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Paleontologia

A ciência dos fósseis
A paleontologia é a ciência encarregada de estudar e interpretar a evolução da vida em nosso planeta a partir de fósseis, restos de plantas e animais de um período geológico passado que se conservam nos estratos terrestres. O seu estudo permite chegar a numerosas conclusões sobre as características físico-químicas e biológicas que a Terra apresentava há milhões de anos.
A paleontologia é uma disciplina extremamente complexa, que requer a participação de todas as ciências naturais. Ocupa uma posição intermediária entre a biologia e a geologia, empregando métodos de pesquisa próprios de ambas e inclusive de outras ciências que aparentemente não se relacionam diretamente com o assunto, como é o caso da química, da física e da matemática.
A paleontologia se divide em várias disciplinas, em função da aplicação dos dados obtidos:
  • A paleontologia taxonômica: Estabelece a classificação sistemática dos fósseis, incluindo-os em diferentes categorias taxonômicas ou criando novas categorias, no caso de o grupo não ter representantes na Era atual.
  • A paleoecologia: Estuda as relações dos organismos com o seu hábitat. Reconstrói o ambiente em que viveram e determina as condições de formação dos estratos rochosos nos quais foram encontrados.
  • A paleobiologia: Estuda as características fisiológicas e morfológicas dos fósseis.
  • A paleontologia evolutiva: Estabelece as relações filogenéticas entre os organismos fósseis, e entre estes e os seres vivos atuais.
  • A biostratigrafia: Estudo e classificação dos estratos rochosos a partir dos fósseis existentes.
  • A paleobiogeografia: Determina a distribuição dos fósseis sobre a superfície terrestre.
Métodos de estudo
Os fósseis costumam ser encontrados nas rochas sedimentares e, em menor proporção, nas metamórficas de baixo grau e entre cinzas vulcânicas. Para realizar um estudo paleontológico, é necessário seguir um procedimento que começa com a coleta de material fóssil e o seu posterior estudo e classificação em laboratório. Em função desse estudo, seja ele bioestratigráfico, paleoecológico ou evolutivo, realizam-se análises que possibilitam obter informação de caráter cronológico, batimétrico, climático ou filogenético, entre outros.
Obtenção de amostras
Antes da coleta dos fósseis, o paleontólogo determina a jazida arqueológica que se quer estudar do ponto de vista geográfico e geológico.
Na jazida, o geólogo deve tomar notas, que lhe servirão para determinar o meio e o modo de vida do objeto de estudo. Antes de extrair os fósseis, é necessário indicar em que posição eles se encontram em relação à sucessão estratigráfica do afloramento — (massa rochosa que aparece na superfície da terra por processos naturais ou artificiais) —, se apresentam orientação, a frequência de exemplares e o estado geral de sua conservação, entre outras observações.
Finalmente, a amostragem pode ser realizada de diferentes maneiras em função do tipo de material em que se encontra o fóssil e das características morfológicas do mesmo.
Preparação em laboratório
No laboratório, com ajuda de instrumentos, os fósseis são limpos e restaurados. Tratando-se de microfósseis de rochas duras, ou de fósseis cuja microestrutura seja desconhecida, o material é cortado em lâminas finas para a sua análise por meio do microscópio. A microscopia eletrônica permite o estudo detalhado de muitos fósseis.
Identificação dos fósseis
Cada fóssil se classifica segundo as características observadas, sendo inserido em uma determinada categoria taxonômica. O objetivo da taxonomia é classificar cada fóssil em um determinado grupo de seres vivos, em função das suas características morfológicas. Dividem-se em reinos, filos, classes, ordens, famílias, gêneros e espécies. A classificação costuma ser representada pela construção de árvores filogenéticas. As árvores são representadas por meio de diagramas, em que um dos eixos é a distância estratigráfica, e o outro, o grau de parentesco. As linhas filogenéticas representam, portanto, linhas evolutivas que evidenciam as relações de ascendência e descendência entre os organismos ou seus grupos.
A fossilização
O termo fossilização indica o conjunto de processos que permitiram a conservação dos restos de animais e vegetais no interior das rochas.
A formação de jazidas fossilíferas depende da interação dos fenômenos biológicos e geológicos. Em relação aos primeiros, deve-se destacar que apenas as partes esqueléticas duras (esqueletos e exoesqueletos) são conservadas . Por isso, as formas larvares e juvenis normalmente não fazem parte do registro fóssil, e os fósseis de larvas ou medusas são muito raros. Entre os fatores geológicos, a velocidade da deposição é extremamente importante, dado que uma forte cobertura sedimentar possibilita o isolamento do organismo da ação destrutiva dos agentes atmosféricos.
Outros fatores que influenciam a conservação dos organismos, às vezes favorecendo-a e outras vezes dificultando-a, são a natureza dos sedimentos (ácidos ou básicos), os processos diagenéticos e, posteriormente, os fenômenos tectônicos e metamórficos, que na maioria das vezes destroem os fósseis depositados nas rochas.
Processos que limitam a quantidade de organismos mortos que se fossilizam. Os fósseis não são uma amostra representativa das comunidades de organismos que viveram no passado, pois a maioria dos seus representantes é destruída antes de se transformar em pedra.

Processos de fossilização mais comuns
A fossilização pode-se produzir por diferentes processos, muitas vezes difíceis de definir. Os mais importantes são:
  • Conservação do mineral original: ocorre sem a alteração da composição química das partes esqueléticas. Esse fenômeno só ocorre quando se produz uma escassa circulação de água através dos poros do sedimento no qual se encontrava o organismo.
  • Mineralização: pode ocorrer de diferentes maneiras. Uma é o preenchimento de espaços vazios que tenham sido antes ocupados por matéria orgânica ou por partes duras que foram dissolvidas. Outra se baseia na substituição do mineral original, molécula a molécula, de forma muito lenta. Um tipo especial de mineralização por substituição é a recristalização.
  • Carbonização: dá-se nos organismos vegetais. Por permanecerem enterrados em meios anaeróbios, ocorre um aumento de temperatura e pressão. Nessa situação, o elemento vivo pode perder seus elementos mais voláteis, tais como o oxigênio, o hidrogênio e o nitrogênio, tendo como consequência o aumento de carbono. A fase inicial deste processo contém a presença de linhito e a final, grafite.
  • Formação de moldes: Algumas vezes é possível a conservação dos moldes interno e externo que tenham sofrido dissolução durante o enterramento. O molde interno preserva-se pela introdução de material sedimentário e/ou pela precipitação química de um cimento enquanto o externo deixa à mostra a forma externa do organismo, que permanece preservada graças ao sedimento circulante uma vez que desaparecem as partes duras por dissolução.
  • Incrustação: este tipo de fossilização ocorre quando se obtém um molde externo graças à precipitação de calcita ao redor do organismo, fenômeno que se dá em águas ricas em carbonato de cálcio.
Os fósseis
Os fósseis podem ser formados predominantemente por carbonato de cálcio, silício e fosfato de cálcio, e, excepcionalmente, por pirita e carbono. O carbonato de cálcio faz parte dos foraminíferos, corais, braquiópodes, moluscos e equinodermos. O silício em forma de opala constitui o exosqueleto de alguns foraminíferos e de muitas esponjas. O fosfato de cálcio é encontrado em alguns braquiópodes e nos ossos dos vertebrados.
As pegadas deixadas pelos animais, constituem um tipo particular de fósseis. Este tipo de fóssil é conhecido por icnofóssil. Os mais conhecidos são os dos dinossauros.
Reinos Monera, Protista e Fungi
O reino Monera representa a primeira fase do processo de evolução dos seres vivos. As espécies mais antigas datam do período Pré-Cambriano, cuja antiguidade vai de 4,6 bilhões a cerca de 570 milhões de anos. Esse reino é formado por organismos muito simples. São arqueobactérias, bactérias e cianobactérias (algas azuis) constituídos todos por uma única célula procarionte.
A principal característica do reino Protista é que seus representantes são formados por células eucariotas. É um reino com seres muito diversos, tanto em dimensões como em modos de vida, com um registro fóssil de 900 milhões de anos.
Foram obtidos fósseis de fungos do Paleozoico, mas especula-se que sua aparição remonte ao Pré-Câmbrico.
Vegetais
Os organismos do reino vegetal apresentam mais dificuldades de fossilização que os organismos do reino animal. Mesmo assim, as partes dos vegetais que contêm camadas celulósicas mais espessas têm maior facilidade de se fossilizarem.
No caso dos musgos, a sua representação nos registros fósseis é muito escassa, mas de grande importância, pois são os principais componentes de determinadas turfeiras quaternárias.
As pteridófitas ou samambaias são plantas que não têm flores nem sementes. A importância das samambaias reside no fato de serem as primeiras plantas terrestres a aparecerem no Siluriano que mantiveram espécies na atualidade. Existem numerosas samambaias fósseis, entre as quais se destacam os gêneros Calamopheton e o Cladoxelon.
Durante o Paleozoico, as pteridófitas apresentaram grandes formas arborescentes que povoaram regiões litorâneas, chegando mesmo a constituir extensas áreas de floresta. Hoje em dia, as espécies existentes são plantas herbáceas de pequenas dimensões. Entre estas samambaias fósseis mais abundantes, encontram-se as Calamites e a Annularia.
As gimnospermas são as plantas que se reproduzem por meio das suas sementes, que se encontram descobertas. Apareceram no final do período Carbonífero, com formas que apresentavam traços comuns com as atuais araucárias. Entre os gêneros de coníferas fósseis destacam-se os Cordaites. As cicadofilicales fósseis mais comuns pertencem aos gêneros Bennettitales e Wielandiella.
As angiospermas são plantas que têm sementes e flores. As sementes encontram-se fortemente protegidas, o que explica a sua resistência e adaptação a circunstâncias adversas. Essas plantas apareceram no Cretáceo inferior e alcançaram o seu máximo desenvolvimento durante o Cretáceo superior. O aparecimento desse tipo de plantas substituiu alguns dos tipos anteriores, como as pteridófitas e as coníferas. Atualmente predominam na vegetação terrestre.
Animais
São organismos heterotróficos pluricelulares cujas células se organizam em tecidos. Trata-se do grupo mais diversificado do ponto de vista morfológico.
Invertebrados
Os primeiros invertebrados datam do final do Pré-Cambriano, ainda que seja difícil indicar com precisão a origem de cada grupo. No início do Cambriano, a maior parte dos grupos já estava representada:
  • Os arqueociatos: organismos marinhos, próximos das esponjas, normalmente solitários, que viviam em zonas de águas pouco profundas. Desenvolveram esqueletos de composição calcária e de forma cônica, com um par de paredes porosas dispostas de forma concêntrica e unidas por septos horizontais. Chegaram a formar recifes calcários ao associarem-se às algas. Apareceram no Cambriano inferior e extinguiram-se no Cambriano superior.
  • Os poríferos ou esponjas: são seres aquáticos muito primitivos e fixos que habitam um substrato. Podem-se apresentar isolados ou em grupos. Os poríferos marinhos encontram-se tanto em regiões próximas do litoral como em grandes profundidades. Possuem um esqueleto interno que pode ser formado por um material de natureza córnea ou por espículas calcárias. São conhecidos desde o Cambriano.
  • Os cnidários ou celenterados: são animais aquáticos que vivem isoladamente ou em colônias. Podem-se apresentar com dois tipos de formas: pólipo e medusa. O pólipo é a forma mais simples e primitiva, de hábitat bentônico. Em contrapartida, a medusa tem vida livre e é nectônica. São conhecidos desde o Pré-Cambriano superior, mas dessa época se conservam poucos vestígios, pois esses seres não possuem esqueleto. No Ordoviciano aparecem os primeiros grupos de esqueleto duro, e a partir daí aumenta notavelmente o seu número nos registros fósseis. De uma perspectiva paleontológica, alguns corais têm particular importância, pois desenvolvem grandes recifes, alguns dos quais se conservaram em estado fóssil.
  • Os briozoários: a maior parte destes organismos vive nos oceanos, distribuída desde as regiões costeiras da plataforma continental até as grandes profundidades marinhas. São tipicamente coloniais. Têm tamanho reduzido, com um diâmetro de 0,5 mm, aproximadamente, e cada indivíduo ocupa uma pequena célula da colônia. Apareceram no período Ordoviciano e em algumas épocas foram muito numerosos.
  • Os braquiópodes: : são animais marinhos que possuem uma concha constituída por duas valvas: a valva peduncular e a braquial. Essas valvas normalmente são diferentes e apresentam um aspecto semelhante às costelas. Apareceram no Cambriano e em maior quantidade durante todo o Paleozoico e o Mesozoico. No Cenozóico, começaram a diminuir e, atualmente, é um grupo com poucos representantes. O gênero Lingula sobrevive desde o Cambriano.
  • Os moluscos: são dos invertebrados mais importantes no que se refere à quantidade de registros fósseis. A sua abundância deve-se à facilidade com que preservam as suas valvas. A sua presença em ambientes díspares permitiu que fossem usados como indicadores paleoecológicos. Desse modo, encontram-se tanto em ambientes terrestres como aquáticos e, dentro destes, tanto em águas-doces como nas salgadas. Nas regiões marinhas localizam-se não só nas proximidades do litoral como em áreas de grande profundidade. Os moluscos dividem-se em três classes: gastrópodes, bivalves e cefalópodes. Os gastrópodes são moluscos que podem não ter simetria bilateral. Podem ser encontrados em meios aquáticos, tanto marinhos quanto de água-doce, e terrestres. São conhecidos desde o período Cambriano até a atualidade. Os bivalves são organismos exclusivamente aquáticos, que apresentam uma concha formada por duas valvas articuladas. A grande maioria deles tem simetria bilateral. Da mesma forma que os gastrópodes, os bivalves apareceram no Cambriano e perduram até a atualidade. Os cefalópodes são conhecidos desde o Cambriano. O grande número de registros fósseis confere-lhes uma importância significativa, no entanto, na atualidade não são muito abundantes.
  • Os equinodermos: filo de animais marinhos que em casos excepcionais podem se adaptar a águas salobras. Em estado larval são pelágicos, enquanto em estado adulto são bênticos, fixos ou móveis. Possuem um endoesqueleto de origem dérmica que pode ser contínuo ou descontínuo. Os representantes mais antigos desse grupo datam do período Cambriano. Durante o Paleozoico, determinados grupos atingiram o seu auge para, em seguida, sofrerem um acentuado declínio. Na atualidade, persistem predominantemente outros grupos, entre os quais se destacam os ouriços e as estrelas-do-mar.
  • Os artrópodes: trata-se de um tipo que, embora na atualidade possua o maior número de espécies, apresenta um registro fóssil muito limitado. Alguns grupos têm um especial interesse sob uma perspectiva estratigráfica e ecológica. Os artrópodes apresentam um exoesqueleto quitinoso muito resistente. São conhecidos desde o final do Pré-Cambriano até a atualidade. Os trilobitas e os ostracodes são dois dos grupos fósseis mais representativos. Os trilobitas desenvolveram-se exclusivamente no Paleozoico e, por isso, são fósseis que servem como guias para a caracterização das etapas geológicas.
Grupos de animais representativos das três eras geológicas mais recentes da história da Terra. Até o aparecimento dos peixes, no Siluriano, o Paleozoico foi dominado pelos invertebrados marinhos. A era Mesozoica foi a era dos grandes répteis, e a era Cenozoica, a dos mamíferos.

Vertebrados
Os vertebrados pertencem ao filo dos cordados. São animais constituídos por um esqueleto interno ósseo e cartilaginoso, que é formado por uma coluna vertebral que protege um cordão nervoso dorsal.
Os restos fósseis mais abundantes correspondem a partes ósseas soltas, como dentes e elementos córneos, entre outros. Os primeiros vertebrados conhecidos apareceram no Ordoviciano.
  • Peixes: entre os peixes detaca-se a classe dos osteíctes, cujos representantes possuem esqueleto ossificado, diferenciando-se assim dos condrictes, que possuem esqueleto cartilaginoso. A importância dos primeiros reside no fato de serem os antecessores dos anfíbios e dos vertebrados terrestres. Os primeiros peixes apareceram no Ordoviciano.
  • Anfíbios: os anfíbios foram os primeiros vertebrados que se aventuraram a viver fora da água, ainda que a sua adaptação não tenha sido completa. Apareceram no Devoniano superior e os primeiros grupos extinguiram-se no Triásico.
  • Répteis: os répteis evoluíram a partir dos anfíbios. O seu desenvolvimento, desde o Paleozoico superior e durante todo o Mesozoico, foi muito grande, pois adaptaram-se a todos os ambientes, desde os marinhos até os continentais, sendo conhecidos, inclusive, répteis voadores.
  • Aves: as aves, devido à sua delicada estrutura óssea, não são muito abundantes nos registros fósseis. Archaeopterex lithographica é a ave mais antiga que se conhece (Jurássico superior). As semelhanças que essa ave mais antiga apresenta com as atuais, e também com os répteis, fazem com que esta espécie seja considerada a ligação entre eles, o que demonstra que as aves procedem da evolução de certos répteis.
  • Mamíferos: são os vertebrados mais evoluídos, cujos primeiros representantes datam do Triásico. Poucos grupos conseguiram transpor o período Mesozoico e chegar ao Cenozoico. Durante o Eoceno, ocorreu um brusco aumento na quantidade de mamíferos. A partir de então, começaram a diversificar-se e ocuparam todos os ambientes, aquáticos terrestres e até mesmo aéreos.
Icnofósseis
A paleoicnologia é o ramo da paleontologia que se dedica ao estudo das estruturas resultantes das atividades dos seres vivos, como pegadas, sulcos, perfurações ou escavações.
Existem diferentes formas de estudo e classificação dos icnofósseis: quanto à morfologia, ao tipo de atividade que os originou ou à filogenia do organismo responsável por estas pegadas. Segundo sua morfologia, as pegadas recebem uma nomenclatura parataxonômica limitada ao nível de gênero, ou seja, apenas se atribui a elas um nome para distinguir o tipo de pegada, sem indicar o organismo que a produziu. A classificação em função do tipo de organismo que criou o icnofóssil é muito complexa em função, normalmente, da escassez de evidências que indiquem a que grupo pertence.
Paleoecologia
Uma das aplicações mais atuais da paleontologia é a obtenção de dados paleoecológicos das diferentes Eras geológicas. O primeiro problema que surge em um estudo paleoecológico é a análise dos sedimentos em que se encontram os fósseis. Neste sentido, a sedimentologia é muito útil. Outro aspecto que se deve considerar ao realizar reconstruções paleoecológicas é que alguns organismos não se encontram incluídos nos sedimentos com os quais estavam associados, mas, em algumas ocasiões, podem ter sido transportados para longe do seu hábitat natural. Por isso podem estar associados a outros organismos, com os quais não guardam nenhum tipo de relação.
O termo biocenose indica todos os organismos que vivem em um determinado ambiente; enquanto a tanatocenose se refere ao conjunto de fósseis que se encontram em um sedimento em um determinado lugar. Portanto, a tanatocenose pode englobar, além dos seres autóctones, outros que não pertençam a um determinado hábitat, mas ao qual foram transportados.

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