Aula 5 - Paleontologia - Forma e função dos fósseis

Forma e função dos

fósseis

Forma e função e os graus de incerteza



O processo de reconstrução de um organismo do

passado tem níveis de incerteza

Inferência da forma dos fósseis

Pressuposto da forma fóssil

 A forma (aparência externa) de qualquer organismo é modelada pela evolução

 A variação na forma pode ser selecionada, favorecendo aquelas formas que tornam o portador mais adaptado ao ambiente em que ele vive

 A seleção sexual também seleciona as variações na forma que de algum modo influenciam na interação entre parceiros sexuais

Inferência da forma dos fósseis

Importância da inferência da forma do fóssil



Existem três razões básicas para os paleontólogos

procurarem inferir a forma dos fósseis

 É a única evidência para se identificar espécies fósseis e inferir as suas relações filogenéticas

 A forma nos fornece evidências do comportamento e aspectos ecológicos

 Fornece evidências das mudanças das características ao longo do tempo evolutivo

Identificação de espécies fósseis



As espécies fósseis são definidas baseadas em sua

forma, utilizando o conceito morfológico de

espécie

 Todos os membros de uma espécie apresentam médias similares da medida de determinadas características

 As variações são quantificadas estatisticamente e devem ficar dentro de um limite

 A aplicação do conceito morfológico de espécie para os fósseis apresentam muitos problemas

Problemas com a identificação de espécies fósseis



Os fósseis representam amostras de uma linhagem

em evolução

 Quanto maior as lacunas, mais difícil se torna definir onde começa uma nova espécie e onde termina outra

 Utiliza-se dividir as espécies arbitrariamente, formando as cronoespécies

Problemas com a identificação de espécies fósseis

Problemas com a identificação de espécies fósseis



Espécies podem ser diferentes no padrão de

coloração, cheiro ou canto

(Nenhuma destas características são preservadas num fóssil)



As espécies podem apresentar grande dimorfismo

sexual

Problemas com a identificação de espécies fósseis



Uma única espécie pode apresentar diferentes

formas

 Não existe forma de verificar o isolamento reprodutivo de formas parecidas

 As várias populações de uma espécie acumulam diferenças físicas (variação geográfica)

 Estas modificações podem ser apenas fenotípicas em função de uma adaptação individual local (variações

Problemas com a identificação de espécies fósseis



As espécies geralmente modificam sua forma

durante o seu ciclo de vida



Algumas espécies apresentam estágios larvais

muito diferentes dos estágios adultos

Forma x desenvolvimento



Os organismos ao se desenvolverem eles geralmente

aumentam as suas dimensões

 A identificação de indivíduos jovens e adultos em espécies fósseis para por medições de características chave

 Algumas medidas tendem a crescer em proporção com as medidas totais com o decorrer do desenvolvimento

(os chifres dos cervídeos)

 Outras características tendem a diminuir em proporção com as medidas totais

Alometria e isometria



Características que não alteram suas proporções

são chamadas isométricas



Características que alteram suas proporções

durante o desenvolvimento são chamadas

alométricas

 Se as medidas aumentam mais do que a média geral dizemos que apresenta alometria positiva

 Se as medidas decrescem em relação à média dizemos que apresenta alometria negativa

Alometria



A alometria se baseia no princípio das proporções



Princípio das proporções biológicas

 Quando duas estruturas estão relacionadas, mudanças no tamanho de uma, estão associadas à mudanças no

Forma x desenvolvimento



As etapas do desenvolvimento seguem

leis?

 Lei da ontogenia de Von Baer (1828)

 Embriologista russo

 Postulou que características gerais aparecem primeiro na ontogenia e características específicas surgem

depois

 Ex: Vertebrados:

 Cabeça e cauda surgem primeiro no embrião de todos os vertebrados

 Nadadeiras e membros surgem depois

Forma x desenvolvimento

 Lei biogenética de Ernst Haeckel (1866)

 “A ontogenia recapitula a filogenia”

 Afirmava que a sequencia de eventos

embrionários representava a história evolutiva da espécie

 A presença de fendas branquiais no embrião do homem indicaria um ancestral peixe

 A presença posterior de cauda no embrião

Forma x desenvolvimento



Visão contemporânea: Evo-devo

 Recentemente esta claro que os padrões ontogenéticos evoluem

 O número de eventos desenvolvimentais e momento em que eles ocorrem têm se alterado ao longo do tempo evolutivo

 Estas mudanças no número (taxa) e momento das mudanças do padrão de desenvolvimento são chamadas de

Heterocronia



As mudanças heterocrônicas podem ser de 2 tipos:

Pedomorfose

O adulto é formado em um plano desenvolvimental para um corpo juvenil

Peramorfose

O adulto é formado num plano desenvolvimental posterior ao normal



E estas mudanças ocorrem por 3 meios:

 Mudanças nos pontos de ínicio do crescimento

 Mudanças no ponto de estabelecimento de maduridade sexual

Heterocronia

Heterocronia



Exemplos de heterocronia no registro fóssil

Forma x filogenia



Espécies proximamente relacionadas compartilham

muitos aspectos com relação a sua forma

 As diferenças apresentadas entre o membros de um

clado num espaço de medidas (parâmetros) é chamado de morfoespaço

 Os limites do morfoespaço são definidos por três fatores

 Muitas mudanças podem tornar o organismo inviável

 Muitas mudanças não ocorrem pela aleatoriedade da processo evolutivo



A amplitude do morfoespaço (variação morfológica)

é chamada de disparidade



A disparidade ela pode ser avaliada sob dois

aspectos:

1. Dentro de um determinado clado num dado momento

2. Dentro do clado ao longo da história do clado

 Geralmente quando novos nichos são abertos para um clado, a disparidade aumenta

 A disparidade tende a correlacionar com a diversidade de espécies dentro de um clado

Inferindo função a partir dos fósseis

 Inferir a função de formas fósseis abrange o terceiro nível de incerteza

 Entretanto ela envolve princípios lógicos que conferem alguma confiabilidade para as interpretações

 O pressuposto inicial é que as estruturas estão adaptadas para desempenhar alguma função

 A inferência da função envolve 3 tipos de abordagens

 Comparações com formas análogas modernas

 Modelagem biomecânica (movimentos)

Inferindo função a partir dos fósseis

 O primeiro passo é ter a melhor interpretação possível da morfologia das estruturas

 Depois podemos comparar com estruturas similares de organismos modernos

 Dois tipos de estruturas podem ser utilizadas

 Estruturas de relacionados filogenéticos (análogos filogenéticos)

 Estruturas relacionadas apenas funcionalmente (análogos

Inferindo função a partir dos fósseis



Inferências baseadas em puro bom senso também

são utilizadas

 Dentes de carnívoros são afiados e de herbívoros são planos

 Árvores grandes tem bases mais amplas e raízes mais profundas

 Animais pequenos e vulneráveis devem se camuflar

 Animais em forma de torpedo são bons nadadores

 Animais de passadas mais largas tendem a ser corredores eficientes

Inferindo função a partir dos fósseis



Os modelos biomecânicos são

bastante realistas

 Eles se baseiam nas leis da biofísica

 Princípios das alavancas

 Modelos de resistência de materiais

 Mais utilizada para inferir a

Inferindo função a partir dos fósseis



As evidências circunstanciais são geralmente de três

tipos:

1. Evidências de rochas sedimentares

Os tipos de rochas sedimentares nos informam em que tipo de ambiente o fóssil viveu

2. Fósseis associados

Os fósseis encontrados em associação com o fóssil em estudo nos dão ideia sobre o modo de vida do organismo e sua posição na cadeia alimentar

3. Traços fósseis associados

Os traços fósseis quando acuradamente atribuído a um autor pode dar ideia sobre a dieta, tamanho e modo de vida