Modelo | Disciplina académica |
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Parte de | Biologia , geologia |
A Paleontologia é a disciplina científica que estuda o processo de fossilização ( tafonomia ) de seres vivos ausentes ou correlação e datação de rochas que os contêm ( bioestratigrafia ). Localizado no cruzamento da geologia e da biologia , descreve a evolução do mundo vivo , as relações entre eles e seu ambiente ( paleoecologia , evolução da biosfera ), sua distribuição espacial e suas migrações (paleo biogeografia ), espécies em extinção e o surgimento de novos, bem como os ecossistemas em que os organismos antigos viviam. Entre seus objetivos estão, além da reconstrução de seres vivos que viveram no passado, o estudo de sua origem, suas mudanças ao longo do tempo (evolução e filogenia ).
A ciência foi criada em XVIII th século através da obra de Georges Cuvier sobre a anatomia comparativa e rapidamente desenvolveu XIX th século. Com o aumento do conhecimento, a paleontologia se subdividiu em paleobiologia , tafonomia e biocronologia . Fornece informações necessárias para outras disciplinas (estudo da evolução dos seres vivos , bioestratigrafia , paleogeografia ou paleoclimatologia , entre outras).
A paleontologia permite compreender a biodiversidade e a distribuição dos seres vivos na Terra ( biogeografia ) - antes da intervenção humana - forneceu evidências essenciais para a solução de duas das maiores controvérsias científicas do século passado , a evolução dos seres vivos e deriva continental e, com vistas ao nosso futuro, oferece ferramentas para analisar como as mudanças climáticas podem afetar a biosfera como um todo.
A palavra paleontologia pode ser dividida em três do grego antigo :
É, portanto, literalmente, "a ciência que estuda a vida antiga" e, mais precisamente, a disciplina que estuda os organismos extintos que deixaram nos terrenos sedimentares os restos do seu corpo ou os vestígios das suas actividades. Esses vestígios ou vestígios são chamados de fósseis .
O termo foi criado em 1822 pelo zoólogo Henri Ducrotay de Blainville e difundido na Europa pelo geólogo britânico Charles Lyell .
Situada no cruzamento da geologia e da biologia , a paleontologia descreve a evolução do mundo vivo , a extinção e o aparecimento de certas espécies, bem como os ecossistemas em que viveram organismos antigos.
A paleontologia pode ser definida como a ciência dos fósseis. Mantém ligações estreitas com a geologia: a datação destes vestígios de organismos vivos é frequentemente baseada em informações em termos de estratigrafia e análise de sedimentos . Por sua vez, a paleontologia dá uma importante contribuição para a compreensão da história da Terra . Assim, a escala de tempo geológica é dividida em unidades definidas pelos organismos presentes, eventos climáticos, etc. : eras , pontos finais , eras , andares .
A paleontologia também está relacionada à biologia. As duas disciplinas compartilham o estudo dos seres vivos, mas não trabalham com os mesmos dados; A paleontologia tem acesso aos seres vivos apenas por meio de fósseis - arquivos biológicos - enquanto o objeto da biologia são os seres vivos imediatos. Um dos principais fundadores da paleontologia, Georges Cuvier , era um especialista em anatomia comparada , um ramo da biologia; o que leva alguns historiadores da ciência a dizer que a paleontologia nasceu da biologia (e não da geologia). A biologia é usada por paleontólogos mais recentemente, particularmente no contexto da filogenética molecular , que compara o DNA e o RNA de organismos modernos para reconstruir as "árvores genealógicas" de seus "ancestrais"; também é usado para estimar as datas de desenvolvimentos evolutivos importantes , embora esta abordagem seja controversa devido às dúvidas sobre a confiabilidade do " relógio molecular ". As duas disciplinas estão ligadas de forma mais geral porque os paleontólogos costumam usar a observação dos personagens que prevalecem hoje para tirar conclusões sobre os mundos de ontem: este é o princípio do atualismo .
Existem três formas principais de paleontologia:
O trabalho paleontológico geralmente envolve quatro etapas:
O trabalho em paleontologia é realizado em colaboração com pesquisas em arqueologia , quando paleontólogos (mais precisamente paleoantropólogos ) estudam fósseis humanos. A paleontologia também identifica fósseis de animais ou plantas em sítios arqueológicos (alimentos, animais de fazenda) e analisa o clima contemporâneo de ocupação do sítio.
Para "fazer os fósseis falarem" , a paleontologia, uma ciência amplamente multidisciplinar, muitas vezes empresta técnicas de outras ciências, incluindo química , ecologia , física e matemática. Assim, por exemplo, as assinaturas geoquímicas das rochas ajudam a datar o surgimento da vida na Terra, e as análises das proporções dos isótopos de carbono podem identificar as mudanças climáticas e explicar as principais transições, como a extinção do Permiano . Técnicas de engenharia são usadas para analisar como os corpos de organismos antigos poderiam funcionar, por exemplo , a velocidade de corrida e a força de mordida do tiranossauro ou a mecânica de vôo do Microraptor . O estudo dos detalhes internos dos fósseis utiliza a técnica da microtomografia de raios-X . Paleontologia, biologia, arqueologia e paleo neurobiologia estão associados com o estudo de moldes endocranianos ( endocasts ) de espécies com ligações para o homem, a fim de clarificar a evolução do cérebro humano.
A paleontologia contribui para a astrobiologia , a busca de possível vida em outros planetas, desenvolvendo modelos de como a vida pode ter aparecido na Terra e fornecendo técnicas para detectar evidências da existência de 'seres vivos.
A paleontologia possui várias subdisciplinas. A paleontologia dos vertebrados estuda os fósseis dos primeiros peixes, até os dos ancestrais imediatos dos mamíferos modernos. Embora o homem seja um dos vertebrados, seu estudo é considerado um campo distinto, a paleoantropologia , que sintetiza o conhecimento de outras disciplinas como a antropologia e a arqueologia . A paleontologia dos invertebrados lida com fósseis como os de moluscos , artrópodes , vermes e equinodermos . A micropaleontologia se concentra em microfósseis . Microfósseis que não são mineralizados, mas orgânicos, como grãos de pólen, esporos , são o assunto de uma subdisciplina separada, palinologia (ou paleopalinologia). O paleobotânico , estudando plantas fósseis, está muito próximo da palinologia, mas se distingue pelos vestígios botânicos que leva a objetar - não planta "pó", mas madeira petrificada , o carvão (da carbonização de plantas), impressões de folhas na rocha. O vestígio fóssil dedicado aos vestígios deixados pelos animais (rastros, tocas ...), a paléocoprologia ao estudo dos excrementos.
Paleontology diversificou desde os anos 1960 por participar em abordagens fundamentalmente multidisciplinares que se tornaram tantos novos e interligados disciplinas: paleoecologia , paleoclimatologia , biostratigraphy , paleo biogeografia , etc.
Em vez de se concentrar em organismos individuais, a paleoecologia examina as interações entre diferentes organismos antigos, como suas cadeias alimentares e as interações com seu ambiente.
A paleoclimatologia, embora às vezes considerada uma subdisciplina da paleoecologia, concentra-se mais na história do clima da Terra e nos mecanismos que o modificaram. Essas mudanças podem estar ligadas a desenvolvimentos evolutivos, como a rápida expansão das plantas terrestres durante o Devoniano, que removeu mais dióxido de carbono da atmosfera, reduzindo o efeito estufa e, portanto, contribuindo para o envelhecimento glacial durante o Carbonífero .
A bioestratigrafia , usando fósseis para determinar a ordem cronológica em que as rochas se formaram, é útil para paleontólogos e geólogos.
A paleo- biogeografia estuda a distribuição espacial dos organismos; também está ligado à geologia. A distribuição geográfica dos fósseis refere-se, de fato, aos movimentos migratórios e permite mostrar conexões entre ilhas ou continentes.
A tafonomia é um ramo da paleontologia que trata do processo de fossilização, envolvendo principalmente a biodegradação e, após o sepultamento do corpo, os efeitos da diagênese .
Palinologia : Grão de pólen em balão visto ao microscópio óptico.
Paleoichnology : Ichnite ( pegada fossilizada).
Paleobotânica : impressão da folha de samambaia.
Paleoecologia : Bryozoa and Brachiopoda, Ordoviciano.
Taphonomie : Perfurações de esponjas e tubos incrustados de vermes serpulídeos em uma concha moderna de Mercenaria da Carolina do Norte.
Os fósseis de organismos antigos são geralmente o tipo de evidência mais decisivo na paleontologia. Os fósseis mais comuns são ossos, conchas, madeira. Geralmente têm um caráter fragmentário: são, por exemplo, elementos isolados de esqueletos e, às vezes, vestígios simples (pegadas, tocas). Sendo a fossilização um fenômeno raro, e a maioria dos organismos fossilizados tendo sido destruídos ao longo do tempo por erosão ou metamorfismo , o registro fóssil é, portanto, muito incompleto. O paleontólogo deve levar em consideração os vieses no registro fóssil: certos ambientes diferentes são mais favoráveis à fossilização do que outros; e organismos com um esqueleto mineralizado que são mais prováveis de serem conservados, são, portanto, super-representados em comparação com organismos de corpo mole. Portanto, embora existam mais de 30 filos de animais vivos, dois terços nunca foram encontrados na forma fóssil.
Ambientes às vezes incomuns, o Lagerstätten , preservam os tecidos moles. No entanto, mesmo os Lagerstätten apresentam uma imagem incompleta da vida ao longo do tempo geológico, e a maioria dos organismos vivos antigos provavelmente não estão representados lá, porque os Lagerstätten são limitados a um tipo particular de ambiente, aqueles onde os organismos de corpo mole podem ser preservados muito rapidamente por eventos excepcionais, como deslizamentos de terra , que resultam em sepultamento imediato.
Nomear grupos de organismos é claramente importante; mal-entendidos sobre nomes podem levar a discrepâncias consideráveis nas interpretações científicas. A taxonomia de Lineu , comumente usada para classificar organismos vivos, é repleta de dificuldades quando se trata da classificação de organismos antigos significativamente diferentes dos organismos conhecidos. Assim, às vezes é difícil saber em que nível situar um grupo recém-descoberto e dizer se esse grupo constitui um gênero, uma família ou uma ordem; neste modo de classificação clássico , quando um grupo é movido para um nível diferente, ele deve ser renomeado.
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Os paleontólogos geralmente usam abordagens baseadas na cladística , um método de construção da "árvore genealógica" evolutiva de um conjunto de organismos. De acordo com a teoria cladística, se os grupos B e C têm mais semelhanças entre si do que com o grupo A, então B e C estão mais intimamente relacionados entre si do que um ou o outro com A. Os caracteres que são comparados podem ser anatômicos (como, por exemplo, a presença de um acorde ), ou molecular (baseado em particular no confronto de sequências de DNA ou de proteínas ). O resultado de uma análise bem-sucedida é uma hierarquia de clados - grupos que compartilham um ancestral comum. A técnica cladística é falível, pois algumas características, como asas , evoluíram mais de uma vez; a análise deve levar em consideração a possibilidade de múltiplas aparições de certos traços independentemente em diferentes linhagens, um fenômeno denominado convergência evolutiva .
Um dos objetivos da paleontologia é reconstruir a história da evolução . No entanto, o objetivo não é descobrir as espécies intermediárias entre duas espécies porque não há ancestrais intermediários para encontrar, mas intermediários estruturais para definir. O Archaeopteryx e as aves da era secundária, assim como os peixes com pulmão, por exemplo, são intermediários estruturais. As probabilidades de encontrar “os verdadeiros ancestrais” das cadeias genealógicas são mínimas na paleontologia, fica-se “satisfeito” com intermediários estruturais para confirmar ou invalidar “modelos genealógicos” .
Alguns exemplos de histórias evolutivas:
A paleontologia busca traçar a evolução dos seres vivos, o que implica localizá-los cronologicamente. Até datar os fósseis, os paleontólogos podem confiar na estratigrafia , a ciência de decifrar a sucessão de camadas sedimentares. As rochas geralmente formam camadas horizontais, cada camada sendo mais recente do que a que cobre. Se um fóssil aparecer entre duas camadas cujas idades são conhecidas, a idade do fóssil deve estar entre essas duas idades conhecidas. No entanto, as sequências de rochas não são contínuas e podem ser interrompidas por falhas ou períodos de erosão . Fósseis de espécies que viveram por um intervalo relativamente curto podem então ser usados para correlacionar rochas isoladas: esta técnica é chamada de bioestratigrafia . Por exemplo, o conodonte Eoplacognathus pseudoplanus viveu no período do Ordoviciano Médio . Se rochas de idade desconhecida apresentam restos de E. Pseudoplanus , deduzimos que elas devem datar do Ordoviciano Médio. Para ser útil, um bom fóssil estratigráfico deve estar distribuído por várias regiões do mundo e pertencer a uma espécie que viveu por pouco tempo. A estratigrafia e a bioestratigrafia podem fornecer apenas datações relativas (A antes de B), que geralmente são suficientes para estudar a evolução.
As camas que preservam fósseis geralmente não possuem os elementos radioativos necessários para a datação radiométrica . Essa técnica é a única maneira de determinar a idade absoluta de rochas com mais de 50 milhões de anos; pode ter uma precisão de 0,5% ou até mais. O princípio da datação radiométrica é simples: as taxas de decaimento de vários elementos radioativos são conhecidas e, portanto, a proporção do elemento radioativo para o elemento no qual ele decai mostra por quanto tempo o elemento radioativo foi incorporado na rocha. Elementos radioativos são comuns apenas em rochas de origem vulcânica ; as únicas rochas contendo fósseis que podem ser datadas radiometricamente são, portanto, as camadas de cinza vulcânica.
Os relacionamentos na árvore genealógica também podem ajudar a determinar a data de início das linhagens. É possível estimar quanto tempo dois clados vivos divergiram - ou seja, aproximadamente quanto tempo seu último ancestral comum deve ter vivido - assumindo que as mutações de DNA se acumulam a uma taxa constante. Esses “ relógios moleculares ” são falíveis, entretanto, e fornecem apenas um “timing” muito aproximado.
A paleontologia traça a história evolutiva dos seres vivos, que remonta a 3,4 bilhões de anos, talvez 3,7 bilhões de anos, ou até mais, de acordo com alguns cientistas - a Terra, por sua vez, foi formada lá com 4,5 bilhões de anos. Os fósseis mais antigos são frequentemente controversos e sua origem biológica questionada, mas os círculos científicos geralmente admitem que os estromatólitos australianos, que datam de 3,4 bilhões de anos, resultantes da atividade metabólica de colônias de bactérias , são a prova de vida mais antiga. Segundo a teoria da panspermia , a vida na Terra teria sido "semeada" por meteoritos , mas a maioria dos pesquisadores atuais acredita que a vida surgiu na Terra e não por uma transferência de organismos vivos através do espaço.
Por cerca de 2 bilhões de anos, esteiras microbianas , colônias em várias camadas de diferentes bactérias , têm sido a forma de vida dominante na Terra. A evolução da fotossíntese oxigenada permitiu que desempenhassem um papel importante na oxigenação da atmosfera por cerca de 2,4 bilhões de anos. Essa mudança de atmosfera aumentou sua eficácia como criadouros para a evolução. Embora os eucariotos , células com estruturas internas complexas, possam ter estado presentes antes, sua evolução se acelerou quando eles adquiriram a capacidade de transformar o oxigênio em uma poderosa fonte de energia metabólica. Essa inovação pode vir de eucariotos primitivos que capturam bactérias alimentadas com oxigênio e as transformam em organelas chamadas mitocôndrias . A primeira evidência da existência de eucariotos complexos com organelas (como as mitocôndrias) remonta a 1,85 bilhão de anos atrás.
Os primeiros fósseis de organismos multicelulares (compostos de células eucarióticas) são os Gabonionta , com 2,1 bilhões de anos. A especialização das células em desempenhar diferentes funções apareceu pela primeira vez 1,43 bilhões de anos atrás, com um possível fungo, e 1,2 bilhões de anos atrás, provavelmente com uma alga vermelha.
Os primeiros animais conhecidos são cnidários de cerca de 580 milhões de anos atrás, mas os cientistas dizem que eles descendem de animais anteriores. Os primeiros fósseis de animais são raros porque não desenvolveram partes duramente mineralizadas e facilmente fossilizadas até cerca de 548 milhões de anos atrás. Os primeiros animais bilaterais de aparência moderna aparecem no Baixo Cambriano . Há um debate de longa data sobre se a Explosão Cambriana foi realmente um período muito rápido de experimentação evolucionária; de acordo com outras hipóteses, os animais de aparência moderna teriam começado a evoluir mais cedo, mas os fósseis de seus precursores ainda não foram descobertos. Os vertebrados permaneceram um grupo menor até o Ordoviciano Superior.
Os paleontólogos reconstroem, a partir dos fósseis e pelos métodos de anatomia comparada inaugurados por Georges Cuvier , a morfologia de plantas e animais extintos. A palinologia lhes permite reconstituir a flora, a icnologia - viagens, dentaduras e coprólitos - dietas, vários outros índices - os climas ... mas uma vez que isso seja estabelecido, artesãos, ilustradores, engenheiros de som ou cineastas devem “dar vida” ao reconstruções. Seu papel é muito importante, suas conquistas marcaram a imaginação, despertaram vocações, permitiram o financiamento de expedições. A partir do XIX ° século, Londres, de encenações do Palácio de Cristal criaram uma mania de dinossauros, e vistas artista de espécies pré-históricas, policromo ou não, muitas vezes ficar na entrada do museus vocação paleontológico (como em frente à galeria de Paleontologia e Anatomia Comparada do Museu Nacional de História Natural , em Paris) ou ilustrar o interior (como no Museu de História Natural de Londres ).
Geralmente, os fósseis não dão uma indicação das cores , e estas só podem ser imaginadas com o exemplo dos seres vivos atuais ocupando ambientes homólogos e possuindo uma etologia comparável. Acontece o mesmo com os sons: se, excepcionalmente, certos crânios de hadrossauros em cujas cristas se soprou o ar conseguiram produzir uma gama de sons , o ritmo e a harmonia permanecerão para sempre desconhecidos: aí, de novo, pode-se imaginar eles de acordo com os sons produzidos pelos presentes animais aparentados (deve-se, além disso, representar os dinossauros mais assobiando como pássaros do que rugindo como leões ou mugindo como gado). As reconstruções (ou "reconstruções") são, portanto, paleontológicas por definição, e devemos alertar o público, em parte conjectural , já que mesmo nos raros casos de conservação em âmbar ou gelo , o organismo está notavelmente degradado. No nível cromático ; Trata-se, por força dos factos, de vistas de artistas, mas de vistas que, para se manterem nos limites do que é admitido pelos investigadores no momento da sua produção, devem necessariamente ser inspiradas em outras imagens já validadas cientificamente em publicações especializadas. Se não compreendermos este processo de " conjectura restitutiva", só podemos considerar como "imprecisas" ou "violadoras de alguns direitos autorais " a totalidade das visões do artista, imagens sintéticas, reconstruções em volume existentes, e a paleontologia serão cortadas de todas sua iconografia de “público geral”, incluindo as obras de mestres como Mauricio Antón , Alain Bénéteau, Dimitri Bogdanov, Zdeněk Burian , Heinrich Harder , Charles R. Knight ou Édouard Riou , os únicos que escaparam dessa “limpeza” das ilustrações estritamente científicas dos artigos especializados.
Enquanto ilustradores, artesãos ou cineastas se conformarem às indicações dos paleontólogos, a reconstrução paleontológica é uma simples representação documental, enquadrada pelo processo científico e que visa apenas uma representação o mais realista possível e limita a criatividade pessoal. Mas essa representação pode ir além do quadro documental e então entrar no domínio da arte , mais frequentemente na ficção científica (como o livro e o filme Jurassic Park ) ou na " fantasia heróica " (como o livro e. A série Dinotopia ) .
Em suas palestras e entrevistas, Guillaume Lecointre destaca que muitos mitos antigos podem ter surgido como resultado de observações paleontológicas ou outras, mas sem análise científica:
Nesse sentido, o estudo da mitologia em relação à paleontologia, às vezes pode levar os pesquisadores a novas descobertas de fósseis, às vezes até já em coleção em um estabelecimento científico, como no caso de Léonard Ginsburg que encontrou em 1984, em coleções antigas, uma caixa. contendo fósseis de grandes dimensões, um showman do XVIII ° século apresentado pela França como " os ossos do gigante Theutobocus , rei dos teutões , mortos por Marius na batalha de Aix em Provence “: ele identifica um dente como sendo o de um Dinothere , um elefante desaparecido. O mito gigante Theutobocus foi ao ar no XVI th século por Mazuyer cirurgião em Beaurepaire, e David Bertrand ou Chenevier, notário, foram denunciados ao XVII th século por outro cirurgião, Jean Riolan e XIX th século pelo anatomista Blainville .
Mais recentemente, os paleontólogos foram muitas vezes popularizados como "caçadores de fósseis": uma prática de amadores que às vezes é praticada ilegalmente, possivelmente em detrimento de registros fósseis e dados científicos (escavação selvagem, degradação do contexto fossilizado, não declaração de "achados ”, Roubo de locais de escavação, tráfico, etc.), e que deve muito à cobertura da mídia das expedições de Cope e Marsh aos Estados Unidos . A obra cinematográfica Jurassic Park também ajudou a popularizar a existência da paleohistologia na ficção moderna, competindo com a outra fonte principal de fantasias " fósseis vivos " que são " mundos perdidos " e a "ressurreição" de espécies extintas.
(pt) " Uma escala de tempo molecular da evolução dos eucariotos e o surgimento da vida multicelular complexa " , em bmcevolbiol.biomedcentral.com ,2004(acessado em 28 de julho de 2020 ) .