Por que os fósseis apresentam tantas cores?

Autor: Jayson Kowinsky

Dentes fósseis de Megalodon mostrando uma ampla gama de cores. Eles eram todos originalmente brancos como marfim, como dentes de tubarão modernos antes de serem fossilizados.

O processo básico de fossilização lida com a substituição de minerais à medida que restos, como ossos, ficam enterrados no solo. A pressão de estar enterrado no solo faz com que os minerais , que são naturalmente dissolvidos na água subterrânea, se infiltrem nos ossos, precipitem e preencham as lacunas microscópicas. O material orgânico, ou original, no osso se decompõe com o tempo, enquanto os minerais preenchem as áreas vazias onde o material orgânico estava. No final, o osso retém muito pouco ou nenhum material orgânico e, em vez disso, está cheio de minerais endurecidos. Como resultado, o peso do osso aumenta drasticamente e a cor muda para a dos minerais substituídos.

Minerais diferentes produzem cores diferentes

Como os minerais vêm em uma infinidade de cores, os fósseis também vêm em uma ampla variedade de cores. Alguns exemplos incluem fosfato, que é um mineral comum para substituir dentes de tubarão . O fosfato é um mineral preto azeviche. Se o fosfato substituir o material original, o fóssil ficará preto. Áreas com muito ferro no solo produzirão fósseis de cor vermelha e laranja. Além disso, áreas com argila cinza e calcário darão uma cor cinza-esverdeada ou cinza-amarelada, como os dentes de tubarão na Carolina do Norte.

Complicações

Fica mais complicado do que as explicações simples acima. Há nuances adicionais a serem consideradas, como densidade do material original, pressão, calor, reações químicas, tempo enterrado, saturação, acidez e muito mais. Por exemplo, se olharmos para dentes de tubarão, eles têm dentina muito densa formando a coroa e material muito poroso formando a raiz. Por causa disso, menos minerais substituirão material na coroa do que na raiz. Essa substituição mineral desigual produzirá uma diferença na cor e na dureza da raiz do dente de tubarão em relação à coroa.

Um dente fóssil de Megalodon da Flórida mostrando esse fenômeno onde os minerais lixiviaram da raiz mais porosa após a fossilização, deixando-a com uma cor diferente da coroa.

Outro exemplo de complicações lida com a grande quantidade de tempo que os fósseis foram enterrados. Ao longo de milhões de anos, muitos minerais diferentes podem penetrar e sair dos fósseis, cada um conferindo cores diferentes. Um exemplo interessante de múltiplas substituições minerais vem de fósseis de plantas brancas em xistos negros que são encontrados em áreas como o centro da Pensilvânia e partes da Alemanha. Essas plantas caíram em águas pobres em oxigênio e foram rapidamente soterradas por finos sedimentos cinzentos. Os sedimentos cheios de plantas eventualmente se subtraíram nas profundezas do solo, onde o calor e a pressão cozinharam as plantas, deixando um filme de carbono negro como cinzas. A pirita no solo substituiu esse filme de carbono e criou fósseis de plantas alaranjadas. Porém, posteriormente, por meio de reações de oxidação e substituição, a pirita foi substituída por uma substância branca chamada pirofilita e muitos dos fósseis alaranjados ficaram brancos. Hoje é possível encontrar esses belos fósseis brancos preservados em xisto negro.

Samambaias fósseis brancas da Central PA. As cores laranja são da pirita e as cores brancas são da pirofilita.

Às vezes, há estrias ou padrões de “relâmpago” em fósseis, como dentes de tubarão. Fósseis descansando contra outro objeto no subsolo, como seixos e raízes, causam isso. Pequenas raízes de árvores que crescem contra o fóssil irão lixiviar os minerais, tornando a cor mais clara. Quando o fóssil se erode, as minúsculas raízes das árvores se soltam e o que resta são pequenos padrões de raios.

Um fóssil de trilobita Coltraneia com uma concha multicolorida. Isso se deve ao fato de um lado do trilobita estar mais próximo de uma falha na rocha. A água aquecida que flui através desta falha sugou o mineral da casca e/ou depositou novos minerais, causando a mudança de cor.

Às vezes, as cores reais podem ser preservadas

Às vezes, uma pequena quantidade de material original permanece em um fóssil. Este material orgânico fica preso entre os minerais. Normalmente, essas manchas orgânicas são apenas pedaços microscópicos, mas com as técnicas avançadas de hoje combinadas com microscópios eletrônicos e espectroscopia de massa iônica, os paleontólogos podem estudar os vestígios químicos deixados por essas quantidades mínimas de material original e deduzir todos os tipos de informações sobre o animal e, às vezes, até o cor. Usando essas técnicas modernas, descobriu-se que penas e pele bem preservadas têm melanossomos com pigmentação preservada e os paleontólogos podem deduzir as cores e os padrões de cores do animal.

Grandes exemplos de preservação de cores incluem mosassauros e penas de dinossauros. Um mosassauro com manchas de pele bem preservadas mostra que tinha pigmentação escura. Isso significa que os mosassauros eram de uma cor cinza muito escura ou preta, semelhante aos cachalotes (Lindgren et al. 2014).

Escamas fósseis do espécime de mosassauro: SMU 76532 onde os melanossomas foram encontrados. Eles indicam que o mosassauro tinha uma coloração escura, como um cachalote. Imagem de Johan Lindgren (Lindgren et al., 2014).

Alguns esquemas de cores de dinossauros também foram determinados. Estruturas nas penas do terópode Sinosauropteryx têm pigmentos que mostram que ele tinha penas alaranjadas com cauda listrada (Smithwick et al. 2017). O dinossauro chamado Anchiornis huxleyi tinha um corpo quase todo preto com detalhes em branco e tinha um cocar laranja escuro e sardas na cabeça (Li et al. 2010).

Reconstrução da cor da plumagem do dinossauro jurássico A. huxleyi. Placa colorida de MA DiGiorgio / Figura 4 de Li et al. 2010

Conclusão

Os fósseis têm uma grande variedade de cores não devido à cor original do organismo, mas devido ao complicado processo de mineralização. Alguns tipos e padrões de cores são muito procurados por colecionadores e aumentam muito o valor de um fóssil. Um dente de tubarão vermelho manchado da “Zona de Fogo” em Bakersfield será muito mais valioso do que um dente de azeviche similar da Carolina do Sul. Quando tiver tempo, olhe para as cores dos seus fósseis e imagine todos os diferentes processos pelos quais eles passaram!

C. Dentes de tubarão Planus da “Zona de Fogo” em Bakersfield, CA. O nome vem da aparência manchada de vermelho dos fósseis encontrados na camada.

Trabalhos citados

Li, Q., Gao, K., Vinther, J., Shawkey, M., Clarke, J., D'Alba, L., Meng, Q., Briggs, D., Miao, L., & Prum, R. (2010). Padrões de cores de plumagem de um dinossauro extinto. Science DOI: 10.1126/science.1186290

Lindgren, J., Sjövall, P., Carney, R. et al. (2014). A pigmentação da pele fornece evidências de melanismo convergente em répteis marinhos extintos. Nature 506, 484–488 doi:10.1038/nature12899

Smithwick, F., Nicholls, R., Cuthill, I., & Vinther, J. (2017). Contra-sombreamento e listras no dinossauro terópode Sinosauropteryx revelam habitats heterogêneos na Biota Jehol do Cretáceo Inferior. Current Biology, 27(21), 3337-3343.e2. https://doi.org/10.1016/j.cub.2017.09.032

Acidificação dos oceanos deve se intensificar nas próximas décadas

21 de fevereiro de 2019

Elton Alisson  |  Agência FAPESP – Considerado um dos fenômenos que mais afetam os oceanos atualmente, a acidificação oceânica só foi mencionada pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) em seu quinto relatório de avaliação (AR5), publicado em 2013 – o primeiro relatório é de 1990.

Assunto deverá ganhar destaque no próximo relatório do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas, afirma pesquisador da Avaliação Mundial dos Oceanos da ONU que participa de Escola São Paulo de Ciência Avançada (foto: Marshall Arts Studio / Pixabay)

O órgão da ONU destaca no Sumário para formuladores de políticas públicas do AR5 que o oceano tem absorvido cerca de 30% do dióxido do carbono atmosférico (CO₂) emitido pela ação humana (antropogênico).

O aumento da concentração e da dissolução de CO₂ tem diminuído o pH da água superficial dos oceanos desde o início da era industrial e aumentado sua acidez, afirmaram os autores do relatório. A partir de então, a acidificação dos oceanos passou a integrar todos os cenários de mudanças futuras do clima do AR.

O tema deve ganhar ainda mais destaque no AR6 – previsto para ser finalizado em 2021 – e no Relatório Especial sobre o Oceano e a Criosfera em um Cenário de Mudanças Climáticas, que deve ser finalizado pelo IPCC em setembro de 2019, estimou Jake Rice, membro do grupo de especialistas da Avaliação Mundial dos Oceanos da ONU.

Especialista em ecologia e biologia marinha, conselheiro e cientista-chefe do Departamento de Pesca e Oceanos do Canadá, Rice é um dos pesquisadores convidados da São Paulo School of Advanced Science on Ocean Interdisciplinary Research and Governance. O evento, realizado pelo Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo (IO-USP), com apoio da FAPESP, ocorre até 25 de agosto no Instituto de Estudos Avançados (IEA) da USP.

“Há uma confiança muito alta de que a acidificação dos oceanos tem aumentado e têm sido bastante documentado os efeitos desse fenômeno em organismos marinhos que dependem de carbonato de cálcio para seus processos de calcificação”, disse Rice.

“As séries temporais de observação dos oceanos, que permitiriam estimar a taxa e a trajetória desse fenômeno ao longo das últimas décadas, contudo, são muito curtas. As de acidez oceânica em águas costeiras, por exemplo, datam de pouco antes de 2005”, disse.

De acordo com o pesquisador, os modelos de sistemas terrestres projetam um aumento global na acidificação e diminuição no pH oceânico em todos os cenários de emissão e concentração de gases de efeito estufa, mas com grandes e incertas variações regionais e locais.

Os países em desenvolvimento e as pequenas ilhas dos trópicos, que dependem de recursos marinhos, serão os mais afetados diretamente ou indiretamente pelo fenômeno.

Os impactos negativos da acidificação oceânica devem variar de mudanças na fisiologia e comportamento dos organismos (como moluscos) e na dinâmica populacional e afetarão os ecossistemas marinhos (como os recifes de corais), durante séculos se as emissões de CO₂ continuarem no ritmo atual. Mas há uma série de outros impactos, muitos dos quais ainda não compreendidos, ponderou Rice.

“A acidificação dos oceanos ilustra vários dos desafios que temos enfrentado em ciência do oceano. É preciso mais dados que nos permitam estabelecer relações entre as propriedades físicas de sistemas dinâmicos, com impactos biológicos nos ecossistemas e na sociedade”, disse.

Na opinião do canadense, um dos fatores que tornam mais difícil fazer ciência dos oceanos em comparação com as ciências da terra é a maior facilidade em entender a dinâmica terrestre porque vivemos em terra. Dessa forma, é possível ver e analisar diretamente como o sistema terrestre funciona.

“Nossa compreensão do oceano precisa prestar mais atenção às evidências e menos à percepção de que é possível entendê-lo por analogia ou inferência do conhecimento sobre a terra e seus sistemas biofísicos”, disse Rice.

Mais informações sobre a São Paulo School of Advanced Science on Ocean Interdisciplinary Research and Governance: http://espca.fapesp.br/escola/72.

O QUE É CALCÁRIO?

INFORMAÇÕES SOBRE CALCÁRIO 01. O QUE É CALCÁRIO? São rochas carbonatadas finamente moídas. 02. PORQUE O SOLO FICA ÁCIDO? 1. - Alta produtividade; 2. - Extração de cálcio e magnésio pelas plantas; 3. - Adubação química; 4. - Erosão; 5. - Chuvas; 6. - Irrigação. 03. PARA QUE SERVE O CALCÁRIO E QUAIS OS BENEFÍCIOS DA CALAGEM? 1. - Corrige a acidez de solo; 2. - Fornece cálcio e magnésio, como nutriente para a planta; 3. - Melhora a eficiência dos fertilizantes; 4. - Aumenta a disponibilidade dos nutrientes para a planta; 5. - Diminui ou elimina os efeitos tóxicos do alumínio (Al) e manganês (Mn); 6. - Melhora o sistema radicular das plantas; 7. - Melhora a atividade microbiana do solo; 04. QUAL A QUANTIDADE DE CALCÁRIO A APLICAR? Para se saber a quantidade de calcário a aplicar deve-se efetuar a análise de solo em um laboratório idôneo e interpretada por um engenheiro agrônomo. 05. A COR DO CALCÁRIO TEM INFLUÊNCIA NA CORREÇÃO DO SOLO? A cor do produto não influência as características químicas do calcário. 06. O QUE É PRNT? PRNT é o Poder Relativo de Neutralização Total. É o fator que mede a qualidade do produto. É obtido através do PN (Poder de Neutralização) e a RE (Reatividade dadp pela granulometria do calcário. 07. PARA QUE SERVE O PRNT? O PRNT mede a quantidade do calcário que irá reagir dentro de 90 dias. Quanto maior o PRNT, menor será a quantidade de calcário a aplicar no solo. 08. O QUE É EFEITO RESIDUAL? É a quantidade de calcário que irá reagir após os 90 dias. O efeito residual é determinado pela diferença entre o PN da rocha e o PRNT do calcário. 09. QUAL A FÓRMULA QUE O AGRICULTOR DEVE UTILIZAR PARA A COMPRA DO CALCÁRIO? O produtor deve realizar o seguinte cálculo: Valor do produto + valor do frete e dividir pelo PRNT do produto. O mesmo deverá comprar o produto que apresentar o menor custo por ponto de PRNT. CALAGEM, O ALICERCE DA AGRICULTURA Engos. Agros Antonio Reinaldo Pinto Silva e Evandro Nei Oliver ( Departamento Técnico do Coopercitrus) A operação de aplicação de calcário visando a correção da acidez do solo é chamada de calagem. A calagem é uma prática agrícola que assume grande importância em nossas condições de solo, pois a maioria destes foram formados a partir de rochas ou material de origem ácidas que caracterizam a maior parte dos solos existentes nos países localizados nas regiões tropicais. Freqüência da Calagem – A calagem é uma prática bastante recomendada pelos profissionais que atuam nas atividades agrícolas e normalmente requer reaplicações sucessivas em uma mesma área. Isto ocorre devido ao fato dos solos não serem inertes, pois em sua estrutura e composição ocorrem continuamente reações e interações entre seus componentes químicos, físicos e biológicos alterando suas características positiva ou negativamente. Entre estas alterações existem vários fatores que contribuem para a acidificação destes solos dos quais se destacam: • Precipitação - a água da chuva, passando pejo solo, lixivia os nutrientes básicos como o cálcio e o magnésio que são substituídos por hidrogênio, alumínio e manganês que são elementos acidificantes do solo. • Utilização de fertilizantes - alguns fertilizantes nitrogenados, principalmente os amoniacais possuem a propriedade de acidíficação devido às suas reações com elementos do solo. • Decomposição da matéria orgânica - compostos derivados da contínua decomposição da matéria orgânica existente nos solos pelos microorganismos reagem com o cálcio e o magnésio provocando a aci- dificação destes solos. • Remoção das camadas superficiais por erosão - quando ocorrem perdas de solo por erosão, há umna inclusão de maior quantidade de subsolo nas camnadas superficiais cultiváveis, o que geralmente irá elevar os níveis de acidez deste solo, pois na maioria dos casos quanto maior a profundidade, maior a acidez. Existem ainda outros fatores e interações que também afetam a freqüência de calagem, que são: - Textura do solo - solos arenosos necessitam maior freqüência de calagem que solos argilosos. - Taxa de remoção pelas culturas - quantidades consideráveis de cálcio e magnésio podem ser extraídas pelas plantas variando conforme a cultura, produtividade e partes colhidas. Como exemplo podemos citar a grande extração destes elementos pelas leguminosas. - Amplitude de pH desejada - quando se deseja manter a pH em níveis mais altas (conforme exigências de algumas culturas), é necessária uma maior freqüência de calagem. BENEFÍCIOS DA CALAGEM A calagem é o alicerce de toda operação relacionada com a nutrição das plantas. È uma prática fundamental para a aumento de produtividade em razão de seus efeitos na correção da acidez e elevação da CTC dos solos, na eliminação da toxidez provocada por elementos como alumínio e manganês, pelo fornecimento de cálcio e magnésio, nutrientes essenciais à vida das plantas; além de melhorar as propriedades químicas, físicas e biológicas do solo, contribuindo para o desenvolvimento e maior eficiência das raízes na absorção de água e nutrientes. ANÁLISE DE SOLO A aplicação de calcário sempre deve ser precedida e baseada em uma análise de solo. A amostragem de solo deve ser muito bem feita, baseada em técnicas adequadas e encaminhada a um laboratório para análise, cuja interpretação deverá ser realizada por um Engenheiro Agrônomo, que indicará o tipo e a quantidade de calcário a ser utilizado. ÉPOCA DE APLICAÇÃO A época recomendada para a realização da calagem é no final do outono a meados do inverno (maio a agosto). Isto ocorre pois o calcárío apresenta solubilização e efeito lentos, necessitando da ação da umidade do solo para efetivação de sua ação corretiva. Por isto deve ser aplicado de dois a três meses antes, da primeira adubação em culturas perenes, ou, do plantio em culturas anuais. No caso de pastagens deve ser aplicado após o rebai- xamento ou corte das plantas. TÉCNICAS DE APLICAÇÃO Na implantação de culturas anuais e perenes, em áreas de pastagem e sobre palhada de plantio direto o calcário deverá ser aplicado em área total, da forma mais homogênea possível como corretivo de acidez do solo. Pode também ser aplicado nos sulcos de plantio em culturas perenes como fonte de cálcio e magnésio. Ainda em culturas perenes é preciso atenção com a aplicação em pomares já implantados, onde a distribuição do produto pode ser feita a lanço em área total ou nas faixas de projeção da copa sendo que nesta área a intensidade de adubações e aplicações de defensivos é muito mais acentuada, podendo promover maior acidificação do solo nesta faixa que seria reduzida ou neutralizada promovendo-se a distribuição do calcário nesta região do solo onde o potencial de reação é maior; além de favorecer o aproveitamento destes elementos pelas raízes e considerável economia de produto. INCORPORAÇÃO No que diz respeito à incorporação do calcário, esta normalmente é realizada com metade da dose antes da primeira aração e a outra metade após esta operação, sendo então incorporada com gradagem. Esta operação tem a finalidade de distribuir homogeneamente o calcário na maior profundidade possível ao longo do perfil do solo. Normalmente consegue-se esta distribuição na camada de solo compreendida entre O a 30 cm. Deve-se ressaltar que esta calagem deve ser realizada no momento da implantação de culturas anuais com cultivo convencional, implantação de culturas perenes e pastagens e ainda, no preparo inicial do solo para plantio direto. Em situações que não seja adequada a incorporação profunda, a aplicação de calcário na superfície do solo consegue atingir o objetivo de correção em maiores profundidades no perfil deste solo ao longo do tempo, não sendo necessária este tipo de incorporação. Como exemplo destes casos podemos citar: áreas de plantio direto onde não se recomenda qualquer tipo de incorporação; manutenção de pastagens - onde pode ser realizada uma gradagem leve ou uma subsolagem para auxiliar a penetração do produto e áreas de culturas perenes - onde a incorporação, caso se opte por realizá-la, deve ser feita apenas nas entrelinhas com a utilização de uma grade leve. QUALIDADE DO PRODUTO Os atributos de qualidade dos calcários são medidos por: Teor e natureza química dos constituintes neutralizantes, teores de cálcio e magnésio, granulometria, reatividade e efeito residual. A qualidade do produto é determinada com base no PRNT ( Poder Relativo de Neutralização Total), um índice constituído pelo Poder de Neutralização ( PN ) e pela Reatividade (RE) e que é expresso pela seguinte equação: PRNT = PN x RE (%) 100 O conhecimento do PRNT permite apenas uma avaliação quantitativa da reatividade de um corretivo em um período máximo de três meses, não indicando, no entanto, seu efeito residual. CLASSIFICAÇÃO DOS CALCÁRIOS AGRÍCOLAS A classificação brasileira atual (Portaria SEFIS n, 3 de 12/06/1986) divide os calcários nas seguintes categorias: I - . Quanto à concentração de MgO (óxido de magnésio) • Calcário calcítico - menos de 5% de MgO • Calcário Magnesiano - de 5% a 12% de MgO • Calcário Dolomítico - acima de 12% de MgO II - Quanto ao PRNT: • Faixa A - PRNT entre 45,0 a 60,0 % • Faixa B - PRNT entre 60,1 a 75,00 % • Faixa C - PRNT entre 75,1 a 90,0% • Faixa D - PRNT superior a 90,00% DEFINIÇÃO DO CALCÁRIO A SER UTILIZADO Para a definição do calcário a ser utilizado deve ser levado em consideração dois aspectos: primeiramente o aspecto técnico, mais importante e que realmente irá definir qual tipo de calcário se utilizará e em segundo lugar, após definido o tipo de calcário ideal, devemos considerar o aspecto econômico, que definirá apenas a melhor forma de aquisição do calcário que foi recomendado tecnicamente. - Definição por aspectos técnicos - neste aspecto a definição do tipo de calcário é feita através da quantidade de magnésio expressa na análise de solo e da relação Ca/Mg existente: * Calcário dolomitico - deve ser utilizado quando o teor de magnésio na análise for menor que 0,7 ou 0,9 mmol/dm3 (conforme a cultura considerada) ou quando a relação Ca/Mg estiver maior que 3:1 e se desejar equilibrar a relação pelo aumento de Mg. * Calcário calcítico - deve ser utilizado quando o teor de Mg for maior que 0,7 ou 0,9 mmol/dm3 ou quando a relação Ca/Mg estiver menor que 3:1 e se desejar equilibrar esta relação pelo aumento de Ca. * Calcário Magnesiano - deve ser utilizado quando se desejar manter a relação Cal Mg entre 3:1 a 4:1. - Definição por aspectos econômicos - após definido o tipo de calcário a ser uti- lizado o agricultor deve levar em conta os preços do produto e de seu transporte, sendo o mais econômico o que apresentar o menor custo por unidade de PRNT colocado na propriedade. Para este cálculo o produtor pode utilizar uma fórmula bastante simples, como segue: FC = PC + PF onde PRNT FC - fórmula para definir compra de calcário PC - preço do calcário PF - preço do frete PRNT - fornecido pelo fabricante CRITÉRIOS PARA DETERMINAÇÃO DA NECESSIDADE DE CALAGEM Existem três critérios para se determinar a necessidade de calagem no País, que são: 1) Método da neutralização do alumínio e/ou elevação dos teores de cálcio e magnésio 2) Método do tampão SMP - utilizado nos estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina 3) Método da saturação de bases - a método mais utilizado no Estado São Paulo. O mais importante é que a agricultor tenha conhecimento das vantagens e benefícios da calagem e lembrar que esta técnica é o ponto de partida para a otimização de sua produção, não devendo nunca ser esquecida ou deixar de ser realizada, até porque a acidificação dos solos é um processo continuo e inevitável, exigindo-se portanto correções periódicas do mesmo, através da aplicação de calcário, visando sempre a maximização da produção agrícola. Fonte: Informativo Coopercitrus n.175 de Maio de 2.001 – Págs. 32 a 34