A PALINOLOGIA E A TEORIA DOS REFÚGIOS

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A PALINOLOGIA E A TEORIA DOS REFÚGIOS

Drimys brasiliensis

Anisosperma passiflora

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PALINOLOGIA RAMO DA PALEONTOLOGIA

Paleobiologia: resolve questões sobre os fósseis e suas relações na biosfera

-Paleobotânica

-Paleoinvertebrados -Paleovertebrados

-Micropaleontologia (palinologia)

-Paleoicnologia- estruturas biogênicas

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O termo pólen (do latim pollen = poeira fina) refere-se à uma unidade celular isolada,

composta de um protoplasma bi- ou

trinucleado e de uma parede celular, chamada esporoderma. Os grãos de pólen são gerados no interior de estruturas especiais da flor (anteras e microesporângios), cujos órgãos estão adaptados à realização das funções

sexuais das plantas superiores: angiospermas e gimnospermas.

PALINOLOGIA

Palavra introduzida por Hyde e Willian (1945) a partir da palavra grega

“paluno” - > (pó fino, farinha fina) –

pollen em latim

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PALINOLOGIA

a) Geopalinologia: estudo dos grãos de pólen e esporos contidos nos sedimentos (tanto atuais quanto fósseis)

b) Aeropalinologia: estudo dos grãos de pólen e esporos dispersos na atmosfera, relacionados ou não com alergias em seres humanos.

c) Melissopalinologia: estudo de grãos de pólen encontrados em amostras de mel.

d) Copropalinologia: estudo dos grãos de pólen e esporos encontrados nos excrementos dos animais.

E por fim e não menos importante nos estudos a Taxonomia Vegetal

e) Palinotaxonomia: estudo da taxonomia vegetal pelas características polínicas. São evidências palinológicas usadas para posicionar táxons de afinidades incertas, sugerir rearranjos,

afastamentos e separações, bem como confirmar outras linhas de hipóteses da taxonomia.

Aqui a palinologia é uma ferramenta usada para auxiliar a taxonomia comparativa e as

interpretações evolucionárias dos táxons.

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estudo a partir da exina – envoltório externo com grande resistência química e elástica

(esporopolenina) Pela progresso na fabricação de

microscópios século XIX

Sec XX aplicação e

desenvolvimento

devido à medicina e

geologia

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Exina resistente e particular a cada espécie

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Material de 1 centésimo a um décimo de milímetro

Estudos facilitados alta abundância e dispersão

Dispersão e transporte: biológica,

água, vento

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A polinização corresponde ao processo de transporte do pólen liberto da antera até o estigma através de vários agentes como:

vento (dispersão anemófila), insetos (dispersão entomófila) pássaros (dispersão ornitófila) água (dispersão hidrófila)

Eles podem ser recuperados a partir de rochas sedimentares como siltitos e folhelhos.

Os registros mais antigos desses palinomorfos são do

Paleozóico

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Mudanças Florísticas MOTIVADA PELAS ALTERAÇÕES CLIMATICAS Macrorestos = sementes, frutos, folhas e caules;

Microrestos = grãos de pólen e esporo, carapaças de diatomáceas e silicoflagelados.

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Grãos de pólen e esporo são em geral abundantes nos sedimentos sílticos e ou/argilosos e mesmo em areias e cascalhos com abundante matris pelítica.

A frequência alta permite realizar tratamentos estatísticos.

Abundância varia de acordo

com o tipo de planta,

distância e meio (água,

vento, etc..) de transporte.

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O clima e a vegetação dos estádios glaciais e interglaciais

Países como Holanda, Itália, Espanha e Hungria, que não foram diretamente atingidos pelas glaciações quaternárias, existiram pântanos e lagos de baixos cursos fluviais, onde a sedimentação continuou através dos estádios glaciais e interglaciais.

Os resultados de análises palinológicas

realizadas em testemunhos de

sedimentos desses ambientes têm

permitido reconstruir as flutuações

paleoclimáticas desde épocas bastante

antigas do Pleistoceno

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Perfis na direção norte-sul da Europa, mostrando grandes transformações na vegetação entre os estádios glaciais e Interglaciais do período Quaternário (van der Hammen et al.

1971).

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A Palinologia ....

o pólen pode carregar informações valiosas: como representa o órgão reprodutivo de plantas com flores, pode ser pensado como uma estrutura de identificação das espécies. A análise morfológica de sua estrutura

indica a que família a planta pertence.

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PRESERVAÇÃO E FOSSILIZAÇÃO DE PALINOMORFOS

Sofrem processos diagénéticos e pós-deposicionais Amassados

Corroídos, oxidados atacado por microorganismos

Locais com abundantes palinomorfos: lagos (sedimentação de água + vento)

Trufeiras, paludiais ... Sedimentação fina ...

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Sintese

Palinologia é a ciência que estuda grãos de pólen, esporos e demais microfósseis.

Está baseada no fato de que cada espécie vegetal possui um único tipo de grão de pólen ou esporo.

O conhecimento e identificação dos esporomorfos propiciam sua utilização em várias áreas, como:

Paleobiogeografia Paleoecologia

Paleoclimatologia Paleontologia

Palinologia forense Palinologia atual

Prospecção de petróleo

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Os estudos com insetos, répteis, aves, plantas também feitos interagem com as interpretações palinológicas e paleoclimáticas

Ex Ambar Resina fossil

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As mudanças climáticas x alteração de vegetação nos trópicos da América do Sul.

Evidências geológicas ou paleoclimáticas suportam mudanças climáticas drásticas durante o Quaternário nas regiões equatoriais.

Estas mudanças resultaram em restrições e retrações das florestas chuvosas e concomitantes expansões de habitats não-florestais durante os

períodos áridos (glaciais)

expansão das florestas chuvosas e redução das áreas não-florestais durante os alternantes períodos úmidos (interglaciais).

Teoria desenvolvida por Haffer (1969) e paralelamente por Paulo Vanzzolini e Ab`Saber e denominada como Teoria dos Refúgios

Pleistocênicos.

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Situações contemporâneas e as referentes ao Pleistoceno terminal, situando a dinâmica das correntes

marítimas frias e quentes com suas correspondentes atuações (Damuth; Fairbridge,1970)

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Domínios naturais da América do Sul, em 1ª aproximação, mostrando áreas preferenciais de penetração das formações abertas de climas secos sobre áreas atualmente transformadas em domínios florestais. Fonte:

Ab’ Sáber (1977).

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RETRAÇÃO EXPANSÃO

Efeito fundador

Alta diversidade genética geral Baixa diversidade genética geral

Decorrências evolutivas (diversidade genética)

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Histórico da Teoria dos Réfúgios

Haffer (1969) trabalho clássico propondo o modelo de refúgios para explicar o endemismo de vários táxons de aves.

Vanzolini & Willians (1970) trabalhando com lagartos, encontraram grandes

similaridades entre as áreas de endemismo de lagartos com os refúgios da Amazônia A partir destes trabalhos, no início da década de 70, diversos autores, trabalhando com insetos, répteis, aves e plantas, entre outros táxons, também encontraram sobreposição entre áreas de endemismos e refúgios na região (Vuilleumier 1971, Brown 1977,

Duellmann 1982, Simpson 1982, Prance 1985, Lynch 1995).

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Na Floresta Amazonica (Area de atuação de Ab´Saber)

De acordo com a teoria, a Floresta Amazônica foi fragmentada formando pequenos depósitos em áreas de maior pluviosidade (quantidade de chuvas), intercalados por um tipo de vegetação de cerrado.

Por ser dividida em pequenos refúgios de diferentes vegetações e clima, houve alta concentração de processos evolutivos diferentes.

Nas fases interglaciais, o clima tornava-se úmido favorecendo maior contato entre os diferentes tipos de ambientes e populações crescidas nos refúgios.

As mudanças climáticas foram constantes, aumentando o desenvolvimento de novas espécies endêmicas

(espécies localizadas e particulares daquela região).

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RETRAÇÃO EXPANSÃO

Efeito fundador

Alta diversidade genética geral Baixa diversidade genética geral

As áreas dominadas por cerrado recebiam as populações crescidas em refúgios, conferindo maior contato entre diversas populações. Isto explica a diferença de

concentração de populações endêmicas em certas áreas

da floresta amazônica.

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A teoria dos refúgios teve uma grande aceitação, principalmente entre os pesquisadores de países do Hemisfério Sul.

Existem diversas evidências que por um lado não negam a existência dos refúgios

Mas questionam se variações climáticas no Quaternário sejam a fonte principal para a existência do maior número de espécies nas regiões tropicais (hemifério sul)

HIPÓTESE AFIRMADA PELA TEORIA DOS REFÚGIOS de Ab`Saber

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Sustentados pela análise do pólen de plantas que existiram nos últimos 20 mil anos

registros da época glacial -> diversas regiões de clima úmido e frio e florestas bem maiores do que as que corresponderiam aos refúgios,

como a existência de densas florestas no pé da cordilheira dos Andes, onde a temperatura teria resfriado cinco graus Celsius durante a última glaciação.

Na mesma época, vegetação semelhante seria encontrada na porção

oriental da Amazônia brasileira, enquanto na região amazônica central o

clima de fato deve ter sido um pouco mais seco, mas não o suficiente

para eliminar as formações florestais.

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Paulo Eduardo de Oliveira, Mark Bush (Florida) e Paul Colinvaux (Massachusetts) (1996)

foram os primeiros a contestar a idéia dos refúgios em um estudo publicado na revista Science.

Por meio da análise de grãos de pólen coletados em lagos da região do alto rio Negro, no Parque Nacional do Pico da Neblina, rechaçaram a possibilidade,

levantada pela Teoria dos Refúgios, de existência de savana ou de qualquer outro tipo de vegetação de clima seco naquela área, nos últimos 40 mil anos (** lago).

2003, Peter Wilf (Pensilvânia)

com base na análise de folhas fossilizadas de 102 diferentes espécies de plantas da Patagônia argentina com pelo menos 52 milhões de anos:

antes da última glaciação já havia uma enorme variedade de espécies de plantas e de animais.

De acordo com a Teoria dos Refúgios, essa biodiversidade teria surgido no final da glaciação, quando as poucas áreas verdes teriam voltado a se expandir.

No mesmo mês foi publicado na Geology, um trabalho que demonstrou que a

deposição de matéria orgânica foi constante nos últimos 70 mil anos.

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Existem outras teorias que tentam explicar a grande diversidade nas florestas tropicais úmidas como a amazonia

Dinâmica tectônica sobre o terreno, rios e bacias hidrográficas

a Teoria do Lago Amazônico e a Teoria do Mar interior na Amazônia.

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Evidências litológicas e biológicas no estado de São Paulo, através da aferição em campo das linhas de pedras expostas nos barrancos; dos exemplares de vegetação rélicta (cactos e bromélias de chão) e das bancadas de areias brancas. Fonte: Viadana (2001)

Algumas evidências de alterações climáticas e em

São Paulo

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Pedregais no alto vale

do Ribeira, São Paulo,

Brasil.

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Cactáceas em Itupeva, São Paulo.

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Cascalheiras em Iporanga, São Paulo.

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Domínios naturais do estado de São Paulo, em primeira aproximação, mostrando as áreas de penetração e

expansão das formações abertas de climas mais secos. Fonte: Viadana (2001)

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ESTUDO DE CASO

A Palinologia como Ferramenta no Diagnóstico e

Monitoramento Ambiental da Baía de Guanabara e Regiões Adjacentes, Rio de Janeiro, Brasil

Ortrud Monika Barth

O pólen e esporos quando depositados e preservados em meio anaeróbico e aquoso constituem um ótimo instrumento para os estudos das variações do nível do mar.

O Holoceno (11 mil anos AP) representa o período interglacial em que vivemos que possui fases mais úmidas e mais secas e sucedeu o período correspondente a última grande glaciação global, o

Pleistoceno tardio.

Em períodos de maior temperatura e umidade, como há cerca de 8 mil anos atrás, o clima era úmido com vegetação exuberante.

Posteriormente, observaram-se ambientes mais secos e de

regressão marinha com vegetação menos desenvolvida e períodos

de maior pluviosidade na região sul e sudeste do Brasil decorrentes

do El niño.

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Estas mudanças do nível do mar levaram a formação das lagoas de Cima (6 mil anos AP), Campelo (4,5 mil anos AP) e a Lagoa Salgada (3 mil anos AP), Rio de Janeiro. Nessas lagoas, a vegetação variava entre os períodos mais quentes e úmidos (Floresta Ombrófilas Densas) e os períodos menos quentes e mais secos (campos e brejos e pântanos quando o solo é naturalmente mais úmido).

Outra fase de ambiente seco é identificada através da ocorrência de laminações carbonáticas na Lagoa Salgada posteriores a um

máximo de umidade há cerca de 2540 anos AP.

Assim, verifica-se que nos últimos 8 mil anos oscilações climáticas entre fases mais úmidas e mais secas são acompanhados pelos respectivos domínios de um ou outro tipo de vegetação.

A “Idade do Homem” como também é conhecido o período do

Quaternário, representa o período na cronoestratigrafia em que os

primeiros esqueletos humanos foram encontrados. Dentro desses

11 mil anos AP, a influência do homem no ambiente pode ser visto

de diversas maneiras. Neste estudo, a ação antrópica foi observada

através da introdução de espécies exóticas em larga escala a partir

dos últimos 100 anos na região da Baía de Sepetiba.

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A área urbana representada pela região entorno da Baía de Guanabara neste trabalho, possui poucos dados e informações temporais, mas acredita-se que naquela época a vegetação era semelhante à Mata Atlântica com grande

riqueza de espécies vegetais. No entanto, a área hoje encontra-se totalmente devastada em que, em tempos não muito remotos, esta poderia ser ocupada por uma mata de restinga baixa e densa. Informações exatas com relação ao tipo de vegetação presente na região só serão adquiridas através do estudo Palinológico.

As alternâncias entre períodos glacias e interglaciais em áreas continentais foram acompanhadas por mudanças na fauna e na flora. As mudanças na flora, por exemplo, podem ser reconhecidas através da identificação dos poléns e esporos preservados no sedimento e, partindo do princípio de que cada planta possui um único grão de pólen ou esporo, é possível saber que tipo de planta habitava aquela região e consequentemente, o clima da região naquele

momento. As mudanças na fauna, por sua vez, são verificadas através de animais microfósseis presentes no sedimento que também dizem respeito ao clima da região naquele momento e, juntamente com a identificação dos poléns e esporos, representa o estudo feito pela Palinologia. A alteração da vegetação de determinado local por ações antrópicas também podem ser identificadas através da Palinologia, uma vez que serão deixadas no sedimento sinais

paleoclimáticos anteriores e posteriores à degradação.

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BIOESTRATIGRAFIA

Além dos esporos e polens utilizados como inferências paleoambientais...

Os microfósseis como foraminíferos, radiolários e diatomáceas são utilizados nas interpretações paleoambientais e datações relativas com a comparação das curvas dos

Ciclos glaciais e interglaciais

MUITO UTILIZADOS EM PACOTES SEDIMENTARES MARINHOS E OCEANICOS

Foraminíferos do Cenozoico

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Globorotalia menardii

Regiões quentes de baixas latitudes

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Globorotalia truncatulinoides

aguas frias

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Limite entre Pleistoceno e Holoceno pela deglaciação de

nos últimos 11 mil anos

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Bioestratigrafia de radiolários e diatomáceas

Sensíveis à temperatura e à salinidade

Extinção e aparecimento de alguns táxos em função da variação climatica

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• Aplicada em conchas, foraminiferos em sedimentos marinhos

• Aplicada em paleosolos

• Aplicado na glacioestratigrafia (gelos e geleiras etc)

Estratigrafia Isotópica (O18 e O16)

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Vamos rever o principio básico…

O O18 é mais pesado se concentra nas águas oceanicas

Com o aumento da temperatura, maior evaporação, há o fracionamento isotrópico do oxigenio ( ^O

fracionamento é provocado pelas leves diferenças físico-químicas que existem entre os isótopos de um elemento).

Há relativa diminuição de O18 nas águas oceanicas em períodos mais quentes

Estratigrafia Isotópica (O18 e O16)

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Continuando o processo de aquecimento…

o DEGELO DAS CALOTAS POLARES E/OU GELEIRAS

Incrementa ainda mais a quantidade relativa de O16, que mais leve, representa o vapor de água do ciclo hidrológico

RIQUEZA oxigênio 16 nos sedimentos marinhos=

períodos úmidos e quentes = CONDIÇÕES

INTERGLACIAIS.

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• RIQUEZA relativa do oxigênio 18 nos sedimentos marinhos

• (geleiras e inibição do fracionamento ativo e evaporação)

• = períodos secos e frios = CONDIÇÕES

GLACIAIS

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Em glacioestratigrafia

Estudo pelo acumulo da precipitação em forma de neve (composição)

Aumento da temperatura possibilidade de incremento de O18 nas camadas superficiais do gelo de montanha e de zonas glaciais e/ou relativa diminuição de O16

Estudo de variações da magnitude e alcance nas correntes atmosfera, através de composição do gelo

Registram-se aumento de emissão de CO2 inclusive registrou-se a

revolução industrial nas geleiras alpinas

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 ¹⁸ O = ¹⁸ O/ ¹⁶ O da amostra X 1.000 (‰)

18 O/ ¹⁶ O do padrão

Abundâncias relativas de alguns isótopos estáveis (valores médios representativos da crosta terrestre, dos oceanos e da atmosfera).

Nº Atômico Símbolo Nº de Massa Abundância (%)

1 H 1 99,99

2 0,01

6 C 12 98,8

13 1,1

14

^*

10

^10

7 N 14 99,96

15 0,4

8 O 16 99,8

14 0,04

18 0,2

16 S 32 95,0

33 0,8

34 4,2

36 0,2

* radioativo

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Isotopos encontrados em calcita, aragonita (CaCO3)

Quanto maior a  18O menor a temperatura da água; quanto a menor a razão: maior a temperatura

Variação de 0,15 a 0,20 por 1 C

Precisão de 0,10 para 1C

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Variação da razão isotópica nos sedimentos marinhos

e do volume de gelo nos últimos 500 mil anos Se há formação de geleiras (acúmulo de precipitação, há concentração residual de O18 nos

oceanos e nos

organismos/sedimentos