O termofóssil é proveniente do latimfossilis, que significa “tirado da terra”.[1] Osfósseis são restos deseres vivos ou de evidências de suas atividades biológicas preservados em diversos materiais.[2] Essa preservação ocorre principalmente emrochas, mas pode ocorrer também em materiais comosedimento,gelo,piche,resina,solo ecaverna , e os exemplos mais citados sãoossos ecaules fossilizados,conchas,ovos epegadas.[3] APaleontologia é a principaldisciplina científica que utiliza fósseis como objeto de estudo,[3] instaurada com a aceitação dos trabalhos deGeorges Cuvier.[4] Nessa área do conhecimento, os fósseis fornecem dados importantes quanto àevolução biológica,datação e reconstituição da história geológica da Terra.[3]
A totalidade dos fósseis e sua colocação nas formações rochosas e camadas sedimentares é conhecido como registro fóssil, o qual contém inúmeros restos e vestígios fossilizados dos mais variados seres do passado geológico da Terra. Porém, apenas uma porcentagem ínfima dasespécies que já habitaram a Terra preservou-se na forma de fósseis, já que a fossilização é considerada um fenômeno excepcional por contrapor-se aos processos naturais dedecomposição eintemperismo.[3] Logo, as partes esqueléticasbiomineralizadas, mais duras e resistentes à decomposição e àerosão, tais comodentes, conchas,carapaças e ossos, são bem mais frequentes e, por isso, a maioria do registro fóssil é constituída por fósseis destes tipos de restos biológicos.[3] Entretanto, restos orgânicos mais delicados e perecíveis também podem se fossilizar.[3] A preservação dematéria orgânica e de restos esqueléticos delicados, uma vez que estes se decompõem e são destruídos rapidamente, requerem condições de fossilização fora do comum e, por serem especiais, ocorrem na natureza mais raramente.[3] Isso implica na menor ocorrência natural desses fósseis de restos.[3] Em qualquer das circunstâncias, para que os restos de um qualquer ser vivo fossilizem-se, é fundamental que esses sejam rapidamente cobertos por material que os preserve, geralmente sedimento.[3]
O que determina o fóssil é a ocorrência conjunta de um resto identificável com a origem biológica num contexto geológico, independentemente do seu tipo e da sua idade.[2][5] Muitos autores consideram que um fóssil é todo e qualquer resto ou vestígio de seres vivos do passado, preservado em contexto geológico, qualquer que seja a sua idade.[2] De acordo com essespaleontólogos, fixar uma data qualquer para considerar se algo é ou não um fóssil, é arbitrário. Dessa forma, sendo oHolocénico (menos de 11 700 anos) parte do registro geológico, os restos orgânicos contidos em materiais holocénicos deverão ser considerados fósseis. Há algumas fontes,[6] entretanto, que consideram somente os restos ou vestígios de seres com mais de 11 700 anos como fósseis. Essa idade, calculada pela últimaglaciação, é a duração estimada para aépoca geológica doHoloceno ou recente e, quando os vestígios ou restos possuíssem menos de 11 700 anos, estes autores podem denominá-los desubfósseis,[3] termo que também pode ser visto na literatura para designar os restos biológicos que não sofreram alterações.
Vestígio: tipo de fóssil que ocorre apenas com evidências indiretas dos seres vivos, isto é, resultam de suas atividades biológicas.[3][8] Por exemplo,estromatólitos, fósseis de pegadas, de marcas de mordidas, de ovos (da casca dos ovos), deexcrementos (oscoprólitos), secreções urinárias (urólitos), degastrólitos, de túneis, de galerias de habitação, etc.[3]
Esses diferentes tipos de fósseis - restos e vestígios - formam-se a partir de distintosprocessos de fossilização oudiagênese.[3] Após os eventos de morte do organismo, transporte de material orgânico e soterramento, estudados pela bioestrationomia, ocorre o processo de fossilização que reúne os processos físicos e químicos que alteram tais restos, sendo que os mais frequentes são as mineralizações (incluindo as permineralizações),[9] os moldes[10] e as incarbonizações.
Ilustração científica antiga mostrando fósseis de plantas e animais preservados em rochas.
ATafonomia é a área do conhecimento que engloba os estudos de diagênese e a bioestrationomia, ou seja, ela estuda os processos de formação dos fósseis, desde o momento em que um dado resto ou vestígio biológico é produzido até que o encontramos, fossilizado, no registo fóssil.[11]
A lista a seguir cita alguns exemplos de processos de fossilização:[12]
Amumificação é o mais raro processo de fossilização. Pode ser:
Total - quando o ser vivo é envolvido por uma substância impermeável (por exemplo: resina, gelo) que impede a sua decomposição.
Parcial - quando as formações duras (carapaças, conchas, etc.) de alguns seres permanecem incluídas nas rochas por resistirem à decomposição.
Mineralização
Fósseis silicificados do Permiano Médio do Texas (Formação Road Canyon), Estados Unidos.
Este processo, também denominado de petrificação, consiste literalmente na substituição gradual dos restos orgânicos de um ser vivo por matéria mineral, rocha, ou na formação de um molde desses restos, mantendo com alguma perfeição as características do ser. Ocorre quando o ser vivo é coberto rapidamente por sedimento após a morte ou após o processo inicial de deterioração. O grau de deterioração ou decomposição do ser, quando recoberto, determina os detalhes do fóssil, alguns consistem apenas em restosesqueléticos oudentes; outros fósseis contêm restos depele,penas ou até tecidos moles. Uma vez coberto com camadas de sedimentos, as mesmas compactam-se lentamente até formarem rochas, depois, os compostos químicos podem ser lentamente trocados por outros compostos. Ex.: carbonato por sílica.
Moldagem
Consiste no desaparecimento total das partes moles e duras do ser vivo, ficando nas rochas um molde das suas partes duras. O molde pode ser:
molde externo - quando a parte exterior do ser vivo desaparece deixando a sua forma gravada nas rochas que o envolveram;
molde interno - os sedimentos entram no interior da parte dura e quando esta desaparece fica o molde da parte interna.
Marcas
É o tipo de fossilização mais abundante em que permanecem vestígios deixados pelos seres vivos, uma vez que é o mais fácil e simples de ocorrer. Exemplos de marcas podem ser: pegadas, ovos e excrementos deanimais.
Um molde de fóssil é formado porfluidos infiltrados que dissolvem os restos de um ser vivo, criando um buraco na rocha. Se esse buraco for preenchido com mais minerais, é chamado de molde fóssil. Se o enterro do resto biológico ocorre rapidamente, são grandes as chances de que até mesmo as impressões de tecidos moles permaneçam. Traços fósseis são os restos de caminhos, enterros, pegadas,ovos,conchas,ninhos efezes. Estes últimos, chamadoscoprólitos, podem fornecer uma ideia do comportamentoalimentício do animal, tendo assim, grande importância.
Uminsecto preso emâmbar. Este pedaço de âmbar mede 10 mm.
Âmbar é o nome dado aos fósseis conservados emresina[3] e são um exemplo demumificação (ou conservação). Animais menores, comoinsetos,aranhas e pequenoslagartos, quando presos em resina segregada por certasárvores, ficam praticamente intactos por milhões de anos. A produção de resinas remonta aoPaleozóico, no períodoCarbonífero, mas a partir doTriássico encontra-se maior abundância de âmbar no registro geológico.[3] Além disso, estes fósseis podem ser encontrados em rochas sedimentares, assim como os demais tipos de fósseis.
O âmbar representa uma preservação de ótima qualidade relevante para estudos sobre evolução dos seres vivos.[3] Por exemplo, podem apresentar informações sobre o ser vivo, oambiente em que viveu, eventos relacionados a seuciclo de vida e até mesmo possibilitam extração deDNA.[3]
Estromatólitos são estruturas biossedimentares formados por meio de atividadesmicrobianas, por exemplocianobactérias, nos ambientes aquáticos, porém sua definição exata ainda é um assunto controvertido.[3] São considerados as mais antigas evidências da vida na Terra, principalmente datados doPré-Cambriano.[3] Existem várias aplicações para esse tipo de fóssil das quais podemos destacar: identificação de regiões que ocorreram as primeiras atividades biológicas na Terra, da localização demicrofósseis, interpretações sobreambientes e suas respectivas mudanças ambientais que ocorreram no passado, além de serem atrações para turistas pela beleza e atração educativa.[3]
Os chamados "pseudofósseis" (do gregopseudós, falso + fóssil) não são fósseis, não devem ser tratados como fósseis, nem incluídos em classificações paleontológicas ou em textos sobre fósseis. São designados "pseudofósseis" (ou seja, literalmente, "falsos fósseis") apenas por serem objetos geológicos que fazem lembrar estruturas orgânicas fossilizadas.[3] O exemplo mais típico de pseudofósseis são as dendrites, precipitações inorgânicas deminerais que fazem lembrar fósseis de plantas.
"Fóssil vivo" era um termo informal, frequentemente utilizado em textos não científicos (de divulgação) e em manuais escolares, para designar seres pertencentes a grupos biológicos atuais que são os únicos representantes de grupos que foram bem mais abundantes e diversificados no passado geológico da Terra.
Existe a recomendação científica para o abandono do termo, por se tratar de conceito intuitivo e de simples morfologia de determinadas características da espécie (como a anatomia e aspecto geral do corpo), que são ressaltados de maneira arbitrária. O conceito de “fóssil vivo” também ignora as novidades evolutivas recentes, exclusivas. Estas razões são apontadas para justificar o abandono da expressão, inaplicável diante dos conceitos de sistemática moderna.[13]
Os seres apelidados de "fósseis vivos" apresentam, frequentemente, aspectos morfológicos muito similares aos dos seus parentes mais antigos preservados sob a forma de fósseis no registro geológico. Entretanto, os "fósseis vivos" não devem ser entendidos como espécies que não evoluíram, pois não são seres "parados no tempo". Seriam seres distintos do passado, pertencendo a espécies distintas das representadas no registro fóssil, mas com as quais são diretamente aparentados e, portanto, morfologicamente muito similares.
Um exemplo típico de "fóssil vivo" eram os peixes da espécie atualLatimeria chalumnae. Até à descoberta destes peixes nos mares do Oceano Índico, em 1938, osCoelacanthiformes (grupo biológico a queLatimeria chalumnae pertence) só eram conhecidos do registro fóssil. Outro exemplo famoso é o das árvores da espécieGinkgo biloba que não têm parentes próximos entre as plantas da atualidade, mas que pertencem a um grupo biológico (as Ginkgoales) que foi muito abundante e diversificado desde o Pérmico ao Paleocénico. Outros seres que eram frequentemente apelidados de "fósseis vivos" são, por exemplo, os indivíduos das espéciesEnnucula superba,Lingula anatina, umbraquiópode inarticulado, otuatara, o caranguejo-ferraduraLimulus polyphemus e os espécimes do géneroNautilus.
Réplicas de fósseis são cópias de fósseis produzidas a partir de fósseis ou de outras réplicas. São um recurso didático capaz de transmitir o mesmo conteúdo incluído em um fóssil original, estando revestidas da mesma importância.[14]
Deve-se fazer o máximo para preservar o fóssil, por isso são feitas cópias do fóssil e geralmente as copias devem ser expostas em museus. Esta técnica permite que um fóssil possa ser exposto em vários museus, além de preservar o original. Também é bom fazer uma cópiamatriz que será usado como base para fazer futuras cópias.
Antigamente as cópias eram feitas de gesso, e os moldes eram feitos de borracha. Hoje se costuma usar silicone como molde e as cópias são feitas depoliuretano.
Um exemplo de pseudofossil, na Alemanha; Escala em mm
Reunir fósseis data pelo menos até o início da história registrada. Os próprios fósseis são chamados de registro fóssil. O registro fóssil foi uma das primeiras fontes de dados subjacentes ao estudo daevolução e continua a ser relevante para ahistória da vida na Terra. Ospaleontologistas examinam o registro fóssil para entender o processo de evolução e a forma como asespécies em particular evoluíram.
Muitas explicações iniciais dependiam de contos populares ou mitologias. Na China, os ossos fósseis de mamíferos antigos, incluindo oHomo erectus, eram frequentemente confundidos com "ossos do dragão" e usados como remédios eafrodisíacos. No Oeste, as criaturas marinhas fossilizadas nas montanhas ficaram vistas como prova dodilúvio bíblico.
Se o que se diz sobre a petrificação de animais e plantas é verdadeira, a causa desse (fenômeno) é uma poderosa virtude mineralizante e petrificante que surge em certas manchas pedregosas, ou emana de repente da Terra durante terremotos e subsídios e petrifica tudo o que vem em contato com ele. De fato, a petrificação dos corpos de plantas e animais não é mais extraordinária do que a transformação das águas.[15]
Aristóteles percebeu que as conchas fósseis das rochas eram semelhantes às encontradas na praia, indicando que os fósseis já eram animais vivos. Aristóteles explicou anteriormente em termos de exalações vaporosas, que Avicena modificou na teoria dos fluidos petrificantes (succus lapidificatus), elaborada posteriormente porAlbert da Saxônia no século XIV e aceite de alguma forma pela maioria dosnaturalistas no século XVI.[16] Visões mais científicas de fósseis surgiram durante orenascimento.Leonardo da Vinci concordou com a visão de Aristóteles de que os fósseis eram os restos da vida antiga.[17] Por exemplo, da Vinci notou discrepâncias com a narrativa da inundação bíblica como uma explicação para as origens fósseis:
Se o dilúvio tivesse levado as conchas para distâncias de três e quatrocentas milhas do mar, teria as misturado com vários outros objetos naturais acumulados; Mas mesmo a tão distantes do mar, vemos as ostras juntas e também os mariscos e os chocos e todas as outras conchas que se juntam, encontraram todos mortos juntos; E as conchas solitárias são encontradas separadas umas das outras como as vemos todos os dias nas margens.
E encontramos ostras em famílias muito grandes, entre as quais alguns podem ser vistos com suas conchas ainda unidas, indicando que foram deixadas lá pelo mar e que ainda estavam vivendo quando oestreito de Gibraltar foi atravessado. Nas montanhas de Parma e Piacenza podem ser vistas multidões de conchas e corais com buracos ainda aderindo às pedras ... "[18]
Ichthyosaurus e Plesiosaurus da edição de 1834 de Discours de Cuvier sobre as revoluções da superfície do globo.
William Smith (1769-1839), engenheiro de um canal inglês, observou que rochas de diferentes idades (com base noPrincípio da sobreposição das camadas) preservavam diferentes conjuntos de fósseis e que essas assembleias se sucederam de maneira regular e determinável. Ele observou que as rochas de locais distantes poderiam ser correlacionadas com base nos fósseis que continham. Ele chamou este princípio dasucessão faunística. Este princípio tornou-se uma das principais evidências de Darwin de que a evolução biológica era real.
Georges Cuvier chegou a acreditar que a maioria, se não todos os fósseis animais que examinou, eram restos de espécies extintas. Isso levou Cuvier a tornar-se um proponente ativo da escola de pensamento geológica chamadacatastrofismo. Perto do final de seu artigo de 1796 sobre elefantes vivos e fósseis, ele disse:
Todos esses fatos, consistentes entre eles, e não opostos a nenhum relatório, me parecem provar a existência de um mundo anterior ao nosso, destruído por algum tipo de catástrofe.[19]
Os primeirosnaturalistas entenderam bem as semelhanças e diferenças de espécies vivas levandoLinnaeus a desenvolver um sistema hierárquico de classificação ainda em uso hoje. Darwin e seus contemporâneos ligaram pela primeira vez a estrutura hierárquica da árvore da vida com o então fóssil muito escasso. Darwin descreveu com eloquência um processo de descida com modificação ou evolução, pelo qual os organismos se adaptam às pressões ambientais naturais e em mudança, ou perecem.
Quando Darwin escreveu sobre aOrigem das Espécies por Meios de Seleção Natural, ou a Preservação de Raças Favoritas na Luta pela Vida, os fósseis animais mais antigos eram aqueles doPeríodo Cambriano, agora conhecidos por cerca de 540 milhões de anos. Ele preocupou-se com a ausência de fósseis mais antigos devido às implicações na validade de suas teorias, mas expressou a esperança de que tais fósseis fossem encontrados, observando que: "apenas uma pequena porção do mundo é conhecida com precisão". Darwin também refletiu a aparição súbita de muitos grupos (ou seja,filos) nos mais antigos estratos fossilíferos Cambrianos conhecidos.[20]
Desde o tempo de Darwin, o registro fóssil foi ampliado para entre 2,3 e 3,5 bilhões de anos.[21] A maioria desses fósseispré-cambrianos são bactérias microscópicas ou microfósseis. No entanto, os fósseis macroscópicos são agora conhecidos doProterozóico tardio. ABiota ediacarana (também chamada de biota de Vendian) que data de 575 milhões de anos atrás coletivamente constitui uma assembleia ricamente diversificada de eucariotas multicelulares precoce.
O registro fóssil e a sucessão faunística são a base da ciência dabioestratigrafia ou determinam a idade das rochas com base em fósseis embutidos. Nos primeiros 150 anos degeologia, biostratigrafia e sobreposição foram o único meio para determinar a idade relativa das rochas. Aescala de tempo geológico foi desenvolvida com base nas idades relativas dos estratos de rocha, conforme determinado pelos primeiros paleontologistas eestratigrafos.
Desde os primeiros anos do século XX, métodos dedatação absolutos, comodatação radiométrica (incluindo potássio / árgon, argônio / árgon, série de urânio e, para fósseis muito recentes,datação por radiocarbono) foram utilizados para verificar as idades relativas obtidas por Fósseis e proporcionar idades absolutas para muitos fósseis. O namoramento radiométrico mostrou que os primeiros estromatólitos conhecidos têm mais de 3,4 bilhões de anos.
O registro fóssil é o épico evolutivo da vida que se desenvolveu ao longo de quatro bilhões de anos à medida que as condições ambientais e o potencial genético interagem de acordo com a seleção natural.
O Museu Virtual de Fósseis
A paleontologia juntou-se àbiologia evolutiva para compartilhar a tarefa interdisciplinar de delinear a árvore da vida, o que inevitavelmente leva o tempo para a vida microscópica pré-cambriana, quando a estrutura celular e as funções evoluíram. O tempo profundo da Terra no Proterozoico e ainda mais profundo no Arqueano é apenas "relatado por fósseis microscópicos e sinais químicos sutis".[22] Os biólogos moleculares, que utilizamfilogenética, podem comparar a proteína deaminoácidos ou a homologia da sequência denucleótideos (isto é, a similaridade) para avaliar taxonomia e distâncias evolutivas entre os organismos, com limitada confiança estatística. O estudo de fósseis, por outro lado, pode identificar de forma mais específica quando e em que organismo uma mutação apareceu pela primeira vez. A filogenia e a paleontologia trabalham juntos no esclarecimento da visão ainda escassa da ciência sobre a aparência da vida e sua evolução.[23]
Colunas de Crinoid (Isocrinus nicoleti) da Formação doJurássico Carmel Médio em Mount Carmel Junction,Utah
O estudo deNiles Eldredge sobre o gêneroTrilobita apoiou a hipótese de que as modificações no arranjo das lentes dos olhos do trilobite prosseguem e se encaixam durante milhões de anos durante oDevoniano.[24] A interpretação de Eldredge do registro de fósseis de Phacops foi que as consequências das mudanças de lente, mas não o processo evolutivo de ocorrência rápida, foram fossilizadas. Este e outros dados levaramStephen Jay Gould e Niles Eldredge a publicar seu artigo seminal sobre oequilíbrio pontuado em 1971.
A análisetomográfica deraios X dosíncrotron dos microfósseis embrionários bilaterais precoce do Cambriano produziu novos conhecimentos sobre a evolução dos metazoários nas primeiras etapas. A técnica de tomografia fornece resolução tridimensional previamente inalcançável nos limites da fossilização. Os fósseis de dois biláteros enigmáticos, oMarkuelia sem fim e um protostomo primitivo, os Pseudo-orides, fornecem uma olhada no desenvolvimentoembrionário dacamada germinativa. Esses embriões de 543 milhões de anos apoiam o surgimento de alguns aspectos do desenvolvimento deartrópodes antes do que se pensava no Proterozóico tardio. Os embriões preservados daChina e daSibéria foram submetidos a fosfatizaçãodiagénetica rápida, resultando em uma preservação requintada, incluindo estruturas celulares. Esta pesquisa é um exemplo notável de como o conhecimento codificado pelo registro fóssil continua a contribuir com outras informações inatingíveis sobre o surgimento e o desenvolvimento da vida na Terra. Por exemplo, a pesquisa sugere que Markuelia tem maior afinidade com osvermes priapulídeos e é adjacente à ramificação evolutiva dePriapulida,Nematoda eArthropoda.[25]
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