Pesquisa sobre as idades de eventos de rochas de inundação de aluvião piroclástico, Summaries of Biology

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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA

“JÚLIO DE MESQUITA FILHO”

INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS - RIO CLARO

MARCELLE SERRANO PEDROSA

MUDANÇAS AMBIENTAIS E EXTINÇÕES

DURANTE O EON FANEROZOICO

Rio Claro 2018

CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

MARCELLE SERRANO PEDROSA

MUDANÇAS AMBIENTAIS E EXTINÇÕES DURANTE O EON

FANEROZOICO

Orientador: REINALDO BERTINI

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto de Biociências da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” - Campus de Rio Claro, para obtenção do grau de Bacharela em Ciências biológicas.

Rio Claro 2018

P372m

Pedrosa, Marcelle Mudanças ambientais e extinções durante o Eon Fanerozoico / Marcelle Pedrosa. -- Rio Claro, 2018 175 p. : il., fotos Trabalho de conclusão de curso (Bacharelado - Ciências Biológicas) - Universidade Estadual Paulista (Unesp), Instituto de Biociências, Rio Claro Orientador: Reinaldo Bertini

1. Mudanças climáticas. 2. Extinções. 3. Paleontologia. 4. Vida no Fanerozoico. 5. Dinâmica geológica do planeta. I. Título. Sistema de geração automática de fichas catalográficas da Unesp. Biblioteca do Instituto de Biociências, Rio Claro. Dados fornecidos pelo autor(a). Essa ficha não pode ser modificada.

RESUMO

O tempo geológico da Terra é dividindo em éons, eras, períodos. O Eon Criptozoico é o primeiro da escala geológica, distribui-se cronologicamente de 4, bilhões de anos atrás até 540 milhões e é subdividido em (a) Hadeano, evidenciado por cristais de Zircão; (b) Arqueano, quando surgiram os primeiros seres vivos, sejam heterótrofos, quimiossintetizantes ou fotossintetizantes, como cyanobactérias presentes eventualmente em formações carbonáticas conhecidas como estromatólitos; (c) Proterozoico, com as primeiras formas de vida multicelulares conhecidas, como a Fauna de Ediacara. A partir de 540milhões de anos tem-se o Eon Fanerozoico, que alcança os dias atuais, é subdividido em três eras marcadas pelo desenvolvimento de vida bastante diversificada, mudanças climáticas e extinções através do planeta (OLIVEIRA, 2006).

Alterações ambientais são eventos drásticos, consequentes de atividades endógenas ou exógenas, como colisões de asteroides, que impactam direta e indiretamente as formas de vida existentes. Tais eventos agem como seletores adaptativos, que proporcionam exploração e colonização de novos nichos ecológicos, que surgirão com estas mudanças ambientais (CÂMARA, 2007).

O estudo a seguir busca analisar contribuições científicas sobre extinções ocorridas no Planeta, ao longo do Eon Fanerozoico, abordando diversos aspectos, para reflexão e discussão de algumas propostas, e suas possíveis aplicações no futuro.

REFERÊNCIAS

CÂMARA, I. G. Extinção e o registro fóssil. Anuário do Instituto de Geociências, V. 30, p. 124-132, 2007.

OLIVEIRA, J. B. O tempo geológico nos ensinos fundamental e médio: os estudantes e os livros didáticos. Tese de Doutoramento. Universidade de São Paulo, p. 39 - 55 , 2006.

SUMÁRIO

• 1. INTRODUÇÃO...............................................................................................
• 1.1. Objetivo..........................................................................................................
• 1.1.1. Metodologia...................................................................................................
• REFERÊNCIAS........................................................................................................
• 2. ELEMENTOS CLIMÁTICOS..........................................................................
• 2.1. Composição da atmosfera.............................................................................
• 2.2. Efeitos locais e regionais em circulação........................................................
• 2.3. Radiação solar...............................................................................................
• 2.4. O balanço da radiação...................................................................................
• 2.5. Fluxo de calor em direção aos polos.............................................................
• 2.6. O papel do oceano.........................................................................................
• REFERÊNCIAS........................................................................................................
• 3. EXTINÇÕES..................................................................................................
• 3.1. Introdução......................................................................................................
• 3.2. Evolução e extinção.......................................................................................
• 3.3. O registro fóssil..............................................................................................
• 3.4. Padrões em dados fósseis.............................................................................
• 3.5. Extinções em massa......................................................................................
• 3.6. Causas de extinções......................................................................................
• 3.6.1. Mecanismos de extinção proximal.................................................................
• 3.6.2. Mecanismos de extinção final........................................................................
• REFERÊNCIAS........................................................................................................
• 4. HADEANO, ARQUEANO E PROTEROZOICO.............................................
• 4.1. Introdução......................................................................................................
• 4.2. O início da vida..............................................................................................
• 4.3. Proterozoico...................................................................................................
• 4.4. O surgimento dos eucariotos.........................................................................
• 4.5. Clima pretérito................................................................................................
• REFERÊNCIAS........................................................................................................
• 5. ERA PALEOZOICA.......................................................................................
• 5.1. Vida do Paleozoico........................................................................................
• 5.1.1. Animais unicelulares......................................................................................
• 5.1.2. Invertebrados.................................................................................................
• 5.1.3. Vertebrados...................................................................................................
• 5.1.4. Vegetais do Paleozoico.................................................................................
• 5.2. Extinções.......................................................................................................
• 5.2.1. Neo-Ordoviciano............................................................................................
• 5.2.1.1. Perdas .................................................................................................
• 5.2.1.2. Condições climáticas ...........................................................................
• 5.2.1.3. Mecanismos de extinção .....................................................................
• 5.2.2. Neo-Devoniano..............................................................................................
• 5.2.2.1. Perdas .................................................................................................
• 5.2.2.2. Condições climáticas ...........................................................................
• 5.2.2.3. Mecanismos de extinção .....................................................................
• 5.2.3. Neo-Permiano................................................................................................
• 5.2.3.1. Perdas .................................................................................................
• 5.2.3.2. Condições climáticas ...........................................................................
• 5.2.3.3. Mecanismos de extinção .....................................................................
• 5.3. Conclusão......................................................................................................
• REFERÊNCIAS........................................................................................................
• 6. ERA MESOZOICA.........................................................................................
• 6.1. Geologia.........................................................................................................
• 6.2. Climas............................................................................................................
• 6.3. Vida do Mesozoico.........................................................................................
• 6.3.1. Invertebrados marinhos.................................................................................
• 6.3.2. Invertebrados terrestres.................................................................................
• 6.3.3. Vertebrados...................................................................................................
• 6.3.4. Vegetais.......................................................................................................
• 6.4. Extinções.....................................................................................................
• 6.4.1. Neo-Triássico...............................................................................................
• 6.4.1.1. Perdas ...............................................................................................
• 6.4.1.2. Condições climáticas .........................................................................
• 6.4.1.3. Mecanismos de extinção ...................................................................
• 6.4.2. Neo-Cretáceo...............................................................................................
• 6.4.2.1. Perdas ...............................................................................................
• 6.4.2.2. Condições climáticas .........................................................................
• 6.4.2.3. Mecanismos de extinção ...................................................................
• 6.4.3. Conclusão....................................................................................................
• REFERÊNCIAS......................................................................................................
• 7. ERA CENOZOICA.......................................................................................
• 7.1. Geologia.......................................................................................................
• 7.2. Climas..........................................................................................................
• 7.3. Vida do Cenozoico.......................................................................................
• 7.4. Extinções.....................................................................................................
• 7.4.1. Paleogeno....................................................................................................
• 7.4.1.1. Condições climáticas .........................................................................
• 7.4.1.2. Mudanças ..........................................................................................
• 7.4.1.3. Geologia ............................................................................................
• 7.4.2. Neogeno e extinções quaternárias..............................................................
• 7.4.2.1. O Plioceno .........................................................................................
• 7.4.2.2. O Pleistoceno ....................................................................................
• 7.4.3. Conclusão....................................................................................................
• REFERÊNCIAS......................................................................................................
• 8. CONSIDERAÇÕES FINAIS.........................................................................
• REFERÊNCIAS......................................................................................................

1 INTRODUÇÃO

O Fanerozoico é a divisão geológica de tempo que compreende cerca de 20 % da história do Planeta, se iniciando em torno de 540 milhões de anos atrás, chegando até os dias atuais. É subdividido em três eras (OLIVEIRA, 2006).

A primeira era do Eon Fanerozoico é a Paleozoica, que apresenta seis períodos: Cambriano, Ordoviciano, Siluriano, Devoniano, Carbonífero, Permiano. A segunda é a Mesozoica, dividida em Triássico, Jurássico, Cretáceo. Por fim a Era Cenozoica, que se divide em períodos Paleogeno e Neogeno, embora um terceiro possa ser eventualmente agregado, o Quaternário. Em tais subdivisões estão marcadas importantes mudanças ambientais e eventos de extinções.

Durante o Eon Fanerozoico existe um registro paleobiótico muito mais rico, quando comparado ao Criptozoico, em que se desenvolveram diversas formas de vida, cujas presenças e / ou ausências de fósseis auxiliam a definir os limites entre eras, períodos, épocas, entre outros aspectos relevantes para a Geologia. Significa dizer que as subdivisões do tempo geológico são também baseadas nos fósseis, que se encontram nas rochas sedimentares formadas ao longo do tempo. Entendendo-se fósseis como restos, vestígios ou evidências decorrentes das atividades de organismos (OLIVEIRA, 2006).

As extinções são um processo natural evolutivo, que ocorre continuamente, sendo usualmente ocasionadas por mudanças ambientais influenciadas por diversos fatores, como erupções vulcânicas e / ou derrames basálticos, impactos de asteróides ou cometas, mudanças nos níveis eustáticos dos oceanos, alterações em forma e distribuição das placas tectônicas na superfície do Planeta, bem como modificações climáticas. Podem ocorrer combinações entre estes eventos, podendo eventualmente um ser consequência direta ou indireta de outro. Quando grupos dominantes são eliminados abrem-se nichos ecológicos vagos, para os sobreviventes os habitarem. Por exemplo, quando dinossauros não avianos foram

extintos deixaram o caminho livre para amniotas avianos e mamalianos dominarem o Planeta (CARDOSO, 2015).

A literatura menciona ao menos cinco grandes extinções, em que ocorreram eliminações significativas de biotas em oceanos e continentes, embora existam controvérsias entre alguns autores (CARDOSO, 2015). Abaixo segue uma lista preliminar.

As extinções do limite Ordoviciano / Siluriano, ocorridas há aproximadamente 444 milhões de anos atrás, vitimaram em torno de 85% das famílias de invertebrados marinhos. A possível causa, sendo um aceitável consenso, teria sido resfriamento global, ou uma glaciação (OLIVEIRA, 2006).

Ao final do Periodo Devoniano ocorreram dois eventos de extinções sucessivos, que provavelmente vitimaram cerca de 70 % da vida marinha. Grupos de vertebrados, como os placodermos, também desapareceram neste momento geológico, ocorrido há 360 milhões de anos. Possíveis causas teriam sido flutuações dos níveis dos oceanos, impactos de asteróides, glaciações (OLIVEIRA, 2006).

O limite Permiano / Triassico abrigou a maior extinção em massa ocorrida durante o Eon Fanerozoico. Foi há 251 milhões de anos aproximadamente, fazendo com que 95 % das espécies marinhas, e 75 % das continentais terrestres, especialmente vertebrados, desaparecessem por completo. As prováveis causas foram intenso vulcanismo e derrames basálticos, provocando mudanças ambientais a nível global (CÂMARA, 2007).

No limite Triássico / Jurássico cerca de 45 % de todas as famílias marinhas e répteis continentais, com exceção dos dinossauros, foram extintas. O mesmo ocorreu com alguns grupos de anamniotas anfibianos. O evento ocorreu cerca de 200 milhões de anos atrás. As possíveis causas são controversas, mas incluem quedas dos níveis eustáticos oceânicos e algumas alterações ambientais ainda pouco investigadas. Não se descartam vulcanismos relacionados à separação Laurásia e Gondwana (CARDOSO, 2015).

O limite Cretáceo / Paleogeno situa-se há aproximadamente 65 milhões de anos, fazendo com que 85 % da vida na Terra desaparecesse, sobretudo os grandes

répteis, como os dinossauros não avianos. As prováveis causas seriam intenso vulcanismo, impactos de asteroides (OLIVEIRA, 2006).

1.1 Objetivo

Compilação crítica de contribuições sobre extinções ocorridas no Planeta ao longo do Eon Fanerozoico, abordando diversos aspectos geológicos, biológicos, ecológicos, buscando reflexão e discussão de algumas propostas. Estas abordagens podem trazer informações úteis para o presente, além de eventuais possíveis aplicações no futuro.

1.1.1 Metodologia

Leitura analítica e sistemática de publicações em periódicos científicos, livros, teses, concentrando a maior parte das citações de periódicos com menos de dez anos.

REFERÊNCIAS

CÂMARA, I. G. Extinção e o registro fóssil. Anuário do Instituto de Geociências, V. 30, p. 124-132, 2007.

CARDOSO, F. D. A sexta extinção em massa e o Antropoceno. Trabalho de Conclusão de Curso, Universidade Federal do Paraná, p. 09-33, 2015.

OLIVEIRA, J. B. O tempo geológico nos ensinos fundamental e médio: os estudantes e os livros didáticos. Tese de Doutoramento. Universidade de São Paulo, p. 39-55, 2006.

2 ELEMENTOS CLIMÁTICOS

Barry (2013) definiu que o sistema climático envolve os elementos atmosfera, instável e dinâmico; oceanos, muito lentos, mas eficientes para controlar as intensas alterações atmosféricas; criosfera, neve e gelo, que suportam bolhas de gases atmosféricos; superfície da terra com sua cobertura vegetal; desertos. Cada um sendo ligado entre si por fluxos de massa, momento e calor.

A interação mais importante ocorre entre atmosfera, com o recebimento de raios solares, e oceanos, que armazenam e transportam a energia térmica proveniente do Sol. A cobertura vegetal influencia em radiação incidente e irradiação que afeta a atmosfera, com a concentração de gases do efeito estufa, resultado da atividade biológica nela existente. A biota marinha desempenha um papel importante na dissolução e no armazenamento destes gases (BARRY, 2013).

2.1 Composição da atmosfera

Nitrogênio (N 2 ); Oxigênio (O 2 ); Argônio (Ar); Neônio (Ne); Hélio (He); Ozônio (O 3 ); Hidrogênio (H 2 ); Criptônio (Cr); Xenônio (Xe). Gases de efeito estufa: Dióxido de Carbono (CO 2 ); Metano (CH 4 ); Vapor de Água (H 2 O); Óxido Nitroso (NO 3 ) (BARRY, 2013).

De acordo com Nunes (2003), a maior parte dos constituintes da atmosfera é transparente à radiação emitida pelo Sol, mas alguns gases como Vapor d’Água, Ozônio e Dióxido de Carbono absorvem radiação de onda curta. Mudanças na quantidade destes elementos na atmosfera podem afetar o quanto de calor radiante é absorvido.

2.2 Efeitos locais e regionais em circulação

Frakes (1979) registrou que a superfície do mar reflete, em média, menos de um terço da radiação solar que a terrestre, embora a absorção possa ser aproximadamente igual se os continentes forem fortemente florestados. Um fator adicional no aquecimento diferencial dos continentes e do mar (absorção mais lenta de calor no mar que nos materiais terrestres, e sua menor taxa de liberação) decorre da transparência muito maior da água para a luz, e dos efeitos de mistura térmica dentro das massas de água. Ao longo do tempo geológico, as variações nas proporções relativas de terra e mar, ou na cobertura vegetal, afetaram o mecanismo motor, albedo (razão entre quantidade de luz difundida ou refletida por uma superfície, e quantidade de luz incidente sobre a mesma), e a absorções regionais e globais, contribuindo para as flutuações climáticas.

Processos internos ao sistema climático podem causar variações na média global de temperatura do ar, junto à superfície. Estes fatores representam perturbações impostas ao sistema climático, que induzem “feedbacks” correspondentes, como a tectônica de placas, que resulta na grande mudança de tamanhos, posições e composições (cadeias montanhosas, vulcanismo) de massas continentais, consequentemente na configuração das bacias continentais, composição atmosférica e até mesmo nas periodicidades astronômicas conhecidas como parâmetros de Milankovitch (FRAKES, 1979). Na escala de tempo geológica, estes parâmetros são as causas mais conhecidas de flutuações climáticas (BERGER, 1980).

2.3 Radiação solar

Ainda de acordo com Frakes (1979), a produção total de energia radiante do nosso Sol é um fator significativo no clima terrestre, que através de vários processos pode ter variado substancialmente através do tempo geológico. O rastreio de grande parte

da radiação ultravioleta ocorre na atmosfera superior, através de interações com Oxigênio e Ozônio. As quantidades de energia recebidas variam de acordo com as latitudes, o Equador recebendo em média 2,5 vezes mais energia que os polos. Se este processo não fosse mudado de algum modo, esta recepção de energia causaria um acúmulo de energia considerável nos trópicos, e uma deficiência correspondente nos polos, e isto não ocorre devido à dinâmica energética do sistema em desequilíbrio, que busca sempre o equilíbrio, transportando esta energia horizontalmente (advecção de calor), que ocorre na forma de calor latente (vapor de água) e calor sensível (massas de ar quente), que variam de intensidade de acordo com latitude e estação do ano.

Três mecanismos afetam a distância de Sol e Terra: A excentricidade da órbita terrestre (varia entre órbitas mais elípticas ou circulares), que sofre um ciclo completo em cerca de 100.000 anos; a inclinação do plano orbital (ou obliquidade, que é a inclinação do eixo da Terra em relação à normal do plano da órbita, que varia entre 22o^ e 24,5o), variando em cerca de 40.000 anos; e a precessão (mudanças latitudinais nas regiões próximas ao Equador, que recebem maior quantidade de energia proveniente do Sol, causando deslocamentos importantes no limite entre zonas climáticas adjacentes) dos equinócios em um período de 21. anos (IMBRIE & IMBRIE, 1979; DA SILVA, 2007).

Segundo Berger (1980), a Teoria de Milankovitch indica que as glaciações ocorrem quando:

(a) o verão começa no afélio, ou seja, quando a distância entre a Terra e o Sol é maior;

(b) a excentricidade é máxima, a distância entre a Terra e o Sol no afélio é a maior possível: isto afeta não apenas a intensidade relativa e a duração das estações nos diferentes hemisférios, mas também a diferença entre insolações máxima e mínima recebidas durante um ano;

(c) a obliquidade é baixa, significando que a diferença entre verão e inverno é fraca, e o contraste latitudinal é maior.

Se a energia proveniente do Sol é assumida como constante, a quantidade de radiação solar que atinge o topo da atmosfera terrestre, em uma dada latitude e estação, depende apenas das mudanças da posição do eixo da Terra em relação ao seu movimento em torno do Sol, as quais são produto dos efeitos gravitacionais do sistema formado por Terra, Sol e Lua (BERGER, 1980).

2.4 O balanço de radiação

Nem toda a radiação que atinge a Terra chega até a superfície, uma proporção é refletida de volta ao espaço por nuvens, e absorvida por partículas (tais como poeira, cinzas de vulcão), componentes químicos e vapor de água. Na litosfera, extensões de neve, gelo, deserto, floresta e oceanos, também influenciam na porcentagem de energias absorvida e refletida. Por estes fatores de absorção e reflexão serem muito instáveis é duvidoso que permaneçam constantes durante o tempo geológico (FRAKES, 1979).

2.5 Fluxo de calor em direção aos polos

A resposta do sistema de atmosfera terrestre ao desequilíbrio latitudinal do suprimento de energia, e à distribuição desigual da energia na superfície da Terra em relação à atmosfera, resulta em um imperfeito equilíbrio de radiação. A energia calorífica é transportada, tanto para polos como atmosfera, de modo que nenhuma zona latitudinal, ou nível altitudinal, esteja sujeita a uma acumulação ou diminuição crescente da energia térmica. O fluxo do polo alcança seu máximo em cerca de 40o de latitudes N e S, onde o superávit radiativo da superfície é igual ao déficit radiativo da atmosfera (FRAKES, 1979).

2.6 O papel do oceano

O oceano representa quase um terço da transferência de energia térmica para os polos. Isto é realizado principalmente por correntes de superfície marinhas, que são conduzidas pelo vento e, em consequência, estão de acordo com os sistemas de vento estacionários do globo. A circulação de superfície em uma bacia típica do oceano é na forma de um giro anti-ciclônico, centrado em uma área semipermanente de alta pressão subtropical dentro da bacia, e sujeito a mudanças sazonais lentas nos níveis de alta latitude (FRAKES, 1979).

As regiões equatoriais são caracterizadas por altas taxas de evaporação, resultantes de águas quentes na superfície, enquanto áreas de água superficial fria exibem taxas mais baixas de evaporação. As altas evaporações têm consequências adicionais na elevação da salinidade e, portanto, no controle de extensão e tipos de vida que podem existir. Além disto, as correntes dos limites ocidentais das bacias oceânicas são relativamente eficientes no transporte de energia térmica. Esta energia é produzida pela evaporação em latitudes médias, de onde pode ser movido ainda mais para o polo como calor específico em massas de ar. Sem os oceanos é provável que grande parte desta energia fique presa dentro da célula vertical da atmosfera subtropical (FRAKES, 1979).

A água do mar também possui duas propriedades relevantes que são baixo e invariável albedo e, por isto, com grande capacidade de armazenar calor. As quantidades de radiação refletida são baixas (ou seja, absorve mais radiação) e a convecção da energia absorvida ocorre em profundidades de dezenas de metros. O calor específico da água do mar é maior que para os materiais terrestres, o oceano cede seu calor armazenado a taxas de 2 a 5 vezes mais lentas que a terra, além do fato da convecção completa no oceano levar entre 300 e 1800 anos, sendo que cerca de 88 % desta energia é usada no processo de evaporação. Isto significa que o oceano mundial pode ser visto como um vasto reservatório de calor, que tende a atenuar as flutuações de curto prazo no clima. Mesmo em menor grau, o ar acima do oceano também é aquecido por condução, convecção e radiação (FRAKES, 1979).

A disposição dos continentes está intimamente relacionada com a porcentagem de água oceânica disponível para absorver calor, assim como a porcentagem de terra emergida para refletir (e absorver) esta mesma energia. A dinâmica de placas tectônicas altera também o padrão de deslocamento das massas continentais, provocando mudanças dos padrões de circulação das correntes oceânicas, impedindo ou transportando calor para os polos, bem como a variação em composição e concentração dos gases na atmosfera, provocada pelos gases emitidos por atividades vulcânicas e transgressões marinhas decorrentes dos movimentos continentais, entre outros fatores (ROCHA-CAMPOS & SANTOS, 2000; MACIEL, 2013).

REFERÊNCIAS

BARRY, R. G.; CHORLEY, R. J. Atmosfera, tempo e clima. Bookman Editora, Ed. 09, p. 08-69. 2013.

BERGER, A. The Milankovitch astronomical theory of paleoclimates: a modern review. Vistas in Astronomy, V. 24, p. 103 - 122. 1980.

DA SILVA, J. G. R. Ciclos orbitais ou ciclos de Milankovitch. Textos de Glossário Geológico Ilustrado, p. 1 - 7. 2007.

FRAKES, L. A. Climates throughout geologic time. Elsevier / North-Holland, p. 07 -

IMBRIE, J.; IMBRIE, K. P. Ice ages - solving the mystery. Harvard University Press, p. 224. 1979.

MACIEL, D. M. Dinâmica dos nanofósseis calcários na sucessão Pleistoceno superior - Holoceno do testemunho GL-77, obtido em águas profundas no Norte da Bacia de Campos: interpretações paleoambientais e paleoclimáticas. Dissertação - UNB, N. 296, p. 33-34. 2013.

NUNES, L. H. Repercussões globais, regionais e locais do aquecimento global. Revista Terra Livre, V.1, N. 20, p. 101 - 110. 2003.

ROCHA-CAMPOS, A.C. & SANTOS, P. R. Ação geológica do gelo. In : Texeira, W., Toledo, M. C. M.; Fairchild, T. R.; Taioli, F. 2000 (editores). Decifrando a Terra , São Paulo: Oficina de Textos, Ed. 2, p. 215 - 246. 2000.

3 EXTINÇÕES

3.1 Introdução

Em MacLeod (2013) encontra-se uma definição de extinção, registrando que extinções ocorrem sempre que o último indivíduo de um grupo taxonômico morre. Isto geralmente ocorre como resultado de um período ecologicamente longo, de números decrescentes de indivíduos em uma área geográfica que diminui progressivamente. Tecnicamente extinção é o termo que se refere ao desaparecimento a nível global, o termo técnico correto para um desaparecimento local ou regional é extirpação.

Junto ao processo biológico central de adaptação, seleção e especiação, a extinção é fundamental para a compreensão do estado atual e do futuro do mundo natural (MACLEOD, 2013).

Matematicamente as extinções ocorrem quando a taxa de natalidade de uma população estabelecida permanece inferior à taxa de mortalidade, por um intervalo de tempo suficientemente longo para permitir flutuações aleatórias nas taxas de natalidade e mortalidade anuais, para reduzir o tamanho da população a zero. Estas flutuações são causadas por uma ampla gama de fatores independentes, como mudança ambiental, introdução de predadores e concorrentes, eliminação de recursos críticos (como alimentos, abrigos, nidificação, etc.), introdução de doenças (MACLEOD, 2013).

3.2 Evolução e extinção

O modo de mudança evolutiva, em que as espécies mãe e filha persistem, é denominado evolução cladogenética (Figura 1). Uma vez que está completa, a

espécie-filha entra em competição com todas as outras espécies na área local, incluindo a espécie-mãe (MACLEOD, 2013).

Como resultado da luta por recursos ambientais limitados existe a possibilidade de que, ao longo do tempo, o tamanho total das espécies-filhas, ou uma ou mais de suas espécies concorrentes, seja reduzido até o ponto em que sejam possíveis remoção local, extinção global, e / ou flutuações aleatórias do tamanho da população (MACLEOD, 2013).

Alternativamente se os traços que conferem esta vantagem competitiva se espalham por todas as populações de uma espécie é possível que, ao longo do tempo, toda a espécie mude seu caráter fundamental (MACLEOD, 2013).

Figura 1 - Representação gráfica esquematizada de uma evolução cladogenética.

Disponível em: <djalmasantos.wordpress.com/2013/02/13/especiacao/>

Na evolução anagenética (Figura 2) a espécie-mãe desaparece do registro biológico. Mas ao contrário das verdadeiras extirpação e extinção, este desaparecimento não resulta do fato das espécies não conseguirem lidar com mudanças ambientais. O desaparecimento das espécies-mães, em uma linhagem que evolui

anagenicamente, é um sinal que a linhagem está lidando com mudanças ambientais com sucesso, alterando seu caráter através de adaptações (MACLEOD, 2013).

Figura 2 - Representação gráfica esquematizada de uma evolução anagenética.

Disponível em: <djalmasantos.wordpress.com/2013/02/13/especiacao/>

Quando algumas espécies têm uma duração definitiva e surpreendentemente curta não podem desenvolver adaptações para lidar com eventos ambientais raros e violentos, que nunca ocorreram durante a própria existência, ou aquela de seus ancestrais diretos. Portanto a chance destas espécies sobreviverem a tais eventos ocorre de forma aleatória por:

(a) ocupação de um ambiente ou região que simplesmente escapou da devastação;

(b) tolerância ambiental que apenas promove a persistência em condições incomuns;

(c) capacidade de mudar para um conjunto de recursos auxiliares, que acabam por estar disponíveis na sequência de uma catástrofe (MACLEOD, 2013).

Este cenário prevê que pode existir uma classe de mecanismos indutores de extinção que, em princípio, pode anular qualquer vantagem competitiva que uma espécie pode possuir, devido à adaptação darwiniana (MACLEOD, 2013). Embora a extinção por si não faça uma contribuição criativa para a evolução de estruturas complexas, algumas estruturas morfológicas, como asas e outros membros, podem ser decisivas para sustentar ou eliminar espécies. As principais extinções têm uma profunda influência no futuro curso da evolução, seja construtiva ou destrutiva (RAUP, 1994).

Raup (1994) reitera que, quando os mecanismos de extinção mais eficazes forem além da experiência das vítimas, um alto grau de aparente aleatoriedade deve ser esperado. Os sobreviventes mais prováveis são aqueles organismos que são fortuitamente pré dotados para um estresse "inesperado".

Os episódios de extinção mais intensos, como aqueles das cinco maiores extinções, produziram uma grande reestruturação da biosfera. Três quartos ou mais da diversidade predominante foi removida, e a diversificação das linhagens sobreviventes produziu uma biosfera global muito diferente daquela existente antes das extinções, clados bem-sucedidos foram perdidos e sobreviventes improváveis se expandiram (RAUP, 1994).

Quando a diversidade é alta por qualquer razão, as taxas de extinção aumentam no mesmo intervalo e os imediatamente seguintes. Quando a diversidade é baixa por conta de uma extinção em massa maior, precedente à uma origem de novos morfótipos, as taxas diminuem. Como as relações são temporariamente deslocadas, a direção de cada relação causal é clara. A extinção parece ser forçada por algum aspecto da crescente biodiversidade, enquanto o surgimento de novos grupos parece ser estimulado pelo esvaziamento de muitos nichos (ALROY, 2008).

3.3 O registro fóssil

Ainda de acordo com MacLeod (2013), a fossilização é um processo natural que começa quando os restos de um organismo morto, incluindo impressões ou icnofósseis nos seus arredores, e / ou vestígios químicos que deixaram no seu ambiente local quando vivos (fezes e urina por exemplo), são enterrados por sedimentos. Uma vez isolada do ambiente de superfície o corpo pode, quando as condições são favoráveis, ser preservado na sua forma original ou substituído por minerais (eventualmente Sílica) que mantém a forma da parte do corpo original, ou a icnofóssil deixado pela atividade do organismo.

Uma vez que um fóssil é identificado, o intervalo de tempo sobre o qual ele existia pode ser estimado. Este intervalo pode ser conseguido em termos de distância física em uma seção estratigráfica, uma data relativa determinada por referência à escala de tempo geológica, ou uma data absoluta estimada geralmente usando minerais datáveis radio-isotopicamente, encontrados em associação com ou próximos da amostra. O registro fóssil representa a única fonte de evidência direta disponível para a esmagadora maioria das espécies que habitaram nosso planeta ao longo dos últimos 3,4 bilhões de anos (MACLEOD, 2013).

De grande importância, a fidelidade do registro fóssil varia de acordo com cada grupo e o substrato que poderia ter vivido. Raup (1994) concorda que a probabilidade de fossilização é fortemente influenciada por diversos fatores biológicos e físicos. Animais marinhos, cujos tecidos mais abundantes sejam os não resistentes, que facilmente se decompõem, são dificilmente fossilizados. Os esqueletos são fortemente favorecidos e, como resultado, o registro é dominado por grupos com esta estrutura, tais como corais, braquiópodos, crustáceos. Enquanto peixes possuem apenas dentes, vértebras e escamas fossilizadas. Deve-se levar em consideração também o fato de o registro fóssil ser tendencioso em favor de espécies bem-sucedidas, no sentido de sobreviverem por um longo tempo e serem ecológica e geograficamente difundidas.

A quantidade da área de afloramento de rocha sedimentar, exposta na superfície terrestre, também difere entre intervalos de diferentes idades. De um modo geral, intervalos de tempo mais jovens são representados por uma maior proporção de área de afloramentos do que os mais antigos. Isto significa que, todos os outros fatores sendo iguais, o registro fóssil de intervalos de tempo mais jovens

provavelmente será mais completo que de intervalos de tempo mais antigos (MACLEOD, 2013).

Independente disto, e apesar de todas as suas imperfeições, o registro fóssil continua sendo o melhor, realmente o único registro direto que temos do personagem, da forma, das vítimas e dos sobreviventes dos grandes eventos de extinção, bem como o único guia confiável da maneira com que a Biosfera enfrentou as mudanças ambientais maciças ao longo da história da Terra (MACLEOD, 2013).

3.4 Padrões em dados fósseis

Quando os paleobiólogos coletam fósseis, eles não estão apenas interessados no objeto fóssil. Os cientistas gravam informações detalhadas sobre onde o fóssil foi coletado, em termos da localização geográfica do afloramento de rocha ou, no caso dos núcleos de perfuração, do furo e da posição do fóssil na sequência vertical da camada de rochas. Os fósseis que ocorrem em diferentes níveis, dentro de uma sequência de rochas, não estão apenas ocorrendo em lugares diferentes, numa coluna vertical, mas também em momentos distintos da história da Terra. Ou seja, estas observações, bem como o objeto e sua posição geográfica em espaço e tempo, são os principais dados que exibem padrões no registro fóssil (MACLEOD, 2013).

3.5 Extinções em massa

O termo extinção em massa foi utilizado para se referir a quaisquer casos de altas taxas de extinção, independente dos dados utilizados e / ou das possíveis causas da extinção (RAUP, 1994).

Bambach (2006) concordou com Sepkoski (1986), quando afirmou uma extinção em massa é qualquer aumento substancial da quantidade de extinção (isto é, término de uma linhagem), sofrido por mais de um táxon, geograficamente difundido, durante um intervalo de tempo geológico relativamente curto, resultando em uma diminuição de sua diversidade permanente.

Macleod (2013) ressaltou a evidência original de Cuvier para a extinção em massa, que foi a justaposição de animais marinhos e terrestres no mesmo depósito fóssil. Eles podem ser encontrados isolados ou em concentrações. Na maioria dos casos estas concentrações se reúnem após os organismos terem morrido, geralmente acumulados passivamente por longos períodos de tempo, como resultado de processos normais de sedimentação. Em outros casos, os processos responsáveis pela acumulação de organismos mortos são ativos, como ondas e correntes ao longo de uma praia, um leito de rio inundado, um tsunami, um deslizamento de terra, uma corrente de densidade no declive continental. Estes processos naturais varrem os objetos em uma ampla área, leva-os suspensos na corrente por longas distâncias e, em seguida, acumula-os quando a velocidade diminui.

Estes depósitos acumulados de morte são, de longe, os mais comuns no registro fóssil. O conjunto de vida ocorre quando um indivíduo, ou grupo de organismos, é superado de repente por algum processo natural, como inundação, fluxo de detritos, tempestade de areia, queda de cinzas vulcânicas, que causam soterramento rápido e completo com seguida fossilização. Tais acúmulos fósseis são especiais porque os próprios indivíduos são preservados bem próximos a seus estados vivos e uma coleção de indivíduos, muitas vezes preservam aspectos importantes dos sistemas espaciais, ecológicos, comportamentais, de desenvolvimento e sociais dos quais os organismos faziam parte (MACLEOD, 2013).

É convencional dividir as extinções em dois tipos: de fundo ou “background”, e extinção em massa (MACLEOD, 2013).

As extinções em massa são vistas pela maioria dos pesquisadores como eventos incomuns, que exigem explicações incomuns. Por inferência então o conjunto de extinções background é considerado como incluindo extinções causadas pelos processos evolutivos darwinianos normais, de competição e seleção natural. Em