Fóssil
Um fóssil (do latim clássico fossilis, lit. 'obtido por escavação') é qualquer resto preservado, impressão ou vestígio de qualquer coisa viva de um idade geológica passada. Exemplos incluem ossos, conchas, exoesqueletos, marcas de pedra de animais ou micróbios, objetos preservados em âmbar, cabelos, madeira petrificada e restos de DNA. A totalidade dos fósseis é conhecida como registro fóssil.
Paleontologia é o estudo dos fósseis: sua idade, método de formação e significado evolutivo. Os espécimes são geralmente considerados fósseis se tiverem mais de 10.000 anos de idade. Os fósseis mais antigos têm cerca de 3,48 bilhões de anos a 4,1 bilhões de anos. A observação no século XIX de que certos fósseis estavam associados a certos estratos rochosos levou ao reconhecimento de uma escala de tempo geológica e das idades relativas de diferentes fósseis. O desenvolvimento de técnicas de datação radiométrica no início do século 20 permitiu aos cientistas medir quantitativamente as idades absolutas das rochas e dos fósseis que elas hospedam.
Existem muitos processos que levam à fossilização, incluindo permineralização, moldes e moldes, mineralização autigênica, substituição e recristalização, adpressão, carbonização e bioimuração.
Os fósseis variam em tamanho, de bactérias de um micrômetro (1 µm) a dinossauros e árvores, com muitos metros de comprimento e pesando muitas toneladas. Um fóssil normalmente preserva apenas uma parte do organismo falecido, geralmente aquela parte que foi parcialmente mineralizada durante a vida, como ossos e dentes de vertebrados ou exoesqueletos quitinosos ou calcários de invertebrados. Os fósseis também podem consistir nas marcas deixadas pelo organismo enquanto ele estava vivo, como rastros de animais ou fezes (coprolitos). Esses tipos de fósseis são chamados de vestígios fósseis ou icnofósseis, em oposição a fósseis corporais. Alguns fósseis são bioquímicos e são chamados de quimiofósseis ou bioassinaturas.
Confiabilidade
Embora o registro fóssil esteja incompleto, numerosos estudos demonstraram que há informações suficientes disponíveis para nos dar uma boa compreensão do padrão de diversificação da vida na Terra. Além disso, o registro pode prever e preencher lacunas, como a descoberta de Tiktaalik no Ártico do Canadá.
Processos de fossilização
O processo de fossilização varia de acordo com o tipo de tecido e as condições externas:
Permineralização
A permineralização é um processo de fossilização que ocorre quando um organismo é enterrado. Os espaços vazios dentro de um organismo (espaços preenchidos com líquido ou gás durante a vida) são preenchidos com águas subterrâneas ricas em minerais. Os minerais precipitam-se das águas subterrâneas, ocupando os espaços vazios. Esse processo pode ocorrer em espaços muito pequenos, como dentro da parede celular de uma célula vegetal. A permineralização em pequena escala pode produzir fósseis muito detalhados. Para que ocorra a permineralização, o organismo deve ficar coberto por sedimentos logo após a morte, caso contrário, os restos mortais são destruídos por necrófagos ou decomposição. O grau em que os restos são deteriorados quando cobertos determina os detalhes posteriores do fóssil. Alguns fósseis consistem apenas em restos de esqueletos ou dentes; outros fósseis contêm vestígios de pele, penas ou mesmo tecidos moles. Esta é uma forma de diagênese.
Fundos e moldes
Em alguns casos, os restos originais do organismo se dissolvem completamente ou são destruídos. O buraco restante em forma de organismo na rocha é chamado de molde externo. Se esse vazio for posteriormente preenchido com sedimentos, o molde resultante se parecerá com a aparência do organismo. Um endocast, ou mofo interno, é o resultado de sedimentos que preenchem o interior de um organismo, como o interior de um bivalve ou caracol ou a cavidade de um crânio. Endocasts às vezes são denominados Steinkerns, especialmente quando os bivalves são preservados dessa maneira.
Mineralização autigênica
Esta é uma forma especial de moldagem e formação de moldes. Se a química estiver certa, o organismo (ou fragmento de organismo) pode atuar como um núcleo para a precipitação de minerais como a siderita, resultando na formação de um nódulo ao seu redor. Se isso acontecer rapidamente antes da deterioração significativa do tecido orgânico, detalhes morfológicos tridimensionais muito finos podem ser preservados. Nódulos dos leitos fósseis de Carbonífero Mazon Creek de Illinois, EUA, estão entre os exemplos mais bem documentados de tal mineralização.
Substituição e recristalização
A substituição ocorre quando a casca, osso ou outro tecido é substituído por outro mineral. Em alguns casos, a substituição mineral da casca original ocorre tão gradualmente e em escalas tão finas que as características microestruturais são preservadas, apesar da perda total do material original. Diz-se que uma concha é recristalizada quando os compostos do esqueleto original ainda estão presentes, mas em uma forma cristalina diferente, como de aragonita a calcita.
Adpressão (compressão-impressão)
Fósseis de compressão, como os de samambaias fósseis, são o resultado da redução química das moléculas orgânicas complexas que compõem os tecidos do organismo. Neste caso, o fóssil consiste em material original, embora em estado geoquimicamente alterado. Essa mudança química é uma expressão da diagênese. Muitas vezes, o que resta é um filme carbonáceo conhecido como fitolei, caso em que o fóssil é conhecido como compressão. Frequentemente, porém, o fitolim é perdido e tudo o que resta é uma impressão do organismo na rocha - uma impressão fóssil. Em muitos casos, no entanto, compressões e impressões ocorrem juntas. Por exemplo, quando a rocha é quebrada, o fitolei geralmente fica preso a uma parte (compressão), enquanto a contraparte será apenas uma impressão. Por esta razão, um termo abrange os dois modos de preservação: adpressão.
Preservação de tecido mole, celular e molecular
Devido à sua antiguidade, uma exceção inesperada à alteração dos tecidos de um organismo por redução química das moléculas orgânicas complexas durante a fossilização foi a descoberta de tecidos moles em fósseis de dinossauros, incluindo vasos sanguíneos, e o isolamento de proteínas e evidências de fragmentos de DNA. Em 2014, Mary Schweitzer e seus colegas relataram a presença de partículas de ferro (goethita-aFeO(OH)) associadas a tecidos moles recuperados de fósseis de dinossauros. Com base em vários experimentos que estudaram a interação do ferro na hemoglobina com o tecido dos vasos sanguíneos, eles propuseram que a solução de hipóxia associada à quelação de ferro aumenta a estabilidade e a preservação de tecidos moles e fornece a base para uma explicação para a preservação imprevista de tecidos moles fósseis. No entanto, um estudo um pouco mais antigo, baseado em oito táxons que vão do Devoniano ao Jurássico, descobriu que fibrilas razoavelmente bem preservadas que provavelmente representam o colágeno foram preservadas em todos esses fósseis e que a qualidade da preservação dependia principalmente do arranjo do colágeno. fibras, com embalagem apertada favorecendo uma boa conservação. Parecia não haver correlação entre a idade geológica e a qualidade da preservação, dentro desse período.
Carbonização e coalificação
Os fósseis que são carbonizados ou coalificados consistem em restos orgânicos que foram reduzidos principalmente ao elemento químico carbono. Fósseis carbonizados consistem em uma película fina que forma uma silhueta do organismo original, e os restos orgânicos originais eram tipicamente tecidos moles. Fósseis coalificados consistem principalmente de carvão, e os restos orgânicos originais eram tipicamente de composição lenhosa.
Fóssil carbonizado de um possível leech do Silurian Waukesha Biota de Wisconsin.
Eixo parcialmente carbonificado (branch) de um licopod do Devonian de Wisconsin.
Bioimuração
A bioimuração ocorre quando um organismo esquelético cresce demais ou de outra forma inclui outro organismo, preservando o último, ou uma impressão dele, dentro do esqueleto. Geralmente é um organismo esquelético séssil, como um briozoário ou uma ostra, que cresce ao longo de um substrato, cobrindo outros esclerobiontes sésseis. Às vezes, o organismo bioimunizado tem corpo mole e é então preservado em relevo negativo como uma espécie de molde externo. Há também casos em que um organismo se instala em cima de um organismo esquelético vivo que cresce para cima, preservando o colono em seu esqueleto. A bioimuração é conhecida no registro fóssil do Ordoviciano ao Recente.
Tipos
Índice
Fósseis de índice (também conhecidos como fósseis guia, fósseis indicadores ou fósseis de zona) são fósseis usados para definir e identificar períodos geológicos (ou fases faunísticas). Eles trabalham com a premissa de que, embora diferentes sedimentos possam parecer diferentes dependendo das condições em que foram depositados, eles podem incluir restos de uma mesma espécie de fóssil. Quanto mais curta a espécie' intervalo de tempo, mais precisamente diferentes sedimentos podem ser correlacionados, e assim espécies em rápida evolução podem ser encontradas. os fósseis são particularmente valiosos. Os fósseis de melhor índice são comuns, fáceis de identificar em nível de espécie e têm uma ampla distribuição – caso contrário, a probabilidade de encontrar e reconhecer um nos dois sedimentos é baixa.
Rastrear
Os vestígios fósseis consistem principalmente em pegadas e tocas, mas também incluem coprólitos (fezes fósseis) e marcas deixadas pela alimentação. Os vestígios fósseis são particularmente significativos porque representam uma fonte de dados que não se limita a animais com partes duras facilmente fossilizáveis e refletem comportamentos animais. Muitos vestígios datam de muito antes dos fósseis de corpos de animais que se acredita serem capazes de produzi-los. Embora a atribuição exata de vestígios fósseis a seus criadores seja geralmente impossível, os vestígios podem, por exemplo, fornecer a evidência física mais antiga do aparecimento de animais moderadamente complexos (comparáveis às minhocas).
Os coprólitos são classificados como vestígios fósseis em oposição a fósseis corporais, pois fornecem evidências do comportamento do animal (neste caso, dieta) em vez da morfologia. Eles foram descritos pela primeira vez por William Buckland em 1829. Antes disso, eles eram conhecidos como "cones de abeto fósseis" e "pedras de bezoar." Eles servem a um propósito valioso na paleontologia porque fornecem evidências diretas da predação e dieta de organismos extintos. Os coprólitos podem variar em tamanho de alguns milímetros a mais de 60 centímetros.
Fósseis de rastreamento cambriano incluindo Rusophycus, feito por um trilobite
Uma coprolite de um dinossauro carnívoro encontrado no sudoeste Saskatchewan
Caminhos-de-ferro subaerciais ou quase terrestres (Climatização wilsoni) feito por um putativo, como um molusco em um apartamento de maré de Cambrian
Transitório
Um fóssil de transição é qualquer resto fossilizado de uma forma de vida que exibe características comuns a um grupo ancestral e seu grupo descendente derivado. Isso é especialmente importante quando o grupo descendente é nitidamente diferenciado pela anatomia geral e pelo modo de vida do grupo ancestral. Devido à incompletude do registro fóssil, geralmente não há como saber exatamente o quão próximo um fóssil de transição está do ponto de divergência. Esses fósseis servem como um lembrete de que as divisões taxonômicas são construções humanas que foram impostas em retrospectiva em um continuum de variação.
Microfósseis
Microfóssil é um termo descritivo aplicado a plantas e animais fossilizados cujo tamanho é igual ou inferior ao nível em que o fóssil pode ser analisado a olho nu. Um ponto de corte comumente aplicado entre "micro" e "macro" fósseis é de 1 mm. Os microfósseis podem ser organismos completos (ou quase completos) em si mesmos (como foraminíferos marinhos e cocolitóforos) ou partes componentes (como pequenos dentes ou esporos) de animais ou plantas maiores. Os microfósseis são de importância crítica como reservatório de informações paleoclimáticas e também são comumente usados por bioestratígrafos para auxiliar na correlação de unidades rochosas.
Resina
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A resina fóssil (coloquialmente chamada de âmbar) é um polímero natural encontrado em muitos tipos de estratos em todo o mundo, até mesmo no Ártico. A resina fóssil mais antiga data do Triássico, embora a maioria remonte ao Cenozóico. Acredita-se que a excreção da resina por certas plantas seja uma adaptação evolutiva para proteção contra insetos e para selar feridas. A resina fóssil geralmente contém outros fósseis chamados inclusões que foram capturados pela resina pegajosa. Estes incluem bactérias, fungos, outras plantas e animais. As inclusões de animais são geralmente pequenos invertebrados, predominantemente artrópodes, como insetos e aranhas, e apenas extremamente raramente um vertebrado, como um pequeno lagarto. A preservação de inclusões pode ser primorosa, incluindo pequenos fragmentos de DNA.
Derivado ou retrabalhado
Um derivado, retrabalhado ou remanié fossil é um fóssil encontrado na rocha que se acumulou significativamente mais tarde do que quando o animal ou planta fossilizada morreu. Fósseis retrabalhados são criados pela erosão, exumando (liberando) fósseis da formação rochosa em que foram originalmente depositados e sua redeposição em um depósito sedimentar mais jovem.
Madeira
A madeira fóssil é a madeira preservada no registro fóssil. A madeira é geralmente a parte de uma planta que é melhor preservada (e mais facilmente encontrada). A madeira fóssil pode ou não ser petrificada. A madeira fóssil pode ser a única parte da planta que foi preservada; portanto, tal madeira pode receber um tipo especial de nome botânico. Isso geralmente inclui "xylon" e um termo indicando sua suposta afinidade, como Araucarioxylon (madeira de Araucária ou algum gênero relacionado), Palmoxylon (madeira de palmeira indeterminada), ou Castanoxylon (madeira de chinkapin indeterminado).
Subfóssil
O termo subfóssil pode ser usado para se referir a restos, como ossos, ninhos ou depósitos fecais, cujo processo de fossilização não é completo, seja porque o tempo de vida do animal envolvido é muito curto (menos de 10.000 anos) ou porque as condições em que os restos mortais foram enterrados não eram ideais para a fossilização. Os subfósseis são freqüentemente encontrados em cavernas ou outros abrigos onde podem ser preservados por milhares de anos. A principal importância dos restos subfósseis vs. fósseis é que os primeiros contêm material orgânico, que pode ser usado para datação por radiocarbono ou extração e sequenciamento de DNA, proteínas ou outras biomoléculas. Além disso, as proporções de isótopos podem fornecer muitas informações sobre as condições ecológicas sob as quais os animais extintos viveram. Subfósseis são úteis para estudar a história evolutiva de um ambiente e podem ser importantes para estudos em paleoclimatologia.
Os subfósseis são freqüentemente encontrados em ambientes deposicionais, como sedimentos de lagos, sedimentos oceânicos e solos. Uma vez depositados, o intemperismo físico e químico pode alterar o estado de preservação, e pequenos subfósseis também podem ser ingeridos por organismos vivos. Restos subfósseis que datam do Mesozóico são excepcionalmente raros, geralmente em avançado estado de decomposição e, consequentemente, muito contestados. A grande maioria do material subfóssil vem de sedimentos quaternários, incluindo muitas cápsulas subfossilizadas de quironomídeos, carapaças de ostracode, diatomáceas e foraminíferos.
Para restos como conchas de moluscos, que frequentemente não mudam sua composição química ao longo do tempo geológico, e podem ocasionalmente até reter características como as marcas de cores originais por milhões de anos, o rótulo 'subfóssil' é aplicado a conchas que se acredita terem milhares de anos, mas são do Holoceno e, portanto, não são velhas o suficiente para serem da época do Pleistoceno.
Fósseis químicos
Fósseis químicos, ou quimiofósseis, são produtos químicos encontrados em rochas e combustíveis fósseis (petróleo, carvão e gás natural) que fornecem uma assinatura orgânica para a vida antiga. Fósseis moleculares e proporções de isótopos representam dois tipos de fósseis químicos. Os vestígios mais antigos de vida na Terra são fósseis desse tipo, incluindo anomalias de isótopos de carbono encontradas em zircões que indicam a existência de vida já há 4,1 bilhões de anos.
Namoro
Estimativa de datas
A paleontologia procura mapear como a vida evoluiu ao longo do tempo geológico. Um obstáculo substancial é a dificuldade de calcular as idades dos fósseis. Os leitos que preservam os fósseis normalmente carecem dos elementos radioativos necessários para a datação radiométrica. Essa técnica é nosso único meio de dar a rochas com mais de 50 milhões de anos uma idade absoluta e pode ter uma precisão de 0,5% ou mais. Embora a datação radiométrica exija um cuidadoso trabalho de laboratório, seu princípio básico é simples: as taxas nas quais vários elementos radioativos decaem são conhecidas e, portanto, a proporção do elemento radioativo para seus produtos de decaimento mostra há quanto tempo o elemento radioativo foi incorporado à rocha. Elementos radioativos são comuns apenas em rochas com origem vulcânica e, portanto, as únicas rochas com fósseis que podem ser datadas radiometricamente são camadas de cinzas vulcânicas, que podem fornecer terminais para os sedimentos intermediários.
Estratigrafia
Consequentemente, os paleontólogos confiam na estratigrafia para datar os fósseis. A estratigrafia é a ciência de decifrar o "bolo em camadas" esse é o registro sedimentar. As rochas normalmente formam camadas relativamente horizontais, com cada camada mais jovem que a que está abaixo dela. Se um fóssil for encontrado entre duas camadas cujas idades são conhecidas, afirma-se que a idade do fóssil está entre as duas idades conhecidas. Como as sequências rochosas não são contínuas, mas podem ser quebradas por falhas ou períodos de erosão, é muito difícil combinar leitos rochosos que não sejam diretamente adjacentes. No entanto, fósseis de espécies que sobreviveram por um tempo relativamente curto podem ser usados para combinar rochas isoladas: essa técnica é chamada de bioestratigrafia. Por exemplo, o conodonte Eoplacognathus pseudoplanus tem um curto alcance no período Ordoviciano Médio. Se as rochas de idade desconhecida tiverem vestígios de E. pseudoplanus, eles têm uma idade média do Ordoviciano. Esses fósseis de índice devem ser distintos, distribuídos globalmente e ocupar um curto intervalo de tempo para serem úteis. Resultados enganosos são produzidos se os fósseis de índice forem datados incorretamente. A estratigrafia e a bioestratigrafia podem, em geral, fornecer apenas datações relativas (A era anterior a B), o que geralmente é suficiente para estudar a evolução. No entanto, isso é difícil por alguns períodos de tempo, devido aos problemas envolvidos na correspondência de rochas da mesma idade entre os continentes. As relações da árvore genealógica também ajudam a restringir a data em que as linhagens apareceram pela primeira vez. Por exemplo, se os fósseis de B ou C datam de X milhões de anos atrás e a "árvore genealógica" diz que A foi um ancestral de B e C, então A deve ter evoluído antes.
Também é possível estimar há quanto tempo dois clados vivos divergiram, ou seja, aproximadamente há quanto tempo seu último ancestral comum deve ter vivido, assumindo que as mutações do DNA se acumulam a uma taxa constante. Esses "relógios moleculares", no entanto, são falíveis e fornecem apenas tempo aproximado: por exemplo, eles não são suficientemente precisos e confiáveis para estimar quando os grupos que aparecem na explosão cambriana evoluíram pela primeira vez, e as estimativas produzidas por diferentes técnicas podem variar por um fator de dois.
Limitações
Os organismos raramente são preservados como fósseis nas melhores circunstâncias, e apenas uma fração desses fósseis foi descoberta. Isso é ilustrado pelo fato de que o número de espécies conhecidas por meio do registro fóssil é inferior a 5% do número de espécies vivas conhecidas, sugerindo que o número de espécies conhecidas por meio de fósseis deve ser muito inferior a 1% de todas as espécies que existem. já viveram. Devido às raras e especializadas circunstâncias necessárias para a fossilização de uma estrutura biológica, pode-se esperar que apenas uma pequena porcentagem de formas de vida seja representada nas descobertas, e cada descoberta representa apenas um instantâneo do processo de evolução. A própria transição só pode ser ilustrada e corroborada por fósseis transicionais, que nunca demonstrarão um ponto intermediário exato.
O registro fóssil é fortemente inclinado para organismos com partes duras, deixando a maioria dos grupos de organismos de corpo mole com pouco ou nenhum papel. Está repleta de moluscos, vertebrados, equinodermos, braquiópodes e alguns grupos de artrópodes.
Sites
Lagerstätten
Sítios de fósseis com preservação excepcional - às vezes incluindo tecidos moles preservados - são conhecidos como Lagerstätten - alemão para "locais de armazenamento". Essas formações podem ter resultado do enterro da carcaça em um ambiente anóxico com bactérias mínimas, retardando assim a decomposição. Lagerstätten abrange o tempo geológico desde o período Cambriano até o presente. Em todo o mundo, alguns dos melhores exemplos de fossilização quase perfeita são os xistos cambrianos de Maotianshan e Burgess Shale, os Devonianos Hunsrück Slates, o calcário jurássico Solnhofen e as localidades carboníferas de Mazon Creek.
Estromatólitos
Estromatólitos são estruturas acrecionárias em camadas formadas em águas rasas pelo aprisionamento, ligação e cimentação de grãos sedimentares por biofilmes de microorganismos, especialmente cianobactérias. Os estromatólitos fornecem alguns dos registros fósseis mais antigos da vida na Terra, datando de mais de 3,5 bilhões de anos atrás.
Os estromatólitos eram muito mais abundantes nos tempos pré-cambrianos. Enquanto se presume que restos fósseis arqueanos mais antigos sejam colônias de cianobactérias, fósseis mais jovens (isto é, proterozóicos) podem ser formas primordiais das clorofitas eucarióticas (isto é, algas verdes). Um gênero de estromatólito muito comum no registro geológico é Collenia. O estromatólito mais antigo de origem microbiana confirmada data de 2,724 bilhões de anos atrás.
Uma descoberta de 2009 fornece fortes evidências de estromatólitos microbianos que remontam a 3,45 bilhões de anos.
Os estromatólitos são um dos principais constituintes do registro fóssil nos primeiros 3,5 bilhões de anos da vida, atingindo o pico há cerca de 1,25 bilhão de anos. Posteriormente, eles diminuíram em abundância e diversidade, que no início do Cambriano haviam caído para 20% de seu pico. A explicação mais amplamente apoiada é que os construtores de estromatólitos foram vítimas de criaturas que pastam (a revolução do substrato cambriano), o que implica que organismos suficientemente complexos eram comuns há mais de 1 bilhão de anos.
A conexão entre a abundância de grazer e estromatólito está bem documentada na radiação evolutiva do Ordoviciano mais jovem; a abundância de estromatólitos também aumentou depois que as extinções do final do Ordoviciano e do final do Permiano dizimaram os animais marinhos, voltando aos níveis anteriores à medida que os animais marinhos se recuperavam. Flutuações na população e diversidade de metazoários podem não ter sido o único fator na redução da abundância de estromatólitos. Fatores como a química do ambiente podem ter sido responsáveis pelas mudanças.
Embora as próprias cianobactérias procarióticas se reproduzam assexuadamente através da divisão celular, elas foram fundamentais para preparar o ambiente para o desenvolvimento evolutivo de organismos eucarióticos mais complexos. Acredita-se que as cianobactérias (assim como as gamaproteobactérias extremófilas) sejam as principais responsáveis pelo aumento da quantidade de oxigênio na atmosfera primitiva da Terra por meio de sua fotossíntese contínua. As cianobactérias usam água, dióxido de carbono e luz solar para criar seus alimentos. Uma camada de muco geralmente se forma sobre tapetes de células cianobacterianas. Nos tapetes microbianos modernos, detritos do habitat circundante podem ficar presos no muco, que pode ser cimentado pelo carbonato de cálcio para formar finas laminações de calcário. Essas laminações podem acumular ao longo do tempo, resultando no padrão de bandas comum aos estromatólitos. A morfologia domal dos estromatólitos biológicos é o resultado do crescimento vertical necessário para a infiltração contínua da luz solar nos organismos para a fotossíntese. Estruturas de crescimento esférico em camadas denominadas oncolitos são semelhantes aos estromatólitos e também são conhecidas do registro fóssil. Os trombólitos são estruturas coaguladas mal laminadas ou não laminadas formadas por cianobactérias comuns no registro fóssil e em sedimentos modernos.
A área do Zebra River Canyon da plataforma Kubis nas profundamente dissecadas Montanhas Zaris do sudoeste da Namíbia fornece um exemplo extremamente bem exposto dos recifes de trombolito-estromatólito-metazoário que se desenvolveram durante o período Proterozóico, os estromatólitos aqui sendo melhor desenvolvidos em updip locais sob condições de maiores velocidades de corrente e maior afluxo de sedimentos.
Astrobiologia
Tem sido sugerido que os biominerais podem ser importantes indicadores de vida extraterrestre e, portanto, podem desempenhar um papel importante na busca de vida passada ou presente no planeta Marte. Além disso, acredita-se que componentes orgânicos (bioassinaturas) frequentemente associados a biominerais desempenhem papéis cruciais nas reações pré-bióticas e bióticas.
Em 24 de janeiro de 2014, a NASA informou que os estudos atuais dos rovers Curiosity e Opportunity em Marte agora estarão procurando evidências de vida antiga, incluindo uma biosfera baseada em microorganismos autotróficos, quimiotróficos e/ou quimiolitoautotróficos, bem como água antiga, incluindo ambientes flúvio-lacustres (planícies relacionadas com antigos rios ou lagos) que podem ter sido habitáveis. A busca por evidências de habitabilidade, tafonomia (relacionada a fósseis) e carbono orgânico no planeta Marte é agora um objetivo primário da NASA.
Pseudofósseis
Pseudofósseis são padrões visuais em rochas produzidos por processos geológicos em vez de processos biológicos. Eles podem ser facilmente confundidos com fósseis reais. Alguns pseudofósseis, como cristais de dendritos geológicos, são formados por fissuras naturais na rocha que são preenchidas por minerais percolados. Outros tipos de pseudofósseis são minério de rim (formas redondas em minério de ferro) e ágatas de musgo, que se parecem com musgo ou folhas de plantas. As concreções, nódulos esféricos ou ovóides encontrados em alguns estratos sedimentares, já foram consideradas ovos de dinossauros e muitas vezes também são confundidas com fósseis.
História do estudo dos fósseis
A coleta de fósseis remonta pelo menos ao início da história registrada. Os próprios fósseis são referidos como o registro fóssil. O registro fóssil foi uma das primeiras fontes de dados subjacentes ao estudo da evolução e continua a ser relevante para a história da vida na Terra. Os paleontólogos examinam o registro fóssil para entender o processo de evolução e a forma como determinadas espécies evoluíram.
Civilizações antigas
Os fósseis têm sido visíveis e comuns durante a maior parte da história natural e, portanto, a interação humana documentada com eles remonta à história registrada ou antes.
Existem muitos exemplos de facas de pedra paleolíticas na Europa, com fósseis de equinodermos colocados precisamente no punho, remontando ao Homo heidelbergensis e aos neandertais. Esses povos antigos também perfuraram buracos no centro dessas conchas fósseis redondas, aparentemente usando-as como contas para colares.
Os antigos egípcios reuniam fósseis de espécies que se assemelhavam aos ossos das espécies modernas que eles adoravam. O deus Set foi associado ao hipopótamo, portanto ossos fossilizados de espécies semelhantes a hipopótamos foram mantidos nos templos dessa divindade. Conchas fósseis de ouriço-do-mar com cinco raios foram associadas à divindade Sopdu, a Estrela da Manhã, equivalente a Vênus na mitologia romana.
Os fósseis parecem ter contribuído diretamente para a mitologia de muitas civilizações, incluindo os antigos gregos. O historiador grego clássico Herodotos escreveu sobre uma área perto de Hiperbórea onde grifos protegiam tesouros de ouro. De fato, havia mineração de ouro naquela região aproximada, onde crânios bicudos de Protoceratops eram comuns como fósseis.
Um estudioso grego posterior, Aristóteles, acabou percebendo que os fósseis de conchas das rochas eram semelhantes aos encontrados na praia, indicando que os fósseis já foram animais vivos. Ele já os havia explicado em termos de exalações vaporosas, que o polímata persa Avicena modificou na teoria de fluidos petrificantes (succus lapidificatus). O reconhecimento de conchas fósseis como originárias do mar foi construído no século XIV por Alberto da Saxônia e aceito de alguma forma pela maioria dos naturalistas no século XVI.
O naturalista romano Plínio, o Velho, escreveu sobre as "pedras da língua", que ele chamou de glossopetra. Estes eram dentes fósseis de tubarão, considerados por algumas culturas clássicas como línguas de pessoas ou cobras. Ele também escreveu sobre os chifres de Amon, que são fósseis de amonitas, de onde o grupo de primos-polvo com casca extrai seu nome moderno. Plínio também faz uma das referências anteriores conhecidas a toadstones, pensado até o século 18 para ser uma cura mágica para o veneno originário das cabeças dos sapos, mas que são dentes fósseis de Lepidotes, um raio cretáceo. peixes com barbatanas.
Acredita-se que as tribos das planícies da América do Norte tenham fósseis associados de forma semelhante, como os muitos fósseis intactos de pterossauros naturalmente expostos na região, com sua própria mitologia do Thunderbird.
Não existe tal conexão mitológica direta conhecida da África pré-histórica, mas há evidências consideráveis de tribos lá escavando e movendo fósseis para locais cerimoniais, aparentemente tratando-os com alguma reverência.
No Japão, fósseis de dentes de tubarão foram associados ao mítico tengu, que se acredita serem as garras afiadas da criatura, documentadas algum tempo depois do século VIII dC.
Na China medieval, os ossos fósseis de mamíferos antigos, incluindo Homo erectus, eram frequentemente confundidos com "ossos de dragão" e usado como remédio e afrodisíaco. Além disso, alguns desses ossos fósseis são coletados como "arte" por estudiosos, que deixaram inscrições em vários artefatos, indicando a época em que foram adicionados a uma coleção. Um bom exemplo é o famoso estudioso Huang Tingjian da Dinastia Song durante o século 11, que manteve um fóssil de concha específico com seu próprio poema gravado nele. Em seus Dream Pool Essays publicado em 1088, Shen Kuo, funcionário da dinastia Song, estudioso chinês, levantou a hipótese de que fósseis marinhos encontrados em um estrato geológico de montanhas localizadas a centenas de quilômetros do Oceano Pacífico eram evidências de que um litoral pré-histórico havia uma vez existiu lá e mudou ao longo dos séculos. Sua observação de bambus petrificados na zona climática seca do norte do que é hoje Yan'an, província de Shaanxi, na China, o levou a apresentar ideias iniciais de mudança climática gradual devido ao bambu crescer naturalmente em áreas de clima mais úmido.
Na cristandade medieval, criaturas marinhas fossilizadas nas encostas das montanhas eram vistas como prova do dilúvio bíblico da Arca de Noé. Depois de observar a existência de conchas nas montanhas, o antigo filósofo grego Xenófanes (c. 570 – 478 AC) especulou que o mundo já foi inundado em uma grande inundação que enterrou as criaturas vivas na lama seca.
Em 1027, o persa Avicena explicou a origem dos fósseis. pedra em O Livro da Cura:
Se o que se diz sobre a petrifação de animais e plantas é verdade, a causa deste (fenômeno) é uma poderosa virtude mineralizadora e petrificante que surge em certos pontos pedregosos, ou emana repentinamente da terra durante terremoto e subsidências, e petrifica o que entra em contato com ele. Na verdade, a petrifação dos corpos das plantas e dos animais não é mais extraordinária do que a transformação das águas.
Desde o século 13 até os dias atuais, os estudiosos apontaram que os crânios fósseis de Deinotherium giganteum, encontrados em Creta e na Grécia, podem ter sido interpretados como sendo os crânios dos ciclopes da mitologia grega, e são possivelmente a origem de aquele mito grego. Seus crânios parecem ter um único orifício para os olhos na frente, assim como seus primos elefantes modernos, embora na verdade seja a abertura de seu tronco.
Na mitologia nórdica, as conchas dos equinodermos (o botão redondo de cinco partes que sobrou de um ouriço-do-mar) foram associadas ao deus Thor, não apenas sendo incorporadas em trovões, representações do martelo de Thor e subsequentes em forma de martelo cruzes quando o cristianismo foi adotado, mas também mantidos em casas para obter a proteção de Thor.
Elas se transformaram nas coroas de pastor do folclore inglês, usadas para decoração e como amuletos de boa sorte, colocadas na entrada de casas e igrejas. Em Suffolk, uma espécie diferente era usada como amuleto de boa sorte pelos padeiros, que se referiam a eles como pães de fadas, associando-os aos pães de formato semelhante que eles assavam.
Explicações dos primeiros tempos modernos
Mais visões científicas dos fósseis surgiram durante o Renascimento. Leonardo da Vinci concordava com a visão de Aristóteles de que os fósseis eram restos de vida antiga. Por exemplo, Leonardo notou discrepâncias com a narrativa bíblica do dilúvio como uma explicação para as origens fósseis:
Se o Deluge tivesse carregado as conchas para distâncias de três e quatrocentas milhas do mar teria levado eles misturados com vários outros objetos naturais todos amontoados juntos; mas mesmo a tais distâncias do mar vemos os ostras todos juntos e também o marisco e os costeletas e todas as outras conchas que se reúnem, encontraram todos juntos mortos; e as conchas solitárias são encontradas separadas de um ao outro como os dias.
E nós encontramos ostras juntos em famílias muito grandes, entre as quais alguns podem ser vistos com suas conchas ainda unidos, indicando que eles foram deixados lá pelo mar e que eles ainda estavam vivendo quando o estreito de Gibraltar foi cortado. Nas montanhas de Parma e Piacenza multidões de conchas e corais com buracos podem ser vistos ainda aderindo às rochas....
Em 1666, Nicholas Steno examinou um tubarão e fez a associação de seus dentes com as "pedras da língua" da antiga mitologia greco-romana, concluindo que aquelas não eram de fato as línguas de cobras venenosas, mas os dentes de algumas espécies extintas de tubarão.
Robert Hooke (1635–1703) incluiu micrografias de fósseis em seu Micrographia e foi um dos primeiros a observar forames fósseis. Suas observações sobre fósseis, que ele afirmou serem os restos petrificados de criaturas algumas das quais não existiam mais, foram publicadas postumamente em 1705.
William Smith (1769–1839), um engenheiro de canais inglês, observou que rochas de diferentes idades (com base na lei da superposição) preservavam diferentes conjuntos de fósseis e que esses conjuntos se sucediam em uma ordem regular e determinável. Ele observou que rochas de locais distantes poderiam ser correlacionadas com base nos fósseis que continham. Ele chamou isso de princípio da sucessão faunística. Esse princípio tornou-se uma das principais evidências de Darwin de que a evolução biológica era real.
Georges Cuvier passou a acreditar que a maioria, se não todos, os fósseis de animais que ele examinou eram restos de espécies extintas. Isso levou Cuvier a se tornar um proponente ativo da escola geológica de pensamento chamada catastrofismo. Perto do final de seu artigo de 1796 sobre elefantes vivos e fósseis, ele disse:
Todos estes fatos, consistentes entre si, e não opostas por qualquer relatório, parecem-me provar a existência de um mundo anterior ao nosso, destruído por algum tipo de catástrofe.
O interesse pelos fósseis, e pela geologia em geral, expandiu-se durante o início do século XIX. Na Grã-Bretanha, as descobertas de fósseis de Mary Anning, incluindo o primeiro ictiossauro completo e um esqueleto completo de plesiossauro, despertaram interesse público e acadêmico.
Linnaeus e Darwin
Os primeiros naturalistas entenderam bem as semelhanças e diferenças das espécies vivas, levando Linnaeus a desenvolver um sistema de classificação hierárquica ainda em uso hoje. Darwin e seus contemporâneos primeiro relacionaram a estrutura hierárquica da árvore da vida com o então muito esparso registro fóssil. Darwin descreveu eloquentemente um processo de descendência com modificação, ou evolução, pelo qual os organismos se adaptam às pressões ambientais naturais e mutáveis ou perecem.
Quando Darwin escreveu Sobre a origem das espécies por meio da seleção natural, ou a preservação de raças favorecidas na luta pela vida, os fósseis de animais mais antigos eram os do período Cambriano, agora conhecidos por ter cerca de 540 milhões de anos. Ele se preocupou com a ausência de fósseis mais antigos por causa das implicações na validade de suas teorias, mas expressou esperança de que tais fósseis fossem encontrados, observando que: "apenas uma pequena parte do mundo é conhecida com precisão.& #34; Darwin também ponderou sobre o súbito aparecimento de muitos grupos (isto é, filos) nos mais antigos estratos fossilíferos conhecidos do Cambriano.
Depois de Darwin
Desde a época de Darwin, o registro fóssil estendeu-se entre 2,3 e 3,5 bilhões de anos. A maioria desses fósseis pré-cambrianos são bactérias microscópicas ou microfósseis. No entanto, fósseis macroscópicos são agora conhecidos do final do Proterozóico. A biota Ediacara (também chamada de biota Vendian) que data de 575 milhões de anos atrás constitui coletivamente um conjunto ricamente diversificado de eucariotos multicelulares primitivos.
O registro fóssil e a sucessão faunística formam a base da ciência da bioestratigrafia ou determinação da idade das rochas com base em fósseis embutidos. Nos primeiros 150 anos de geologia, a bioestratigrafia e a superposição foram os únicos meios para determinar a idade relativa das rochas. A escala de tempo geológico foi desenvolvida com base nas idades relativas dos estratos rochosos, conforme determinado pelos primeiros paleontólogos e estratígrafos.
Desde os primeiros anos do século XX, métodos de datação absoluta, como a datação radiométrica (incluindo potássio/argônio, argônio/argônio, série de urânio e, para fósseis muito recentes, datação por radiocarbono) têm sido usados para verificar a relação idades obtidas por fósseis e para fornecer idades absolutas para muitos fósseis. A datação radiométrica mostrou que os primeiros estromatólitos conhecidos têm mais de 3,4 bilhões de anos.
Era moderna
O registro fóssil é épico evolutivo da vida que desdobrou mais de quatro bilhões de anos como condições ambientais e potencial genético interagiu de acordo com a seleção natural.
O Museu Virtual de Fossil
A paleontologia juntou-se à biologia evolutiva para compartilhar a tarefa interdisciplinar de delinear a árvore da vida, que inevitavelmente leva ao retrocesso no tempo para a vida microscópica pré-cambriana, quando a estrutura e as funções celulares evoluíram. O tempo profundo da Terra no Proterozóico e ainda mais profundo no Arqueano é apenas "relatado por fósseis microscópicos e sinais químicos sutis." Os biólogos moleculares, usando filogenética, podem comparar aminoácidos de proteínas ou homologia de sequência de nucleotídeos (ou seja, similaridade) para avaliar taxonomia e distâncias evolutivas entre organismos, com confiança estatística limitada. O estudo de fósseis, por outro lado, pode identificar mais especificamente quando e em que organismo uma mutação apareceu pela primeira vez. A filogenética e a paleontologia trabalham juntas no esclarecimento da visão ainda obscura da ciência sobre a aparência da vida e sua evolução.
O estudo de Niles Eldredge sobre o gênero trilobita Phacops apoiou a hipótese de que as modificações no arranjo das lentes oculares dos trilobitas ocorreram por ajustes e recomeços ao longo de milhões de anos durante o Devoniano. A interpretação de Eldredge do registro fóssil Phacops foi que as consequências das mudanças nas lentes, mas não o processo evolutivo que ocorre rapidamente, foram fossilizadas. Este e outros dados levaram Stephen Jay Gould e Niles Eldredge a publicar seu artigo seminal sobre equilíbrio pontuado em 1971.
A análise tomográfica de raios-X síncrotron de microfósseis embrionários bilaterais do Cambriano inicial produziu novos insights sobre a evolução dos metazoários em seus estágios iniciais. A técnica de tomografia fornece resolução tridimensional anteriormente inatingível nos limites da fossilização. Fósseis de dois bilaterais enigmáticos, o Markuelia semelhante a um verme e um protostômio primitivo putativo, Pseudooides, fornecem uma espiada no desenvolvimento embrionário da camada germinativa. Esses embriões de 543 milhões de anos sustentam o surgimento de alguns aspectos do desenvolvimento de artrópodes antes do que se pensava no final do Proterozóico. Os embriões preservados da China e da Sibéria passaram por uma rápida fosfatização diagenética, resultando em preservação requintada, incluindo estruturas celulares. Esta pesquisa é um exemplo notável de como o conhecimento codificado pelo registro fóssil continua a contribuir com informações inatingíveis sobre o surgimento e desenvolvimento da vida na Terra. Por exemplo, a pesquisa sugere que Markuelia tem maior afinidade com os vermes priapulídeos e é adjacente à ramificação evolutiva de Priapulida, Nematoda e Arthropoda.
Apesar dos avanços significativos na descoberta e identificação de espécimes paleontológicos, é geralmente aceito que o registro fóssil é muito incompleto. Abordagens para medir a completude do registro fóssil foram desenvolvidas para vários subconjuntos de espécies, incluindo aquelas agrupadas taxonomicamente, temporalmente, ambientalmente/geograficamente ou em soma. Isso abrange o subcampo da tafonomia e o estudo de vieses no registro paleontológico.
Arte
De acordo com uma hipótese, um vaso coríntio do século VI a.C. C. é o registro artístico mais antigo de um fóssil de vertebrado, talvez uma girafa do Mioceno combinada com elementos de outras espécies. No entanto, um estudo posterior usando inteligência artificial e avaliações de especialistas rejeitam essa ideia, porque os mamíferos não possuem os ossos dos olhos mostrados no monstro pintado. Morfologicamente, a pintura do vaso corresponde a um réptil carnívoro da família Varanidae que ainda vive em regiões ocupadas pelos antigos gregos.
Comércio e cobrança
Comércio de fósseis é a prática de comprar e vender fósseis. Muitas vezes isso é feito ilegalmente com artefatos roubados de locais de pesquisa, custando muitos espécimes científicos importantes a cada ano. O problema é bastante pronunciado na China, onde muitos espécimes foram roubados.
A coleta de fósseis (às vezes, em um sentido não científico, a caça de fósseis) é a coleta de fósseis para estudo científico, passatempo ou lucro. A coleta de fósseis, praticada por amadores, é a predecessora da paleontologia moderna e muitos ainda coletam fósseis e estudam fósseis como amadores. Profissionais e amadores coletam fósseis por seu valor científico.
Como remédio
O uso de fósseis para tratar de problemas de saúde está enraizado na medicina tradicional e inclui o uso de fósseis como talismãs. O fóssil específico a ser usado para aliviar ou curar uma doença geralmente é baseado em sua semelhança com os sintomas ou órgão afetado. A utilidade dos fósseis como remédio é quase inteiramente um efeito placebo, embora o material fóssil possa ter alguma atividade antiácida ou fornecer alguns minerais essenciais. O uso de ossos de dinossauros como "ossos de dragão" persistiu na medicina tradicional chinesa até os tempos modernos, com ossos de dinossauros do meio do Cretáceo sendo usados para esse fim no condado de Ruyang durante o início do século XXI.
Galeria
Fósseis marinhos encontrados altos nos Himalaias. Coleção do Abade de Dhankar Gompa, HP, Índia
Três pequenos fósseis de amónitos, cada um com aproximadamente 1,5 cm de diâmetro
Peixes fósseis eocenos Almofadas de Priscacara do Rio Verde Formação de Wyoming
Um trilobite permineralizado, Anúncio grátis para sua empresa
Megalodon e Carcharodontosaurus dentes. Este último foi encontrado no deserto do Saara.
Camarão de fósseis (Cretaceous)
Madeira petrificada no Parque Nacional Floresta Petrificada, Arizona
Cone petificado de Arraucaria mirabilis da Patagônia, Argentina que data do Período Jurássico (aprox. 210 Ma)
Uma gastrópode fóssil do Plioceno de Chipre. Um verme serpulido está preso.
Fóssil de Ortoceras Silurianas
Flor de fósseis eoceno de Florissant, Colorado
Micraster fóssil echinoid da Inglaterra
Válvula ventral de brachiopod produída; Roadian, Guadalupian (Middle Permian); Glass Mountains, Texas.
Coral Agatizado do Grupo Hawthorn (Oligoceno-Mioceno), Flórida. Um exemplo de preservação por substituição.
Fossils de praias da ilha do Mar Báltico de Gotland, colocado em papel com 7 mm (0,28 polegadas) quadrados
Pegadas de dinossauros do Parque Nacional Torotoro na Bolívia.
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