Fósseis: Formação, Classificação E Importância Paleoecológica

FÓSSEIS: FORMAÇÃO, CLASSIFICAÇÃO E

IMPORTÂNCIA PALEONTOLÓGICA

Carlos Henrique de Oliveira Filipe

chfilipe@click21.com.br

2008

RESUMO: A vida surgiu há aproximadamente 3,8 bilhões de anos e, desde então, restos de animais e vegetais ou evidências de suas atividades ficaram preservados nas rochas. Estes restos e evidências são denominados fósseis e constituem o estudo da Paleontologia. Somente restos ou vestígios de organismos com mais de um milhão de anos (1Ma) são considerados fósseis. Após a morte dos organismos, no ciclo natural da vida, as partes moles entram em processo de decomposição devido à ação das bactérias, e as partes duras ficam sujeitas às condições ambientais, culminando com sua destruição total. A fossilização representa a quebra deste ciclo e, portanto, deve ser sempre vista como um fenômeno excepcional. No decorrer do tempo geológico, apenas uma percentagem ínfima das espécies que um dia habitaram a biosfera terrestre preservou-se nas rochas. Muitas espécies surgiram e desapareceram sem deixar vestígios, existindo portando muitos hiatos no registro paleontológico.

Palavras-chave: Decomposição; Excepcionalidade; Fósseis; Fossilização; Paleoinferências;

O QUE SÃO FÓSSEIS

A vida surgiu há aproximadamente 3,8 bilhões de anos e, desde então, restos de animais e vegetais ou evidências de suas atividades ficaram preservados nas rochas. Estes restos e evidências são denominados fósseis e constituem o estudo da Paleontologia. A história dos fósseis é também a história da migração dos continentes (paleogeografia), das mudanças climáticas (paleoclimatologia), das extinções em massa e das modificações ocorridas na fauna e flora ao longo do tempo geológico (CASSAB, 2004).

Somente restos ou vestígios de organismos com mais de um milhão de anos (1Ma) são considerados fósseis. Esse tempo, calculado pela ultima glaciação, é a duração estimada para a época geológica em curso: o Holoceno ou Recente. Não é imprescindível que o organismo fossilizado seja um ser extinto. Muitos animais e vegetais que vivem nos dias de hoje são encontrados no registro fossilífero. Alguns grupos sofreram poucas modificações ao longo do tempo geológico, e há formas conhecidas desde o Paleozóico. São denominados fósseis-vivos ou formas-relíquias, e como exemplos podemos citar o Ginkgo biloba, Lingula sp., Limulus sp. e Latimeria chalumnae (celacanto) (CASSAB, 2004).

Quando os restos ou vestígios possuem menos de um milhão de anos, são denominados subfósseis. São encontrados alguns exemplos na literatura, como um bisão preservado em turfeira e um homem antigo, mumificado, em depósitos de caverna. Encaixam-se neste caso os sambaquis, acúmulos de conchas, ossos e carvão resultantes da atividade humana, muito freqüentes no litoral brasileiro (CASSAB, 2004).

São utilizados ainda os termos dubiofósseis (estruturas que podem ser de origem orgânica, mas cuja natureza ainda não foi comprovada) e pseudofósseis (estruturas comprovadamente inorgânicas que se assemelham a organismos, tais como os dendritos de pirolusita (óxido de manganês), cujo hábito cristalino lembra impressões de um vegetal) (CASSAB, 2004).

O início do documentário fossilífero bem representado coincide com o desenvolvimento, no Cambriano, de esqueletos mineralizados maiores e mais resistentes nos invertebrados marinhos (CASSAB, 2004). Já o registro fóssil Pré-Cambriano, de rochas mais antigas, é bastante escasso, se o compararmos ao apresentado por sedimentos mais recentes. Essa escassez se justifica pela ação de processos metamórficos e erosivos. No Brasil, o Pré-Cambriano é pouco estudado, apesar dessas rochas ocuparem mais de 60% da área do País (LIMA, 1989).

FORMAÇÃO E PRESERVAÇÃO DOS FÓSSEIS

A fossilização de um organismo é resultante da ação de um conjunto de processos químicos, físicos e biológicos que atuam no ambiente deposicional. Têm mais chances de serem preservados aqueles organismos que possuem partes biomineralizadas por carbonatos, fosfatos e silicatos ou constituídos por materiais orgânicos resistentes, como a quitina e a celulose. Mesmo assim, ocorrem no registro geológico muitas preservações excepcionais de partes moles (CASSAB, 2004).

Após a morte dos organismos, no ciclo natural da vida, as partes moles entram em processo de decomposição devido à ação das bactérias, e as partes duras ficam sujeitas às condições ambientais, culminando com sua destruição total. A fossilização representa a quebra deste ciclo e, portanto, deve ser sempre vista como um fenômeno excepcional. No decorrer do tempo geológico, apenas uma percentagem ínfima das espécies que um dia habitaram a biosfera terrestre preservou-se nas rochas. Muitas espécies surgiram e desapareceram sem deixar vestígios, existindo portando muitos hiatos no registro paleontológico (CASSAB, 2004).

Vários fatores atuam na preservação dos indivíduos e favorecem a fossilização. O soterramento rápido após a morte, a ausência de decomposição bacteriológica, a composição química e estrutural do esqueleto, o modo de vida, as condições químicas que imperam no meio, são alguns desses fatores, cujo somatório determinará o modo de fossilização. Mesmo depois dos fosseis já estarem formados, outros fatores concorrem para sua destruição nas rochas, como águas percolantes, agentes erosivos, vulcanismo, eventos tectônicos e metamorfismo. As rochas onde os fosseis são encontrados indicam as condições que prevaleceram no ambiente onde esses organismos viviam ou para o qual seus restos foram transportados (CASSAB, 2004).

Peculiaridades químicas e fatores físicos, juntos, são responsáveis pela preservação e integridade do espécime fóssil. Os principais são: distância do transporte, tempo de flutuação, taxa de deterioração, taxa de mineralização e taxa de sedimentação (MARTINS-NETO & GALLEGO, 2006).

A distância do transporte depende de peculiaridades na variação de possibilidades do fluxo da água e velocidade do vento. Igualmente, atuam a carga do fluxo, topografia do terreno, inclinação, barreiras, vegetação e taxa de precipitação (MARTINS-NETO & GALLEGO, 2006).

O tempo de flutuação depende de características peculiares de matérias contidas na água: concentração salina, quantidade de O₂, resistência exterior, densidade, pH, temperatura, profundidade, tamanho, presença de minerais e fragmentos. Paralelamente, o tempo de flutuação depende da conveniência do organismo: se ele é duro, leve, pontiagudo, plano, delicado, grande, pequeno, e especialmente se ele está vivo ou morto (MARTINS-NETO & GALLEGO, 2006).

A taxa de deterioração depende de características peculiares presentes na água: quantidade de microorganismos, presença ou ausência de anoxia no fundo, ausência ou presença e quantidade de minerais específicos no corpo d'água, e sobre ele (MARTINS-NETO & GALLEGO, 2006).

O tempo de flutuação, combinado com a distância do transporte, produz um produto final: o fóssil coletado, dessa forma reduzindo-o a seis variáveis: fóssil completamente articulado; semi-articulado; totalmente desarticulado; completamente fragmentado; semi-fragmentado e totalmente desarticulado. Uma espécie totalmente articulada implica que a distância do transporte foi mínima (mesmo terrestre) ou rápida (mesmo aérea), dessa forma impedindo ou iniciando o processo de transporte por abrasão (MARTINS-NETO & GALLEGO, 2006).

A seqüência ou ordem de desarticulação é um importante fator na análise da historia tafonômica (tafonomia: tafos=sepultamento; nomos=leis) de um vertebrado, porque fornece subsídios importantes para o entendimento dos processos e eventos ocorridos no pós-morte/pré-soterramento. Nos vertebrados, a seqüência de desarticulação é determinada pelo tipo de articulação do elemento ósseo no esqueleto. Sob condições de clima úmido ou em ambiente marinho, a desarticulação se inicia com a desconexão do crânio, devido à alta mobilidade da junção atlas-áxis, seguindo a desarticulação dos membros e da coluna vertebral caudal. Por último, há a desarticulação da coluna vertebral dorsal-sacral. Em vertebrados terrestres, sob clima árido, essa seqüência é prejudicada pela mumificação (preservação parcial das partes moles por desidratação) das carcaças. Fatores adicionais, como a ação de necrófagos e, no caso de vertebrados terrestres, o pisoteio (trampling) podem contribuir para a desarticulação esquelética (SIMÕES & HOLZ, 2004).

TIPOS DE FOSSILIZAÇÃO

Os fosseis podem se preservar de diferentes modos, dependendo dos fatores e das substancias químicas que atuaram após a morte do organismo. Podem-se reunir os tipos de fossilização em dois grandes grupos: Restos e Vestígios.

1. Restos: na maioria das vezes, consistem nas partes mais resistentes dos organismos, tais como conchas, ossos e dentes, denominadas partes duras. Com a evolução dos conhecimentos, tem-se descoberto, no registro fossilífero, muitas partes moles preservadas, como vísceras, pele, músculos e vasos sangüíneos, que tem contribuído para um melhor conhecimento da anatomia e fisiologia dos organismos fósseis (CASSAB, 2004).

As partes duras, devido à sua natureza, têm mais chances de se fossilizarem. Sua composição pode ser de sílica (SiO₂), bastante resistente às intempéries, como as espículas de algumas esponjas; de carbonato de cálcio (CaCO₃) sob a forma de calcita ou aragonita, das quais são constituídas as placas esqueléticas de equinodermas e conchas de moluscos; de quitina, um polissacarídeo complexo, menos durável do que a maioria dos esqueletos minerais e que compõe o exoesqueleto dos insetos. Mesmo nas rochas mais antigas, são encontradas muitas partes duras que se conservaram sem alterações na sua composição química original. Algumas conchas de moluscos ainda apresentavam traços de sua cor original e com o nacarado perfeito. Devido ao alto grau de intemperismo que atua nas rochas, essas ocorrências no Brasil são raras, mas foram encontradas conchas de gastrópodes cretáceos da bacia do Sergipe que apresentam a coloração original (CASSAB, 2004). Podem ser preservados através de vários processos, tais como:

• CARBONIZAÇÃO OU INCARBONIZAÇÃO: é um processo onde ocorre a perda gradual dos elementos voláteis da matéria orgânica ( oxigênio, nitrogênio e hidrogênio), onde estes são liberados, ficando apenas uma pelicula de carbono. Esse tipo de fossilização ocorre com maior freqüência nas estruturas constituídas por lignina, celulose, quitina e queratina. Apesar das alterações ocorridas na composição química original, muitas vezes a microestrutura fica preservada, permitindo o estudo da anatomia dos vegetais fosseis.
• INCRUSTAÇÃO: as substancias transportadas pela água cristalizaram-se na superfície da estrutura, revestindo-a por completo, preservando asssim a parte dura. Esse é o processo de fossilização que ocorre geralmente com organismos mortos em ou transportados para cavernas. Os animais morrem, a parte orgânica desaparece e então os ossos são incrustados de carbonato de cálcio. Além da calcita, outras substancias podem participar desse processo, como a pirita e a sílica.
• PERMINERALIZAÇÃO: é um tipo de fossilização bastante freqüente. Ocorre quando um mineral preenche os poros, canículas ou cavidades existentes no organismo. Os ossos e troncos de árvores são bastante porosos e bastante suscetíveis a essa forma de preservação. As substancias minerais, como o carbonato de cálcio e a sílica, que são capazes de serem carreadas pela água, penetram nas cavidades lentamente, permitindo muitas vezes que a estrutura original seja preservada.
• SUBSTITUIÇÃO: é um processo de fossilização que ocorre quando, por exemplo, o carbonato de cálcio que constitui as conchas é substituída por sílica, pirita ou limonita, e até mesmo por um novo carbonato de cálcio. Nesses casos, os fosseis são replicas das conchas primitivas. Quando esse processo é muito lento, detalhes das estruturas dos tecidos podem ficar preservados.
• RECRISTALIZAÇÃO: ocorre quando há modificações na estrutura cristalina do mineral original, e a composição química permanece a mesma. Um exemplo é a conversão da aragonita das conchas de moluscos em calcita; a mudança no arranjo cristalino da calcita, de micro para macrocristalina; da opala, amorfa, para calcedônia, criptocristalina. Sempre que ocorre recristalização, há a destruição das microestruturas (CASSAB, 2004).

A presença de partes moles é um evento extraordinário. Após a morte, esses organismos entram rapidamente em processo de decomposição, e dependendo do ambiente, raramente se conservam. Plantas e animais de florestas tropicais, por exemplo, decompõe-se com tanta rapidez, devido à grande quantidade de água e oxigênio disponível no ambiente, que somente em condições muito especiais, como um soterramento rápido, esses organismos podem se fossilizar. Águas ricas em cálcio neutralizam os ácidos dentro dos sedimentos, permitindo que partes moles, como pele, músculos e órgãos internos de vertebrados permaneçam intactos. Alguns exemplos de preservação de partes moles são:

- as ocorrências de nódulos de âmbar contendo insetos, aracnídeos, rãs e outros organismos. O âmbar é uma resina fóssil, proveniente de varias espécies de gimnospermas e angiospermas, encontradas em grande quantidade nos terrenos terciários na costa sul do Báltico e na Republica Dominicana (FILIPE & MARTINS-NETO, 2008);

- as condições glaciais na Sibéria e no Alasca possibilitaram a preservação de mamutes lanosos e rinocerontes. Esses animais permaneceram congelados desde a última glaciação do Pleistoceno (45 000 anos) e muitos deles ainda apresentam a pele e os músculos em perfeito estado. Seus conteúdos estomacais estavam intactos e com isso foi possível conhecer os vegetais de que eles se alimentam;

- fósseis de preguiças com as partes moles preservadas por dessecação foram encontrados em terrenos pleistocênicos da Patagônia. Este tipo de fossilização ocorre em locais de clima seco e árido onde, após a morte, o animal desidrata rapidamente, ficando protegido do ataque de bactérias. Esse processo de fossilização por desidratação é denominada por alguns autores de mumificação. Outros empregam também essa denominação para os organismos que se preservaram inteiramente, como os mamutes congelados e os insetos conservados em âmbar;

- mamutes lanosos e rinocerontes pleistocênicos conservaram-se em ozocerite, uma parafina natural ou cera fóssil, na região da Galícia, na Espanha;

- vários mamíferos pleistocênicos extintos foram encontrados em lagoas asfálticas nos Estados Unidos e na Polônia. A turfa e o alcatrão, com suas propriedades anti-sépticas impediram o processo de decomposição, possibilitando a fossilização (CASSAB, 2004).

A preservação de partes moles está mais freqüentemente associada à mineralização dos carbonatos, e em menor escala a de sulfetos e fosfatos. Um exemplo é o calcário litográfico do Jurássico da Alemanha, onde o fóssil Archaeopteryx foi encontrado. Outro exemplo de partes moles fosfatizadas é o de lulas do Jurássico da Inglaterra, trilobitas com apêndices completos encontrados no Cambriano da Suécia e cefalópodes do devoniano da Alemanha, que tiveram partes moles inteiramente piritizadas. Entre os melhores casos de fossilização de tecidos está o Folhelho Burgess, Columbia Britânica (Canadá), onde vários organismos marinhos como algas, esponjas, animais vermiformes e artrópodes ficaram preservados. Outro bom exemplo são organismos da Fauna de Ediacara (Colinas Ediacara, sul da Austrália): esses organismos eram desprovidos de carapaça ou elementos mineralizados, mas eram suficientemente rígidos para deixarem moldes e contramoldes bem preservados em siltitos e arenitos finos. No Brasil, os fósseis da Formação Santana, Cretáceo da bacia do Araripe, apresentam uma numerosa e diversificada fauna de vertebrados, com dominância de peixes, além de vegetais, insetos e outros grupos encontrados em nódulos calcários (CASSAB, 2004).

2. Vestígios: são evidências da existência dos organismos ou de suas atividades. Os animais e vegetais que deram origem aos fósseis não se preservaram. Como exemplo tem-se o soterramento de uma concha. Durante esse soterramento, suas cavidades internas são preenchidas pelos sedimentos circundantes. Com o decorrer do tempo, eles são dissolvidos pelas águas percolantes, restando somente o espaço que era ocupado anteriormente pela concha. Ficaram formadas duas impressões, o molde externo, que é a moldagem da superfície externa e o molde interno, que revela a morfologia ou estrutura interna do organismo ou parte dele. Se o espaço formado for posteriormente preenchido por outro mineral, formou-se uma réplica do original, denominado contramolde (CASSAB, 2004).

Asas de insetos, folhas de vegetais e outros similares compostos de quitina ou celulose, podem ficar impressos nas rochas. São considerados como positivas quando estão em alto-relevo e negativas, em baixo-relevo. Vestígios de atividades vitais são freqüentes no registro sedimentar e sua presença nos sedimentos contribui para inferências paleoambientais. Esses fósseis são denominados icnofósseis, e os mais freqüentes são as pistas, tubos ou sulcos produzidos por invertebrados, resultantes de deslocamento no substrato, e as pegadas deixadas por vertebrados nos sedimentos inconsolidados. Há também testemunhos de outras atividades biológicas, como nutrição e reprodução. É difícil reconhecer os autores destas marcas, pois em geral eles não se fossilizam (CASSAB, 2004).

Com relação às atividades de nutrição, os mais encontrados são excrementos fossilizados, denominados de coprólitos. Podem ser produzidos por vertebrados ou invertebrados. Seixos, denominados de gastrólitos, são interpretados como as pedrinhas que as aves e alguns répteis têm no aparelho digestivo para auxiliar a digestão. Ovos fossilizados, principalmente de répteis, também têm sido encontrados com freqüência. Há ainda outros vestígios menos comuns, mas bastante interessantes, como as marcas de dentada de répteis em conchas de cefalópodes e de mamíferos sobre ossos; sulcos feitos nas rochas pelos bicos de aves; ninhos fossilizados; regurgitos de aves de rapina contendo dentes e ossos de micromamíferos (CASSAB, 2004).

Vestígios também foram verificados em Ediacara. Pela primeira vez surgiram marcas nos sedimentos, seguramente feitas por animais diferentes dos preservados como elementos da Fauna de Ediacara. Quase todos esses icnofósseis são traços horizontais e pouquíssimos penetram mais do que superficialmente nos sedimentos (CASSAB, 2004).

CLASSIFICAÇÃO DOS FÓSSEIS

Fósseis – restos ou vestígios de organismos com mais de 1.000.000 de anos;

Subfóseis – restos ou vestígios de organismos com menos de 1.000.000 de anos;

Dubiofósseis – estruturas que podem ser de origem orgânica, mas cuja natureza ainda não foi comprovada;

Pseudofósseis – estruturas comprovadamente inorgânicas, que se assemelham a organismos (CASSAB, 2004).

Icnofóssil – é o resultado da atividade de um organismo, que pode vir a ser preservado em um sedimento, rocha ou corpo fóssil (CARVALHO & FERNANDES, 2004);

Estromatólito – estruturas biossedimentadas formadas através de atividades microbianas (cianobactérias, algas, fungos) nos ambientes aquáticos. São produtos de atividade biológica de microorganismos, sendo mais próximos aos icnofósseis do que aos fósseis verdadeiros (SRIVASTAVA, 2004);

Âmbar – substancias resinosas produzidas pro angiospermas e gimnospermas, que em contato com o ar sofrem polimerização e endurecem. São produzidas como uma forma de proteção à ação de fungos, bactérias, insetos e outros organismos que possam causar danos em seus tecidos. A produção de substâncias resinosas pelos vegetais remonta ao Paleozóico, tendo sido detectado em gimnospermas do Carbonífero (FILIPE & MARTINS-NETO, 2008);

Fósseis Químicos – designa compostos químicos da geosfera, cuja estrutura básica sugere uma ligação com conhecidos produtos naturais da biosfera. Utiliza-se também o termo "biomarcadores" para designar os fósseis químicos. Os mais estudados são os hidrocarbonetos e, entre eles, os alcanos, hidrocarbonetos aromáticos e seus produtos não-saturados (RODRIGUES, 2004);

Microfósseis – restos fossilizados de organismos invisíveis a olho nu. Encontram-se nesse grupo alguns protistas (nanofósseis calcários foraminíferos, radiolários, diatomáceas, e dinoflagelados), artrópodes (ostracodes e conchostráceos), esporos e grãos de pólen (VILELA, 2004);

Palinomorfos – organismos fósseis encontrados nos resíduos insolúveis, resultantes de tratamentos físicos e químicos às rochas sedimentares, tais como os pólens, esporos, acritarcos e quitinozoários. Alguns autores englobam ainda algas, dinoflagelados e foraminíferos plactônicos (BARTH, 2004).

Todas as informações contidas nesta obra são de responsabilidade do autor.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

BARTH, O.M.. 2004. Palinologia.In: Carvalho, I.S.. (ed). Paleontologia. Vol 1. Rio de Janeiro: Interciência – cap 24, p. 369-379.

CARVALHO, I.S.; FERNANDES, A.C.S.. 2004. Icnofósseis.In: Carvalho, I.S.. (ed). Paleontologia. Vol 1. Rio de Janeiro: Interciência – cap 10, p. 143-169.

CASSAB, R.C.T.. 2004. Objetivos e Princípios. In: Carvalho, I.S.. (ed). Paleontologia. Vol 1. Rio de Janeiro: Interciência – cap 1, p. 3-11.

FILIPE, C.H.O.; MARTINS-NETO, R.G.. 2008. O âmbar como instrumento para inferências paleoecológicas. Disponível em: <http://www.portalbiologia.com.br/biologia>. Acessado em 11 Jul. 2008.

LIMA, M.R.. 1989. Fósseis do Brasil. Editora da Universidade de São Paulo. São Paulo.

MARTINS-NETO, R. G; GALLEGO, O. F.. 2006. "Death Behaviour" (Thanatoethology new term and concept): A Taphonomic Analysis providing possible paleoethologic inferences – special cases from Arthropods of the Santana Formation (Lower Cretaceous, Northeast Brazil). Geociências, v. 25, n. 2, p. 241-254.

RODRIGUES, R.. 2004. Fósseis Químicos.In: Carvalho, I.S.. (ed). Paleontologia. Vol 1. Rio de Janeiro: Interciência – cap 13, p. 207-219.

SIMÕES, M.G.; HOLZ, M.. 2004. Tafonomia: Processos e Ambientes de Fossilização. In: Carvalho, I.S.. (ed). Paleontologia. Vol 1. Rio de Janeiro: Interciência – cap 3, p. 19-45.

SRIVASTAVA, N.K..2004. Estromatólitos. In: Carvalho, I.S.. (ed). Paleontologia. Vol 1. Rio de Janeiro: Interciência – cap 11, p. 171-195.

VILELA, C.G.. 2004. Foraminíferos. In: Carvalho, I.S.. (ed). Paleontologia. Vol 1. Rio de Janeiro: Interciência – cap 17, p. 269-283.