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Paleontologia


 Evolução

Além de desempenhar importante papel na reconstituição da história da Terra, a paleontologia também forneceu elementos corroboradores da teoria da evolução. Posteriormente, os dados colhidos em pesquisas paleontológicas ajudaram os geólogos a localizar jazidas de petróleo e gás natural, pois esses combustíveis fósseis freqüentemente ocorrem associados a vestígios de formas antigas de vida.
Paleontologia é a ciência que estuda o passado geológico e envolve a análise de fósseis vegetais e animais, inclusive aqueles de tamanho microscópico preservados dentro de rochas. Seu estudo abrange todos os aspectos da biologia de antigas formas de vida: forma e estrutura, padrões de evolução, relação taxonômica com as atuais espécies vivas, distribuição geográfica e inter-relações com o meio ambiente.
Há uma relação de interdependência entre a paleontologia e a estratigrafia e a geologia histórica, pois os fósseis constituem um meio de identificar e correlacionar estratos sedimentares. Entre os métodos de trabalho da paleontologia está a biometria (estatística aplicada à biologia), capaz de fornecer uma descrição estatística das formas de organismos e de expressar quantitativamente suas relações taxonômicas.


Histórico

Os fósseis eram conhecidos já na antiguidade e deles se ocuparam figuras como Aristóteles, para o qual eram formas espontâneas criadas pela natureza, e mais tarde Leonardo da Vinci. Para explicar sua existência, outros autores recorreram a fenômenos sobrenaturais, a sinais causados na Terra por fenômenos meteorológicos, como raios etc. O primeiro a utilizar o termo fóssil foi o alemão Georg Bauer, mais conhecido como Georgius Agricola, no século XVI.
Com o desenvolvimento das ciências naturais, um número crescente de cientistas, entre os quais se destaca Georges Cuvier, começou a se interessar pelo estudo desses valiosos vestígios de vida de outras épocas. A sistematização das escavações e a descoberta de novos restos, tanto vegetais quanto animais, junto com o estudo comparativo da série de estratos em distintas áreas geográficas, estabeleceram as bases de uma nova ciência, a paleontologia, de importância capital na história da biologia. De especial relevância para o conhecimento da história da vida no passado foram os trabalhos de cientistas como o francês Alcides Dessalines d"Orbigny e o britânico Richard Owen, entre outros. Em meados do século XIX, Owen estudou os restos, encontrados décadas antes, de vertebrados gigantescos aos quais deu o nome de dinossauros.
Desde então houve vários avanços no campo das ciências geológicas. O aperfeiçoamento das técnicas de pesquisa e a elaboração de métodos que tornaram possível a datação precisa de exemplares fósseis e do material estratigráfico a eles associados permitiram ao homem obter, nos tempos modernos, conhecimento detalhado da evolução da vida sobre a Terra ao longo de milhões de anos.


Ramos e princípios gerais

Numerosas são as ciências auxiliares que de seus respectivos campos de estudos contribuem para compor o grande mosaico de conhecimento com dados sobre a vida ao longo do tempo geológico. A paleontologia utiliza, além disso, dados e princípios fornecidos pelas disciplinas científicas em que se divide, como a paleozoologia, que se ocupa dos estudos dos animais extintos; a paleobotânica, que faz o mesmo em relação às plantas; a paleobiogeografia, que analisa a distribuição dos seres vivos em épocas passadas; a paleoecologia, estudo das condições ambientais; e até mesmo a paleoetologia, conjunto de princípios gerais sobre o comportamento animal de espécies desaparecidas sob as condições ecológicas existentes em tempos remotos. Outros ramos auxiliares de grande importância são a estratigrafia, estudo geológico da disposição dos estratos sedimentares para o conhecimento da flora e da fauna antigas; a paleogeografia, à qual compete o estudo da distribuição de terras e mares, de barreiras geográficas e de pontes de união entre os continentes no passado; e o paleomagnetismo, análise das variações do campo magnético terrestre.
Ao longo da evolução da Terra, as camadas de sedimentos se depositaram de modo horizontal umas sobre as outras, de maneira que as mais profundas são as mais antigas e as mais superficiais as mais recentes, o que fornece um sistema de relativa ordenação cronológica. A datação absoluta de cada camada ou estrato geológico é feita mediante a utilização de métodos baseados no cálculo da vida de certos elementos radiativos. Isótopos radioativos são formas de um mesmo elemento químico que diferem em seu peso atômico e, dentre eles, o mais usado para datação é o carbono 14 (14C). Fórmulas matemáticas relacionam o tempo de desintegração dos isótopos radioativos com a quantidade de tais isótopos presente num certo resíduo de matéria orgânica. Pode-se assim determinar com grande confiabilidade a idade das amostras (com idade de 500 a 500.000 anos no caso do carbono 14). Há possibilidade de terem ocorrido dobramentos, rupturas, inversões nos terrenos etc. que alteram ou mascaram a disposição dos estratos, mas esses fenômenos podem ser deduzidos por análise comparativa.
Os estratos formam séries, ou grupos de camadas com características definidas, no interior das quais estão incluídas formas fósseis que ficaram sepultadas ao mesmo tempo que se constituíram os sedimentos, o que permite concluir que são do mesmo período destes. Entre tais restos destacam-se os chamados fósseis característicos, grupos de organismos de características peculiares e de fácil identificação que viveram numa época bem definida e que se acham ligados apenas a certos estratos, razão pela qual são excelentes indicadores do período a que correspondem esses sedimentos.
Outro princípio estratigráfico fundamental é o de correlação de fauna, segundo o qual vários estratos que apresentam o mesmo conteúdo em fósseis têm a mesma idade. Entre os órgãos e sistemas de um ser vivo ocorre uma íntima inter-relação. Assim, a descoberta de uma extremidade ossificada só tem sentido no contexto orgânico de uma estrutura dotada de esqueleto e cujas partes apresentam certa disposição anatômica. Isso permite ao paleontólogo estabelecer a organização de um animal ou planta a partir de um determinado órgão ou parte do corpo. Esse é o princípio de correlação orgânica que tornou possível a reconstrução de exemplares vegetais ou da fauna dos quais só se conheciam alguns poucos detalhes, se bem que muito significativos e semelhantes aos que podem ser estudados na atualidade em seres vivos e configurados num padrão típico.
Além desses princípios enunciados, há uma série de leis de caráter empírico de grande utilidade, como a que afirma que as diferenças existentes entre as formas fósseis e as vivas estão em proporção direta com a antiguidade das primeiras, o que é válido para grupos que apresentam grande variabilidade. Há outros, como os moluscos nautilídeos e os peixes celacantos, que permaneceram com suas formas quase invariáveis pelo espaço de milhões de anos. Outra lei é a que estabelece que os organismos mais complexos são relativamente mais recentes que os mais simples.


Panorama da história da vida sobre a Terra

Calcula-se a idade da Terra em quatro bilhões de anos, dos quais a maior parte, cerca de 3,4 bilhões, corresponde à era pré-cambriana. Datam dessa era poucos vestígios paleontológicos, devido às grandes convulsões que caracterizaram os primeiros tempos da formação do planeta e as rudimentares formas de vida existentes naquela época. Os restos fósseis se limitam a certos invertebrados e vegetais marinhos, e as amostras, após o aperfeiçoamento dos métodos de estudo nas últimas décadas, se ampliaram a microorganismos como as bactérias, cujas membranas celulares e protoplasmas se conservaram em alguns materiais geológicos.
A era paleozóica ou primária se prolongou desde cerca de 570 milhões de anos atrás até 245 milhões, aproximadamente. No primeiro período dessa era, o cambriano, os continentes formavam dois blocos: um constituído pela península arábica, Índia, Austrália, Antártica, África e América do Sul, e outro formado pela maior parte da Eurásia, América do Norte e Groenlândia. A vida diversificou-se lentamente no mar, tanto em seus níveis mais elementares (algas cianofíceas e protozoários radiolários e foraminíferos), como nos grupos pluricelulares de certa complexidade (equinodermos, crustáceos, moluscos gastrópodes e trilobitas).
No período seguinte, o ordoviciano, surgiram os primeiros vertebrados, os peixes com couraça, destituídos de mandíbulas (agnatos) e dotados de placas externas de grande dureza que protegiam a superfície de seus corpos. Mais tarde, no siluriano, esses peixes se difundiram pelos cursos dos rios, enquanto nos oceanos registrava-se uma notável expansão dos moluscos nautilídeos, providos de uma concha em espiral. Os vegetais iniciaram sua expansão por terra firme em forma de criptógamos vasculares e os animais fizeram o mesmo por meio do grande grupo dos artrópodes (dotados de patas articuladas), sobretudo os miriápodes e os escorpiões.

Já no devoniano, ocorreu uma enorme expansão das formações de coral nos mares quentes e se desenvolveram os primeiros peixes dotados de mandíbulas e cobertos de placas ósseas, os chamados placodermos, e uma série de anfíbios de características primitivas, o que supõe o início da ocupação terrestre por parte dos vertebrados. Nesse período surgiram as primeiras florestas formadas por vegetais vasculares inferiores. Foi no período seguinte, contudo, o carbonífero, assim chamado pela abundância de restos carbonizados presentes nos depósitos daquela época, que as massas florestais, compostas fundamentalmente de plantas criptogâmicas gigantes e grandes licopódios e eqüissetáceas, cobriram os continentes.
O último período do paleozóico, o permiano, foi testemunha do desaparecimento de grande número de grupos de animais, entre os quais os trilobitas, em conseqüência de uma série de mudanças ambientais e climáticas. Os anfíbios e os répteis, por sua vez, começaram a evoluir para formas de grandes dimensões.

A era mesozóica teve início há aproximadamente 245 milhões de anos e terminou há 66,4 milhões. Durante o primeiro dos três períodos que abrange, o triásico, expandiram-se as plantas gimnospermas, em especial as coníferas, semelhantes aos pinhos dos tempos modernos. A fauna marinha se enriqueceu com a aparição de novos grupos de moluscos, como os amonites, de concha espiralada, e os belemnites, de maiores dimensões. Os répteis iniciaram sua era de maior expansão e surgiram os dinossauros, que experimentaram uma rápida e notável evolução no período seguinte, o jurássico, para desaparecer no cretáceo devido a causas ainda desconhecidas, embora existam inúmeras hipóteses para explicar o fenômeno. Desenvolveram-se as primeiras aves, com características de répteis e dotadas de dentes, como o Archaeopteryx, os mamíferos, de início de pequeno porte, e os angiospermas. Data da era mesozóica o aparecimento do oceano Atlântico, primeiramente ao sul, depois ao norte, devido à expansão dos fundos oceânicos.
No primeiro dos dois períodos da era cenozóica, o terciário, que abrange desde 66,4 milhões até 1,6 milhão de anos atrás, os continentes, que na era anterior haviam formado cinco grandes blocos -- América do Norte e Groenlândia num só bloco; a Europa, isolada; China e Sibéria ao norte; África, América do Sul, Austrália e Índia ao sul --, assumiram progressivamente sua atual configuração. Os mares esfriaram no paleoceno (primeira época do período terciário), as coníferas e as palmeiras se multiplicaram e os mamíferos substituíram os grandes répteis no domínio da Terra. Na época seguinte, o eoceno, desenvolveram-se todos os grandes grupos conhecidos de mamíferos e no oligoceno se formaram, em virtude de uma série de dobramentos, grandes cordilheiras como as dos Pireneus, dos Alpes, dos Andes e do Himalaia, que constituíram barreiras formidáveis à expansão de muitas espécies.

Os grandes mamíferos, como o dinotério ou o mastodonte, alcançaram notável desenvolvimento no mioceno, se estenderam por novas regiões no plioceno e se extinguiram no período seguinte, o quaternário, devido a mudanças climáticas produzidas sobretudo no hemisfério norte com a chegada das glaciações. Esses períodos de resfriamento, nos quais o gelo cobriu grande parte da Eurásia e da América do Norte, determinaram a adaptação de muitos grupos de mamíferos e assim surgiram o megatério, o mamute, o rinoceronte com lã, o urso das cavernas etc., especialmente dotados para sobreviver em climas frios.
No período quaternário, iniciado há 1,6 milhão de anos, surgiu o homem, primeiramente em suas formas pré-hominídeas, como o Australopithecus, e depois com formas mais evoluídas, como o Homo habilis, até chegar ao estágio atual.