nos ambientes aquáticos, a rápida decantação e a deposição de partículas sedimentares finas (pequena dimensão, como a lama) aumenta a probabilidade de preservação desses restos orgânicos. Desde que a deposição das partículas finas ocorre por decantação não há também muitos distúrbios junto ao fundo, que possam arrastar e transportar os restos orgânicos. Por exemplo, durante os períodos de chuvas torrenciais, areia fina e lama (partículas muito finas denominadas silte e argila) são transportados pelos rios. A lama é levada em suspensão na água (água turva) até as regiões costeiras, onde irá decantar e recobrir as conchas e outros restos de organismos que lá estão. Esse material ficará aprisionado e incorporado às camadas de sedimentos. Com o passar do tempo sucessivas camadas vão se depositando, contendo conchas, ossos e outros restos de esqueletos de animais e vegetais.
Fase 5: Diagênese ou Litificação
Com o passar do tempo, sucessivas camadas de sedimentos, contendo conchas e outros restos em seu interior vão se acumulando. Como os grãos ainda estão soltos, o sedimento está incoerente (como na areia de praia). Dentre outros fatores, o peso das repetidas camadas de sedimentos (como em um bolo de aniversário contendo várias camadas) e a infiltração de água entre os grãos, no interior do sedimento, podem favorecer a precipitação de minerais que, como uma argamassa, irão ligar (colar) cada partícula de sedimento e os restos orgânicos. Nesse momento, a rocha estará cimentada, ou seja, coerente, dura, ou melhor, litificada ou petrificada.Durante o processo de litificação e compactação, os fluídos que se movem através dos grãos sedimentares são potencialmente destrutivos para os restos orgânicos, inclusive para as conchas dos mexilhões. Dependendo das características químicas dos fluídos de infiltração, poderá haver dissolução completa das conchas já incorporadas nos sedimentos, outros restos, por sua vez, poderão sofrer modificações químicas, com a troca ou substituição dos elementos minerais. Muitos são os tipos de fossilização (link para processos de fossilização) que decorrem das modificações químicas, durante o processo de litificação.
Conchas fósseis de mexilhão, ainda na rocha matriz.
Detalhe das conchas fósseis de mexilhão, extraídas da rocha matriz.
Fase 6: Soerguimento das Rochas Fossilíferas
Devido à movimentação das placas tectônica, as sucessões de rochas contendo ou não fósseis poderão sofrer soerguimento (levantamento) emergindo a superfície terrestre. Pacotes de rochas sedimentares fossilíferas podem fazer parte das cadeias de montanhas e comumente estão dobrados e fraturados, devido aos esforços para soerguê-los. Em alguns casos, os fósseis ali contidos poderão estar também deformados, outros poderão ser destruídos. Uma vez na superfície, os pacotes de rochas sofrerão erosão e as conchas fósseis dos mexilhões poderão ser expostas. Após milhões de anos, os Paleontólogos poderão localizá-las e extraí-las cuidadosamente da rocha matriz (rocha onde foram preservados), para serem transportados ao laboratório, para estudo. Os fósseis e as rochas serão incorporados em uma coleção científica. Assim, um dia poderão ser estudados pelos pesquisadores e figurarem dentre os materiais expostos em museus.Rochas
Onde Exatamente os Fósseis Ocorrem?Fósseis ocorrem dentro de rochas, que são aglomerados de dois ou mais minerais formados por processos naturais.
Na crosta terrestre existem três tipos básicos de rochas (sem link), Rochas gneas ou Magmáticas (link para rochas ígneas), Rochas Sedimentares (link para rochas sedimentares) e Rochas Metamórficas (link para rochas metamórficas).
Rochas Ígneas ou Magmáticas
Rochas Sedimentares
Rochas Metamórficas
Rochas Ígneas
As chamadas rochas ígneas ou magmáticas (rochas fundidas) formam-se pelo resfriamento do magma, fundido nas profundezas da Terra. Por vezes, o magma é expelido por vulcões ou fissuras na superfície terrestre onde pode se resfriar. Porém, comumente, o resfriamento e a solidificação do material magmático ocorrem no interior da crosta. Em decorrência das altas temperaturas (acima de 1100C) e o local de formação (interior da Terra) essas rochas não contêm fósseis. De fato, temperatura e pressão constituem problema para a preservação dos restos orgânicos, na forma de fósseis. As rochas ígneas são classificadas em extrusivas e intrusivas. As rochas ígneas intrusivas formam-se quando o magma, trazido de grandes profundidades, atinge a superfície terrestre através de fissuras na crosta, esfria e torna-se rocha. O basalto é um exemplo de rocha ígnea extrusiva. Já as rochas ígneas intrusivas são aquelas que se solidificam abaixo da superfície terrestre. As rochas intrusivas podem, eventualmente, serem expostas na superfície terrestre devido a movimentos tectônicos. Um exemplo derocha ígnea intrusiva é o granito.
Figura 1: Rocha ígnea. Foto: Anne, E.
Rochas Metamórficas
Altas temperaturas e pressão podem modificar as rochas pré-existentes, tornando-as metamórficas (rochas modificadas). O metamorfismo produz novas rochas cuja composição mineral e a textura diferem daquela da rocha original. As rochas metamórficas são caracterizadas pelo arranjo de seus minerais em camadas paralelas. Dependendo das alterações produzidas pelo aumento de temperatura e pressão, os fósseis em uma rocha já existente que será metamorfisada (modificada) poderão ser destruídos ou deformados. Um exemplo de rocha metamórfica é o mármore, que se origina da alteração do calcário.
Figura 2: Rocha metamórfica. Foto: Hollocher, K.
Rochas Sedimentares
O grupo mais importante de rochas para os Paleontólogos é o das Rochas Sedimentares, ou seja, rochas depositadas ou precipitadas. Tais rochas formam-se a partir do transporte, do acúmulo e da consolidação das partículas sedimentares (areia, lama). Fatores climáticos, como a chuva, o vento e o frio/calor, reduzem as rochas pré-existentes a fragmentos de tamanhos diversos. Esses fragmentos, chamados de partículas sedimentares, são agora transportados pelos rios, pelas geleiras e pelo vento e depositadas nos lagos, nas baías, nas lagunas, nos estuários, nos deltas e no fundo dos oceanos. Com o passar do tempo, há acúmulo de sedimentos e parte desses sofrerá diagênese ou litificação. As rochas sedimentares assim formadas são também conhecidas como rochas sedimentares clásticas ou mecânicas. Um outro grupo de rochas sedimentares tem origem diferente, as chamadas rochas sedimentares orgânicas. São formadas pelo transporte, deposição e litificação de restos orgânicos, como, por exemplo, os depósitos de carvão. Finalmente, existem as rochas sedimentares químicas, ou seja, formadas pela precipitação de elementos químicos, tais como o carbonato de cálcio ou a halita (sal de cozinha). Nesse caso, os sais dissolvidos na água, principalmente dos lagos, lagunas ou mares rasos, quentes, se precipitam em decorrência da grande evaporação de água.Duas características são comuns às rochas sedimentares: 1- rochas sedimentares contêm camadas e estratos; 2- rochas sedimentares podem conter fósseis. Quando os sedimentos são depositados, esses são acumulados sobre as camadas anteriores, formando estratificações. Rochas Sedimentares são também denominadas de rochas estratificadas. Por outro lado, quando os organismos morrem, decompõem-se muito rapidamente, sendo consumidos por organismos decompositores e pela ação bacteriana. Porém, se os restos orgânicos forem recobertos pelas partículas sedimentares antes da decomposição total, há possibilidade de serem preservados nos estratos de rochas, através do processo de fossilização.
Figura 3: Rocha sedimentar. Foto: Kim, J.
O Processo De Fossilização
Muitas vezes nos perguntamos como um organismo vivo pode se tornar um fóssil. O processo parece ser simples, mas é um pouco complexo.Quando um organismo morre, inicialmente ele é decomposto pelas bactérias e fungos que degradam a matéria orgânica. Depois disto, o organismo pode ser imediatamente soterrado ou passar por uma série de processos – desarticulação, transporte – e só depois ser soterrado. Esse soterramento irá acontecer quando a água, ou outro agente, transportar o sedimento que irá recobrir o organismo. Depois de soterrado, o organismo irá passar por um processo chamado de diagênese, que consiste na compactação (pelo peso do sedimento) e na cimentação (o sedimento depositado sobre o organismo ou por dentro dele, através de processos químicos, se aglomera e passa a formar uma rocha sedimentar). Nestas condições, esse organismo agora pode ser considerado um fóssil. O movimento das placas tectônicas permite que uma rocha, que antes foi um fundo de mar, por exemplo, seja erguida acima da superfície e fique exposta. Nesta rocha exposta é que o paleontólogo vai procurar pelos fósseis. Para obter mais informações, consulte o capítulo Tafonomia de Vertebrados.
Esquema representando o processo de fossilização.
O processo de fossilização dura milhares de anos, e não ocorre de uma hora para outra. Portanto, ainda não podemos fabricar um “fóssil em laboratório”! Entretanto, a forma como ocorre esse processo pode variar. Algumas dessas possibilidades serão discutidas a seguir.
Tipos de Fósseis
Restos
Vestígios
Outros Conceitos Importantes
Restos
Normalmente consistem nas partes duras dos organismos, pois estas apresentam alto potencial de preservação. Os restos podem ser compostos por: sílica (espículas das esponjas), carbonato de cálcio (moluscos), hidroxiapatita (ossos de vertebrados), quitina (exoesqueleto de artrópodes), celulose (vegetais), entre outros.
Fóssil de um artrópode trilobita, encontrado na Formação Ponta Grossa, Devoniano da Bacia do Paraná. Material depositado na Universidade Federal do Paraná. Escala em centímetros (foto de Cristina Vega Dias).
Os restos podem ser preservados de diversas formas:
Preservação Total
Preservação Com Alteração Dos Restos Esqueléticos
Preservação Sem Alteração Dos Restos Esqueléticos
Vestígios
Os vestígios representam evidências da existência do organismo ou de sua atividade. São úteis para identificar a presença de um determinado organismo quando seus restos não foram fossilizados.Dentre os vestígios, podemos citar as pegadas e pistas de organismos, coprólitos (fezes fossilizadas), gastrólitos (rochas presentes em restos estomacais, que auxiliavam na digestão), e também a formação de moldes internos e externos.
Para explicar a formação de moldes, vamos tomar como exemplo uma concha de um molusco bivalve. A formação de moldes ocorre quando um organismo é depositado, e a impressão da porção interna da concha fica marcada no sedimento (molde interno). A impressão da porção externa da concha é o molde externo. Depois disto, a concha pode ser dissolvida, e o espaço ocupado por ela pode ser preenchido por outro material, formando o contramolde.
Representação esquemática para a formação de moldes e contra-moldes.
A. Concha antes do soterramento.
B. Concha soterrada e necrólise das partes moles.
C. Concha dissolvida.
D. Preenchimento por outro mineral gerando um contramolde.
E. Preenchimento das partes internas por sedimento.
F. Recristalização da concha (aragonita para calcita).
G. Concha recristalizada.
H. Dissolução da concha gerando molde interno e externo.
Outros Conceitos Importantes
Em alguns casos, alguns organismos podem ter aparecido há bastante tempo, mas, embora existam até hoje, seus corpos não sofreram muitas modificações ao longo do tempo geológico. Neste caso, esses organismos são chamados de fósseis–vivos.
À esquerda: Fóssil do braquiópode Lingula, coletado na Formação Ponta Grossa, Devoniano da Bacia do Paraná. Material depositado na Universidade Federal do Paraná. Escala em centímetros (foto de Cristina Vega Dias). À direita: Lingula atual (retirado de www.paleo.cortland.edu em 22.03.2007).
Muitas vezes podemos observar algumas estruturas nas rochas, que são muito parecidas com fósseis. Essas estruturas são formadas através da passagem da água pelas fissuras entre as rochas, fazendo com que alguns minerais, como o óxido de manganês, precipitem. Como resultado, formam-se estruturas inorgânicas semelhantes a organismos, que são chamadas de pseudofósseis.
Pseudofósseis (dendrites) depositados na Universidade Federal do Paraná (foto de Cristina Vega Dias).
Como Classificar os Organismos
Os humanos sempre sentiram necessidade de agrupar os organismos na natureza, a fim de compreender a diversidade biológica e facilitar seu estudo.O mais conhecido Sistema de Classificação dos seres vivos foi proposto por Carolus Linnaeus em meados do século 18. Ele criou o que chamamos de Sistemática Clássica, que utiliza de todas as características observadas num determinado organismo para classificá-lo dentro de categorias taxonômicas organizadas numa hierarquia. A Sistemática Clássica é responsáevel pela criação de Reinos, Classes, Ordens, e fundamentalmente, Gêneros e Espécies.
A Sistemática Clássica exigia muita experiência do cientista para avaliar quais as características dos organismos que deveriam ser utilizadas para sua identificação. Esta escolha era um tanto subjetiva e não poderia ser repetida através de uma metodologia específica, já que não possuía métodos matemáticos objetivos para a obtenção das relações filogenéticas entre os organismos, ficando a intuição do cientista encarregada de classificar os organismos estudados dentro desta ou daquela categoria taxonômica.
Por volta de 1959, um entomólogo alemão chamado Willi Hennig criou a Sistemática Filogenética, que começou a ser utilizada depois da publicação dos seus princípios, em inglês, em 1966.
No início da década de 1970, esta passou a competir diretamente com a Sistemática Clássica, gerando acaloradas discussões em quase todos os congressos de Ciências Biológicas da época. Já na década de 1980, a Sistemática Filogenética e sua respectiva metodologia atingiram o status de paradigma, ou seja, o sistema mais aceito para classificar os organismos.
Mas como pode ser usada a Sistemática Filogenética? Ela difere da Sistemática Clássica em alguns princípios básicos. Por exemplo, só devem ser utilizadas características exclusivas do grupo em questão, eliminando as características compartilhadas com outros grupos, surgindo assim a idéia de caráter derivado.
A utilização apenas dos caracteres derivados privilegia a novidade evolutiva (apomorfia) que cada grupo apresenta e elimina muitos aspectos compartilhados com outros grupos.
Por exemplo, dizer que um artrópode se caracteriza por possuir um cordão nervoso ventral, não o distingue de todos os outros organismos protostômios, pois os anelídeos também apresentam esta característica. Assim, o cordão nervoso ventral é uma simplesiomorfia em artrópodes, ou seja, um caráter primitivo compartilado. Já a presença de apêndices articulados revestidos por um exoesqueleto é uma característica exclusiva dos artrópodes e, portanto, uma sinapomorfia ou caráter derivado compartilhado.
A Sistemática Filogenética identifica e reúne os caracteres derivados em uma matriz de dados. Nesta matriz, as características precisam ser polarizadas, ou seja, aquelas que mais se parecem com o ancestral recebem o número 0 e as mais derivadas recebem números subseqüentes (1, 2, 3, etc.). Esse processo é feito comparando os grupos da análise com um ou mais grupos externos. A escolha do grupo externo também segue alguns princípios previstos na metodologia, embora, em síntese, possa ser qualquer outro organismo vivo. Abaixo, estã representados três táxons (A, B, C) de um grupo hipotético de animais comparados ao táxon que representa o grupo-externo.
Característica "dedos nas patas": 0 = ausentes; 1 = presentes.
Característica "antenas": 0 = ausentes; 1 = presentes.
A matriz de dados ilustra a transformação dos estados desses dois caracteres nos três táxons (A, B e C). Os caracteres listados correspondem a ausência ou presença de dedos nas patas e de antenas nesses animais.
Matriz de Dados e polarização dos caracteres:
Exemplo de árvore filogenética (cladograma) gerada a partir da análise da matriz de dados.
O cladograma acima apresenta dois passos (L), ou seja, cada caráter mudou de estado apenas uma vez . O caráter 1 mudou do estado zero para o estado 1, o que significa um passo, e o caráter dois mudou de zero para um, mais um passo no cladograma (caráter 1: 0 → 1 e carter 2: 0 → 1 / L= 2).
Se o número de características e de grupos analisados for pequeno, esse procedimento pode ser feito manualmente, sem a ajuda de um programa de computador. No entanto, quando o número de táxons (grupos) e caracteres é grande, os programas auxiliam o pesquisador a encontrar as árvores com o menor número de passos evolutivos, seguindo o Princípio da Parcimônia. Isto significa escolher a árvore que apresenta melhor resolução.
A Sistemática Filogenética nunca parte do princípio de que o exemplar em mãos é o ancestral e sim apenas um táxon relacionado (com certo grau de parentesco) aos demais estudados.
Conceitos da Sistemática Filogenética
Conceitos da Sistemática Filogenética
Grupo monofilético:
Grupo que inclui o ancestral e todos os seus descendentes.
Exemplo de grupo monofilético.
Clado:
É a denominação destes grupos, daí o nome Cladismo também aplicado a esta escola.Cladograma ou Árvore Filogenética:
É o diagrama que representa as relações filogenéticas entre os clados.Grupo parafilético:
Grupo que possui um ancestral comum, mas não inclui todos os seus descendentes.
Grupo-irmão:
É o grupo monofilético mais próximo daquele em foco no momento.
Exemplo de grupos-irmãos.
A forma de classificação dos organismos sofreu uma profunda modificação nas últimas quatro décadas, em função do advento da Sistemática Filogenética.
Entretanto, o método possui várias limitações, que no momento não podem ser contornadas. Uma dessas limitações, principalmente em paleontologia, refere-se às características utilizadas na análise. Para classificar organismos atuais, caracteres como cor, por exemplo, podem ser utilizados. No entanto, nos fósseis, essas características não ficam preservadas, inviabilizando o uso das mesmas.
Mesmo assim, o uso deste método se tornou generalizado, uma vez que preenche todos os requisitos necessários para ser considerado científico, não sendo mais aceitável hoje em dia apresentar filogenias idealizadas, como faziam os sistematas clássicos.
O Que Todos Esses Fósseis Estão Fazendo Aqui?
Partindo-se desta pergunta, qualquer paleontólogo começa sua busca por respostas. A formação dos fósseis está associada a uma série de acontecimentos biológicos e geológicos iniciados com a morte de um organismo. Sucede-se então um conjunto de eventos, como a necrólise, desarticulação, transporte e soterramentos dos restos, até a ocorrência final dos processos físico-químicos que transformam os sedimentos em rocha e fossilizam os organismos nela depositados.A área da paleontologia que se ocupa em desvendar todos os processos acima mencionados é a Tafonomia. Tafonomia é a ciência que estuda os processos de preservação e como eles afetam as informações no registro fossilífero, englobando duas amplas subdivisões, a Bioestratinomia e a Diagênese dos Fósseis (Fossildiagênse).
Neste capítulo, vamos tratar um pouco mais sobre a Tafonomia de Vertebrados - o estudo dos processos pelos quais os restos ósseos se transformam em fósseis -, importante ferramenta para a reconstrução de ambientes do passado.
Uma análise tafonômica básica fornecerá importantes pistas sobre o que aconteceu com determinado animal desde o momento da sua morte até o dia em que o encontramos fossilizado, completo, ou muitas vezes, só partes dele. Esta análise consiste em estudar os processos de morte, necrólise e desarticulação, transporte, intemperismo, soterramento e, por fim, de diagênese dos fósseis.
A Tafonomia serve como uma excelente ferramenta no auxílio às questões paleoecológicas que surgem quando temos um fóssil em mãos. Se um pesquisador dispusesse em uma mesa de laboratório, restos esqueletais de algum organismo que viveu no passado geológico, baseado apenas em suas feições anatômicas, poderia dizer que organismo é esse, qual o parentesco dele com outros vertebrados e qual seu hábito alimentar. Porém, não poderia dizer, olhando apenas os ossos fossilizados, em qual local ele vivia, como era o clima na época em que ele vivia, como foi que este organismo morreu e tantas outras questões de cunho paleoecológico.
Relação entre a Tafonomia e suas subdivisões (modificado de Simões & Holz, 2002).
a Tafonomia que nos permite reconstruir a história dos fósseis e, a partir da aplicação de conceitos ecológicos associados a análises das rochas onde os estes foram encontrados, possibilitar as reconstruções paleoecológicas.Tafonomia de Vetebrados
Fósseis de vertebrados podem ser preservados nos mais diversos sistemas deposicionais, mas cabe lembrar que, com exceção dos peixes, que normalmente são preservados em ambiente marinho, a maior parte deles ocorre em sistemas continentais. Desta forma, pacotes de rocha que representam antigos ambientes lacustres e fluviais serão excelentes locais para a busca de fósseis, já que os vertebrados terrestres dependem de água para viver, e, portanto, é natural encontrá-los próximos a corpos d'água.Nos sistemas continentais, os principais depósitos onde se encontrarão vertebrados fósseis são os depósitos fluviais. Por sua grande capacidade de erosão, transporte e deposição de sedimentos, os rios são os principais agentes transformadores da paisagem. Como transformam a paisagem, alteram também o que está sobre ela, incluindo-se os restos orgânicos depositados nos sedimentos característicos do sistema fluvial. Deste modo, a tafonomia de vertebrados está intimamente relacionada com a dinâmica dos sistemas fluviais, principalmente no que diz respeito às questões do transporte e do intemperismo.
Os sistemas fluviais podem apresentar diversas classificações de acordo com a morfologia, mas de forma geral, eles apresentam quatro principais ambientes deposicionais: o canal, a margem do canal, a planície proximal e a planície distal.
Principais ambientes de deposição de sedimentos num sistema fluvial (modificado de www.faculty.gg.uwyo.edu).
O que acontece em termos de deposição de sedimentos nos diversos ambientes fluviais afetará diretamente a preservação dos organismos (lembrando que para um resto orgânico se tornar um fóssil, ele precisa ser soterrado!). Em dias "normais", o principal transporte e deposição de sedimentos ocorre nos canais e nas margens dos canais, sendo que as planícies permanecem muito tempo expostas, sem que nenhum sedimento chegue até elas. Nos eventos episódicos, como as grandes enchentes (aqueles que realmente carregam bastante sedimento, o suficiente para soterrar diversos restos orgânicos), o excesso de sedimento transportado pelo rio extravasa e acaba sendo depositado na planície.Assim, na situação normal o transporte estará mais restrito aos animais que estiverem incorporados ao canal, enquanto que nas planícies o principal agente tafonômico será o intemperismo. Já em épocas de enchentes, todo o sistema será alterado pela grande quantidade de sedimentos que chegarão junto com a corrente hidráulica, e ocorrerá transporte tanto nos organismos que estiverem no canal, quanto nos que estiverem depositados nas planícies.
Para começar a elucidar a questão da transportabilidade dos ossos na água, um pesquisador chamado Voorhies (1969) estudou como ossos de mamíferos se comportavam quando transportados no canal de um rio. Com base nas suas observações, definiu três Grupos. No Grupo I encontram-se os elementos removidos quase que imediatamente pela correntes, compostos por falanges, carpais (ossinhos das mãos) e tarsais (ossinhos dos pés) , além de ossos porosos como o esterno e as vertebrais sacrais. No Grupo II se encontram os restos removidos por saltação e rolamento, como os fêmures, úmeros, tíbias, fíbulas e costelas. Por fim, no Grupo III estão os chamados "depósitos residuais", compostos por elementos pesados e pouco transportáveis como o crânio e a mandíbula (veja Transporte).
Desta maneira, a análise dos Grupos de Voorhies é de fundamental importância para aclarar a questão da transportabilidade seletiva dos ossos. Concentrações cujo maior número de ossos pertença ao Grupo I englobam elementos muito transportados. As concentrações ricas em elementos esqueléticos do Grupo II podem apresentar algum grau de transporte, mas não tanto a ponto de não se poder especular sobre o local onde o animal vivia. Já as caracterizadas por restos do Grupo III por serem depósitos residuais, praticamente não sofreram transporte.
No geral, podemos relacionar as feições tafonômicas com o ambiente deposicional fluvial, portanto, algumas assinaturas tafonômicas são esperadas para cada tipo de ambiente (Quadro).
Contexto ambiental Características tafonômicas
Canal Ocorrência comum de vertebrados articulados e desarticulados
Margem Ocorrência incomum de vertebrados, quando ocorrem estão desarticulados
Planície de inundação Nos sedimentos mal drenados ocorrem peixes desarticulados e tetrápodes articulados, enquanto que na planície bem drenada ocorrem tetrápodes tanto articulados quanto desarticulados, evidência de necrofagia/carnivoria.
Ambiente deposicional e características tafonômicas gerais das assembléias fossilíferas encontradas (com base em Behrensmeyer & Hook, 1992).
Nota-se que a relação entre o sistema fluvial e preservação dos vertebrados é bastante intrínseca e pode ser resumida da seguinte maneira: os rios alteram a paisagem e, por consequência, tudo que está nela. As assembléias fósseis terão sido mais ou menos transportadas de acordo com a proximidade do canal e da época em que este rio está (normal ou de enchentes); o intemperismo será maior em épocas normais, pois os ossos ficarão mais tempo expostos na planície antes de serem soterrados.MICROFÓSSEIS
Desvendar a história da vida sobre o planeta Terra desde o seu surgimento há aproximadamente 3,5 bilhões de anos atrás até hoje é o objetivo que move os paleontólogos.
Restos de organismos (animais, plantas, fungos, protistas e bactérias) ou evidências de suas atividades que ficaram preservados nas rochas são considerados FÓSSEIS.
Geralmente o mundo dos fósseis é dividido em fósseis grandes, visíveis a olho nu, chamados macrofósseis e em fósseis microscópicos ou microfósseis, cada um com seu próprio método de coleta, preparação e estudo.
O Que São Microfósseis?
Onde Os Microfósseis Podem Ser Encontrados? Como Passam A Ser Microfósseis?
Que Segredos os Microfósseis Podem Revelar?
Quem Trabalha Com Micrófosseis?
Quais São Os Organismos Encontrados Entre Os Microfósseis?
Leitura Complementar:
ARMSTRONG, H.A; BRASIER, M.D. Microfossils. 2.ed. Oxford: Blackwell, 2005.
CARVALHO, I.S. (ed) Paleontologia. Rio de Janeiro: Interciência, 2004.
Tempo Geológico:
Agradecimentos:
Os autores agradecem aos pesquisadores do Laboratório de
Micropaleontologia da UNISINOS pelas sugestões e pela cedência de fotos
de microfósseis para ilustrar o texto.
O Que São Microfósseis?
São fósseis visíveis apenas através de microscópio.• Podem ser pequenas partes de animais macroscópicos, tais como espículas de esponjas, dentes de peixes, espinhos de ouriços ou conchas inteiras de animais microscópicos como os conchostráceos e os micromoluscos.
• Podem ser o esqueleto completo de organismos unicelulares protistas como os foraminíferos, os radiolários, ou a frústula de algas como as diatomáceas.
• Podem ser a parte reprodutiva de plantas e fungos como os polens e esporos.
• Podem ser a célula isolada ou em grupo formando filamentos ou redes de bactérias.
O estudo dos microfósseis é chamado Micropaleontologia.
Onde Os Microfósseis Podem Ser Encontrados? Como Passam A Ser Microfósseis?
Muitos sedimentos e rochas contêm microfósseis. O tipo de microfósseis que serão encontrados depende muito:• de quando as rochas foram depositadas (idade das rochas);
• em qual ambiente as rochas foram depositadas (ambiente deposicional);
• dos processos que o sedimento onde os microorganismos foram depositados sofreu após a incorporação destes ao mesmo (condições de fossilização).
Há sedimentos que contém muitos microfósseis, como por exemplo, em 10 cm³ de areia de recife de corais pode-se coletar 10.000 espécimes, mas em outros tipos de rocha pode-se triar 1 quilo de amostra para encontrar apenas 1 microfóssil (Armstrong & Brasier, 2005).
Em uma pequena amostra de rocha podemos recuperar muitos microfósseis, graças ao seu tamanho pequeno. A partir da identificação desses organismos podemos descobrir várias informações sobre o tempo em que eles viviam e seu ambiente de vida.
Que Segredos os Microfósseis Podem Revelar?
A partir do estudo dos microfósseis podemos verificar que na história do planeta Terra existiram organismos que não existem mais hoje, que já estão extintos há muitos milhões de anos.Descobrimos também que as cadeias alimentares existem há muito tempo, porém os organismos que ocupavam cada elo da cadeia variaram, sendo que quando um era extinto outro ser vivo ocupava sua função.
Sua presença nas rochas pode indicar o tipo de ambiente que ali existia. Os ostracodes, por exemplo, são bons para sabermos a salinidade da água em que viviam quando foram mortos e soterrados. E o que sabemos hoje sobre o desenvolvimento e estabilidade dos ecossistemas globais atuais tem muita contribuição do registro dos microfósseis, especialmente daqueles grupos que estão na base da cadeia alimentar ou próximo a ela, como as algas calcárias (cocolitoforídeos) e silicosas (diatomáceas).
Quem Trabalha Com Micrófosseis?
Existem muitos serviços geológicos, programas internacionais de pesquisa e perfuração no fundo dos oceanos, empresas de petróleo e gás, universidades e museus que contratam micropaleontólogos para analisar pequenas amostras obtidas de furos de sondagem e/ou afloramentos a fim de obter informações sobre a idade da rocha, paleoambiente, entre outras.Quais São Os Organismos Encontrados Entre Os Microfósseis?
Protistas
Fungos e Plantas
Cianobactérias
Partes de Animais
ARMSTRONG, H.A; BRASIER, M.D. Microfossils. 2.ed. Oxford: Blackwell, 2005.
CARVALHO, I.S. (ed) Paleontologia. Rio de Janeiro: Interciência, 2004.
http://www.ufrgs.br/paleodigital/Apresentacao.html
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