Fósseis (Paleontologia)

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 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.