Um milhão de anos de chuva impulsionou a evolução dos dinossauros?
Rochas triássicas nas Dolomitas italianas evidenciam um episódio surpreendentemente úmido na história da Terra. Crédito: Arterra / Universal Images Group via Getty
Os depósitos são originários do período Triássico, há mais de 200 milhões de anos, e a maioria é de um vermelho alaranjado alaranjado, significando que se formaram quando a região era uma paisagem seca, assada pelo sol.
Nada de estranho lá. Mas os afloramentos em Lipe Hill, em Somerset, têm uma fina faixa cinza atravessando o coração da pedra vermelha. Essa banda sinaliza uma época em que o deserto árido desapareceu e a região se transformou em um pântano pantanoso. Por alguma razão, um clima incrivelmente seco ficou úmido e permaneceu assim por mais de um milhão de anos.
A mudança intrigou Ruffell quando ele descobriu os afloramentos em meados da década de 1980, mas o jovem geólogo tinha um projeto de doutorado para concluir. Então ele colocou o quebra-cabeça Triássico de lado, até um encontro casual em 1987 com outro jovem cientista, o paleontólogo Michael Simms. Durante seus estudos de pós-doutorado, Simms havia descoberto evidências de extinções no Triássico Final, durante o misterioso período chuvoso de Ruffell. No final dos anos 80, a dupla insistiu na ideia de que as duas descobertas estavam conectadas, mas por anos seus resultados foram descartados.
Três décadas depois, há um consenso crescente de que eles estavam certos, afinal. Algo estranho aconteceu no Triássico Final - e não apenas em Somerset. Cerca de 232 milhões de anos atrás, durante um período conhecido como a era dos Carnianos, choveu em quase todos os lugares.
Após milhões de anos de climas secos, a Terra entrou em um período chuvoso que durou de um a dois milhões de anos. Quase em qualquer lugar onde os geólogos encontram rochas daquela época, há sinais de tempo chuvoso. Esse chamado episódio pluvial carniano coincide com algumas mudanças evolutivas maciças.
Talvez o mais dramático seja que o pluvial carniano possa ter se sobreposto quando um raro grupo de répteis - dinossauros primitivos - evoluiu para um grupo diversificado e passou a dominar os ecossistemas terrestres. O Carniano poderia ter aberto o caminho para os dinossauros espetaculares que evoluíram mais tarde, incluindo o Estegossauro e o Tiranossauro .
Outros grupos também deixaram o Carnian em uma forma muito diferente de como o haviam entrado: corais construtores de recifes e plâncton marinho estavam se tornando mais "modernos" - movendo-se evolutivamente para mais perto das formas vivas atualmente. O período poderia até ter visto o aparecimento dos primeiros mamíferos. "Foi quase como um ponto de virada entre alguns elementos de um mundo mais antigo e um mundo moderno", diz Simms.
Depois de anos na obscuridade, o pluvial carniano está se tornando um importante foco de pesquisa. Em maio de 2017, os cientistas se reuniram para a primeira conferência dedicada ao período, realizada no Institute for Advanced Study em Delmenhorst, Alemanha. Desde então, o Journal of the Geological Society dedicou duas edições especiais ao tópico. Na última década, muitos pesquisadores começaram a estudar intensamente as rochas carnianas. Eles querem entender por que o clima mudou e por que isso levou a mudanças dramáticas tão dramáticas. As evidências agora apontam para enormes erupções vulcânicas.
Esta é uma reviravolta notável para um evento descoberto quase por acidente na década de 1980.
Um encontro casual
Tudo começou quando Simms, agora nos Museus Nacionais da Irlanda do Norte em Holywood, foi à Universidade de Liverpool, no Reino Unido, para uma bolsa de pesquisa de pós-doutorado. Ele estudou crinoides: animais marinhos, relacionados a estrelas do mar, que se assemelham a flores ou penas.Simms focou em crinoides que vivem no período Triássico, que decorreu de 252 milhões de anos atrás a 201 milhões de anos atrás. O Triássico foi marcado por dois dos tempos mais difíceis da história da Terra: começou logo após uma extinção em massa no final do período do Permiano e terminou com outra extinção em massa na junção Triássico-Jurássico.
Mas Simms teve uma surpresa. "No final de 1987, ficou claro que havia uma extinção bastante significativa entre os crinóides do Triássico", diz ele. Mas a morte ocorreu dezenas de milhões de anos antes do final do período. Isso colocou a extinção no Carnian: a quinta das sete idades mais curtas no Triássico.
Intrigado, Simms retornou à Universidade de Birmingham, Reino Unido, onde fez seu doutorado, para uma visita. Seu antigo escritório foi ocupado pelo paleontólogo Paul Wignall e Ruffell, atualmente na Queen's University Belfast, Reino Unido.
Os estudos de Ruffell concentraram-se em sedimentos do período cretáceo posterior, mas, por diversão, ele estava investigando rochas triássicas chamadas de Mercia Mudstone Group, que refletem principalmente climas secos. Foi na seção carniana dessas rochas que ele encontrou uma fina camada de arenito cinza, rica em fósseis, como os dentes de tubarões. Eram os restos de um rio ou delta. "Um tapa no meio de toda essa coisa árida e horrível era esse ambiente provavelmente bastante agradável", diz Ruffell.
Quando os três estavam conversando, Simms mencionou as extinções crinóides carnianas. Segundo Simms e Wignall, Ruffell respondeu: “Estava chovendo então. Talvez os crinóides não gostassem da chuva. Era uma observação irreverente, que Ruffell não se lembra de ter feito, mas tocou Simms. Mudanças climáticas podem causar extinções, então talvez esse tenha sido o caso das mudanças no Carnian.
Simms e Ruffell começaram a investigar e descobriram que também havia evidências de um período úmido no Carniano em rochas da Alemanha, Estados Unidos, Himalaia e outros lugares. Além do mais, não foram apenas os crinoides que enfrentaram extinções: os anfíbios e as plantas terrestres também perderam membros. Em 1989, os dois publicaram evidências de um evento que chamaram de episódio pluvial carniano 1 , usando o termo geológico referente à chuva.
Os resultados não causaram muita repercussão, exceto por alguns pesquisadores que atacaram a idéia. "Lembro que um ou dois acadêmicos bastante seniores pensaram que era uma idéia absurda", diz Simms.
Em 1994, uma equipe liderada por Henk Visscher, da Universidade de Utrecht, na Holanda, publicou uma refutação forte, afirmando que, embora alguns pontos possam ter ficado chuvosos durante esse período, muitos ambientes permaneceram secos 2 . Visscher argumentou que, em vez de um aumento nas chuvas, as evidências poderiam ser explicadas por "altos lençóis freáticos".
Rejeitados, Simms e Ruffell mudaram de curso. "Acabamos de passar para todo tipo de coisa", diz Simms. Enquanto Simms seguiu uma carreira em geologia e paleontologia, Ruffell tornou-se um especialista em geologia forense.
Mundo molhado
No entanto, o episódio pluvial carniano não desapareceu. Os geólogos da Europa, especialmente a Itália, continuaram acumulando evidências de condições de chuva há cerca de 232 milhões de anos. As coincidências se acumularam.No Triássico tardio, o mundo não se parecia em nada com o de hoje (consulte 'Hora de mudar'). As massas terrestres estavam todas conectadas, formando um 'supercontinente' chamado Pangea, onde o clima era quente e seco, principalmente no interior. Os ecossistemas terrestres foram dominados por répteis, incluindo os primeiros dinossauros. Não havia flores, ervas ou pássaros.
Fonte: A. Ruffell, J. Dal Corso e M. Benton Geoscientist 28 , 10–15 (2018).
A origem dos mamíferos é um tópico que desencadeia um forte debate. Wignall, que agora está na Universidade de Leeds, Reino Unido, diz que eles poderiam ter aparecido durante o Carnian, mas também é possível que existam outros que ainda não foram encontrados. E muitos paleontólogos argumentam que os verdadeiros mamíferos não surgiram até o Jurássico, milhões de anos depois. Nesse caso, os fósseis carnianos não são de mamíferos, embora possam ser de seus ancestrais.
Seja qual for o caso dos mamíferos, uma série de descobertas na última década oferece fortes evidências de outras mudanças evolutivas. Pesquisadores relataram em 2013 que o Carniano viu a origem de organismos marinhos chamados nannoplâncton calcário 5 . Esses organismos unicelulares se cercam de conchas duras de carbonato de cálcio. Hoje, eles formam enormes flores e são conhecidos como a "grama do mar". Eles têm um papel importante no ciclismo de carbono entre o ar e o oceano.
Outro grupo que passou por grandes mudanças no Carniano foi o coral escleractiniano, que constrói os recifes de coral gigantes da atualidade. Os escleractinianos surgiram mais cedo no Triássico, mas foi somente no Carniano ou logo depois que começaram a construir grandes recifes. Evidências isotópicas e outras pistas de corais fósseis sugerem que isso poderia acontecer quando eles adquirissem seus simbiontes modernos: algas fotossintéticas que os fornecem nutrientes 6 .
Um tempo de fogo
Nem todo mundo está convencido de que o mundo passou por uma fase quente e úmida no Carnian. "Ainda tenho minhas dúvidas", diz Visscher. Ele aceita que o clima tenha mudado, mas diz que as chuvas podem ter se tornado mais sazonais, levando a florescer anualmente a vegetação. Da mesma forma, Matthias Franz, da Universidade Georg-August de Göttingen, Alemanha, encontrou evidências de que a umidade extra pode ter sido causada pelo aumento do mar 7 , pelo menos em partes da Europa, embora não esteja claro se isso pode explicar as mudanças. em outro lugar. Ainda assim, Franz enfatiza que o período é significativo de qualquer maneira. "Obviamente, há algo acontecendo neste momento", diz ele. "A questão é o quê."Simms e Ruffell haviam sugerido anteriormente que as erupções vulcânicas eram responsáveis pelas mudanças climáticas, e os geólogos sabiam que havia um candidato principal: o cataclismo que criou formações maciças de basalto - com vários quilômetros de espessura em alguns lugares - indo da Colúmbia Britânica no Canadá ao Alasca.
Foi descoberta uma impressão artística dos dinossauros do Triássico Tarde no sul da Alemanha. Crédito: Museu de História Natural / Alamy
Se essas vastas erupções acontecessem ao mesmo tempo que o episódio pluvial de Carnian, elas poderiam ter liberado dióxido de carbono suficiente para aquecer o globo. E isso poderia ter aumentado a chuva, aumentando a evaporação de mares e rios. Alguns cientistas passaram a considerar o nome pluvial carniano como enganador, porque a principal mudança na época teria sido um episódio de aquecimento global.
"A coisa natural a se fazer era entender se esse aumento nas chuvas, visto em toda parte, foi desencadeado pela injeção de CO 2 na atmosfera", diz Jacopo Dal Corso, geólogo da Universidade de Leeds. Sua equipe analisou amostras de material carniano rico em carbono dos Alpes italianos. Em 2012, os pesquisadores relataram níveis incomumente baixos de carbono-13, um isótopo pesado de carbono, durante as chuvas de Carnian 8 . Isso indicou que um grande volume do isótopo mais leve, carbono-12, foi injetado na atmosfera - e as erupções em Wrangellia poderiam ter sido a principal fonte.
Estudos subsequentes corroboram a alegação de Dal Corso de que o ciclo do carbono foi perturbado durante o Carnian por cerca de um milhão de anos 9 , devido às erupções. Mas, para alguns, o elo permanece hesitante, porque a incerteza na datação de rochas dificulta dizer definitivamente que as erupções de Wrangellia ocorreram ao mesmo tempo que as mudanças climáticas e evolutivas no Carnian. Wignall diz que isso ocorre porque o Carnian ainda não foi estudado intensivamente; incertezas podem durar um milhão de anos. Marzoli planeja provar Wrangellia no próximo verão, em parte para esclarecer sua idade. Segundo ele, Wrangellia é a explicação mais provável, porque não há outros candidatos.
Enquanto isso, a lista de mudanças evolutivas ocorridas nas chuvas de Carnian continua a crescer.
A afirmação mais dramática é que o Carniano foi crucial para a rápida expansão evolutiva dos dinossauros. As evidências indicam que os dinossauros surgiram antes do Carniano, cerca de 245 milhões de anos atrás, mas essas criaturas mais antigas são muito raras e apenas algumas espécies são conhecidas.
O que está claro é que os dinossauros mudaram drasticamente. No início do Carnian, eles eram todos pequenos e bípedes. Mas, no final, os dois principais grupos surgiram. Esses eram os ornitísquios, que mais tarde incluíam o estegossauro e o tricerátopo ; e os saurísquios, que deram origem a espécies enormes de pescoço comprido, como o braquiossauro, e terópodes como o tiranossauro rex e os pássaros. Mike Benton, paleontólogo da Universidade de Bristol, Reino Unido, e seus colegas documentaram algumas dessas mudanças usando amostras bem datadas dos Alpes para criar uma escala de tempo de alta resolução de rastros de animais no Late Triassic 10 . O início de Carnian era dominado por répteis chamados crurotarsans. Mas até o final de Carnian, os dinossauros dominaram. Essa mudança levou apenas 4 milhões de anos e coincidiu com o episódio pluvial. E após esse rápido aumento, os dinossauros governaram o mundo por mais de 150 milhões de anos.
Com todas essas mudanças acontecendo e a datação nebulosa de rochas do Carnian, os pesquisadores estão lutando para criar uma imagem coerente de como o clima mudou e como isso afetou os ecossistemas. Mas o Carnian se tornou um tema quente. "Uma das coisas fascinantes sobre esse intervalo é quantos grupos modernos aparecem, desde vertebrados até plâncton", diz Wignall.
Essa foi uma das principais transições da vida. O planeta ainda estava se recuperando das extinções do Permiano e o Carniano viu a ascensão de grupos que governavam o mundo desde então.
Os dois pesquisadores que iniciaram todo esse caso estão surpresos e encantados com o que aconteceu. Simms se contenta em assistir do lado de fora, mas Ruffell voltou a estudar geologia carniana. A ironia, diz Ruffell, é que seus estudos sobre Carnian eram apenas um hobby. Esse período dramático que abalou a história evolucionária foi encontrado, diz ele, por "dois caras que realmente não deveriam estar trabalhando nisso em primeiro lugar".
doi: 10.1038 / d41586-019-03699-7
Referências
- 1 Simms, MJ e Ruffell, AH Geology 17 , 265-268 (1989).
- 2) Visscher, H. et ai. Rev. Palaeobot. Palynol. 83 , 217-226 (1994).
- 3) Datta, PM J. Vert. Paleontol. 25 , 200-207 (2005
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