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21.1 - COMO OS CIENTISTAS DATAM EVENTOS ANTIGOS?

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21.1 - COMO OS CIENTISTAS DATAM EVENTOS ANTIGOS?

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- Os fósseis (restos preservados de organismos antigos) podem inferir a morfologia de organismos que viveram a muito tempo, entendendo assim como a vida se modificou ao longo do tempo;

- Nicolaus Steno observou no século XVII que em uma sequência intacta de rochas sedimentares, as camadas mais antigas se depositavam primeiro, portanto estavam no fundo, e as camadas mais superiores eram mais novas, materializando assim os princípios da geologia (superposição das camadas, horizontalidade original e continuidade lateral). Então, a partir disso, era possível comparar rochas entre as outras, sabendo quais eram mais novas e quais eram mais antigas, isso em termos qualitativos. Mas em termos quantitativos? O Quão mais velhas essas rochas eram?

-  Com o advento da descoberta da radioatividade, por Marie Curie, no início do século XX, possibilitou ampliação e melhoramento nos métodos de datação, assim possibilitando datar as rochas e suas respectivas idades. As rochas são compostas por minerais, que por sua vez são compostos por elementos químicos. Logo, os isótopos radioativos permitem datar as rochas antigas pelo decaimento dos átomos radioativos originais em novos isótopos estáveis, essa mudança é chamada de meia-vida. Diferentes radioisótopos têm meias-vidas diferentes, mas específicas, que permitem medir quanto tempo se passou desde a deposição da rocha que contém aquele isótopo.

- Os fósseis contidos nas rochas sedimentares permitem aos geólogos determinar a idade relativa dos organismos, mas uma datação absoluta não foi possível até a descoberta da radioatividade. Os geólogos dividem a história da vida em eras e períodos baseados no conjunto de organismos fósseis encontrados nas camadas sucessivas das rochas, assim organizando o Tempo Geológico como podemos verificar na figura anexa e no hiperlink.

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21.2 - COMO OS CONTINENTES E O CLIMA DA TERRA MODIFICARAM-SE AO LONGO DO TEMPO?

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21.2 - COMO OS CONTINENTES E O CLIMA DA TERRA MODIFICARAM-SE AO LONGO DO TEMPO?

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- A crosta terrestre consiste em um conjunto de placas tectônicas, que são placas sólidas de cerca de 40 km de espessura, que, coletivamente, compõem a litosfera. As placas da litosfera flutuam sobre uma camada fluida de rocha derretida, ou magma. O aquecimento desse magma no manto faz com que este se aquece, diminuindo sua densidade e subindo, o magma "frio" então desce, se aquece e dá continuidade a esse ciclo chamado de correntes de convecção, que são as forças responsáveis pelo deslocamento das placas tectônicas;

- A deriva continental cativou Alfred Wegener quando estudava a grande complementariedade entre as linhas da costa do oeste da África e do leste da América do Sul. Evidências biológicas e geológicas ligando as formações rochosas encontradas entre África do Sul e Brasil impulsionaram ainda mais esta ideia. Wegener de fato estava certo, no entanto, não conseguiu explicar que forças seriam capazes de mover massas continentais tão expressivas. Esse esbarrão em sua teoria só foi respondido anos mais tarde com a teoria da tectônica de placas, já explicada previamente. A figura explicita o mecanismo da tectônica de placas.

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21.2 - COMO OS CONTINENTES E O CLIMA DA TERRA MODIFICARAM-SE AO LONGO DO TEMPO?

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21.2 - COMO OS CONTINENTES E O CLIMA DA TERRA MODIFICARAM-SE AO LONGO DO TEMPO?

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Outros fatores tem importância significativa na modificação do Planeta Terra e sua consequente explosão da vida, como:
- Oxigenação da atmosfera;
- Oscilações no clima da Terra;
- Vulcanismo e alteração da história da vida da Terra;
- Eventos externos que desencadearam mudanças na Terra.

- A atmosfera primitiva continha provavelmente pouco ou nenhum gás oxigênio (O₂) livre. O aumento do oxigênio atmosférico ocorreu em dois grandes passos separados por mais de 1 bilhão de anos de diferença. O primeiro passo ocorreu há cerca de 2,4 bilhões de anos, quando algumas bactérias adquiriram a capacidade de usar água como fonte de íons de hidrogênio para a fotossíntese. Ao quebrar a molécula de água, essas bactérias geraram o O2 atmosférico rico como subproduto. Esse grupo de cianobactérias, formou estruturas chamadas de estromatólitos (vide figura anexa, colônia de estromatólitos em Shark Bay, Austrália), preservados em abundância no registro fóssil. Talvez esse tenha sido o principal estopim para a vida na terra, visto que propiciou a existência de células maiores e organismos mais complexos.

- É importante enfatizar também que este processo de oxigenação dos oceanos oxidou o ferro amplamente disponível como íon nos oceanos primitivos, isso fez com que esse ferro se precipitasse formando rochas ricas em ferro, denominadas de BIF (Banded Iron Formation). Um exemplo dessas rochas são os itabiritos lavrados em Minas Gerais por diversas mineradoras. Os estromatólitos tem importância imensurável para a vida que conhecemos hoje e sua manutenção com os recursos que possuímos.

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21.3 - QUAIS SÃO OS PRINCIPAIS EVENTOS DA HISTÓRIA DA VIDA?

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21.3 - QUAIS SÃO OS PRINCIPAIS EVENTOS DA HISTÓRIA DA VIDA?

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- A vida no Pré-Cambriano era pequena e aquática. Durante a longa Era Pré-Cambriana os mares rasos se tornaram abundantes em vida, na maior parte por procariotos microscópicos. Transcorridos 2/3 dessa Era, indivíduos eucariotos unicelulares e pequenos animais multicelulares alimentavam-se de microrganismos fotossintéticos flutuantes. Outros animais ingeriam sedimentos do fundo marinho e digeriam os organismos contidos nele. Já no final do Pré-Cambriano, diversos tipos de animais multicelulares de corpo mole evoluíram.

- A explosão da vida no Cambriano (542 - 488 milhões de anos) se justifica pois marca o início da Era Paleozóica onde a concentração de O₂ na atmosfera estava próxima ao nível atual e os continentes uniram-se formando várias massas de Terra (conforme já explicado previamente pela oxigenação através dos estromatólitos e tectônica de placas, respectivamente) possibilitando uma rápida  diversificação nas formas de vida, onde a maioria dos principais grupos de animais que possuem espécies vivas atualmente surgiram. Membros de um grupo de artropodes muito abundantes durante o Cambriano, sofreram uma grande uma redução no final desse período, mas recuperaram-se e mantiveram-se abundantes até o final do Permiano, quando se extinguiram, se denominam trilobitas.

- ORDOVICIANO (488 - 444 milhões de anos atrás): Os continentes se localizavam basicamente no hemisfério Sul e ainda não possuíam plantas multicelulares. A radiação evolutiva dos organismos marinhos foi espetacular, como braquiópodes e moluscos no que viviam no fundo do mar e filtravam suas presas da água. No final desse período formaram-se grandes geleiras, logo o nível do mar baixou e a temperatura da água despencou, onde cerca 75% das espécies se extinguiram.

- SILURIANO (444 - 416 milhões de anos atrás): Os continentes mais ao Norte uniram-se, a vida marinha se recuperou da extinção em massa do final do Ordoviciano, e animais capazes de nadar e alimentar-se surgiram pela primeira vez. Em terra, as primeiras plantas vasculares surgiram no final do Siluriano, eram pequenas e desprovidas de raízes e folhas e os artrópodes terrestres formaram-se na mesma época.

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21.3 - QUAIS SÃO OS PRINCIPAIS EVENTOS DA HISTÓRIA DA VIDA?

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21.3 - QUAIS SÃO OS PRINCIPAIS EVENTOS DA HISTÓRIA DA VIDA?

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- DEVONIANO (416 - 359 milhões de anos atrás): As massas de terra ao Norte (Laurásia) e ao Sul (Gondwana) moveram-se lentamente uma em direção a outra. Houve grande radiações evolutivas, onde os peixes se diversificaram e todos os principais grupos de peixes estavam presentes ao final desse período. As comunidades terrestres também mudaram muito durante esse período, Licopódes, cavalinhas e avencas eram comuns e algumas alcançavam o tamanho de árvores, suas raízes profundas aceleravam o intemperismo das rochas desenvolvendo os primeiros solos de florestas. Fato relevante é que os primeiros fósseis de centopeias, aranhas, ácaros e insetos datam desse período e anfíbios semelhantes invadiram a terra. No final desse período, uma extinção de cerca de 75% de todas as espécies marinhas aconteceu devido hipoteticamente a colisão de dois grandes meteoritos.

- CARBONÍFERO (359 - 297 milhões de anos trás): Grandes geleiras formaram-se nas altas altitudes, mas grandes florestas pantanosas cresceram nos continentes tropicais. Essas florestas eram dominadas por samambaias gigantes e cavalinhas de pequenas folhas, restos fossilizados dessas árvores formaram o carvão que hoje extrai-se das minas. A diversidade de animais terrestres cresceu muito, os insetos desenvolveram asas e o voo os permitiu acesso a plantas altas, e fósseis desse período, mostrou a evidencia de herbivoria.

- PERMIANO (297 - 251 milhões de anos atrás): Os continentes uniram-se no supercontinente Pangeia. As rochas desse período contêm representantes da maioria dos insetos modernos. O Permiano foi um período de extensiva diversificação de peixes de nadadeiras raiadas. As condições para manutenção de vida se deterioraram no final desse período devido a grandes erupções vulcânicas com derramamento de lava que cobriu grandes áreas da Terra, a concentração de O2 caiu, e dessa forma metade da área terrestre deveria estar inabitável culminando no maior evento de extinção em massa.

- TRIÁSSICO (251 - 200 milhões de anos atrás): A Pangeia começou a se fragmentar. Muitos grupos de invertebrados tornaram-se mais ricos em espécies. Em terra, coníferas e samambaias com sementes tornaram-se árvores dominantes e uma grande radiação de répteis teve início, que por fim daria origem a crocodilos, dinossauros e aves. O final do Triássico, marcou-se por uma extinção em massa que eliminou cerca de 65% das espécies, talvez causada pelo impacto de um grande meteorito.

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21.3 - QUAIS SÃO OS PRINCIPAIS EVENTOS DA HISTÓRIA DA VIDA?

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21.3 - QUAIS SÃO OS PRINCIPAIS EVENTOS DA HISTÓRIA DA VIDA?

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- JURÁSSICO (200 - 145 milhões de anos atrás): A Terra estava novamente dividida em dois grandes continentes. Inicia-se uma grande radiação de espécies dominando os oceanos, as primeiras salamandras e lagartos surgiram, répteis voadores, linhagens variadas de dinossauros. Os vários grupos de mamíferos surgiram nesse período e a evolução das plantas continuou.

- CRETÁCEO (145 - 65 milhões de anos atrás): Laurásia estava separada da Gondwana que começava a se partir, e um mar contínuo circundava os trópicos. O nível do mar estava alta e a Terra quente e úmida. Tanto em terra quanto nos oceanos a vida proliferava. Em terra os dinossauros continuaram a se diversificar. As plantas com flores (angiospermas) iniciaram a proliferação. Outra extinção em massa ocorreu no final do período Cretáceo. Muitos organismos planctonicos e invertebrados de fundo marinho extinguiram-se, assim como aparentemente todos os animais terrestres maiores que cerca de 25kg de peso. Muitas espécies de insetos desapareceram.

- TERCIÁRIO (65 - 1,8 milhões de anos atrás): A Austrália comecou a derivar para o norte, há cerca de 20 milhões de anos atrás já estava praticamente na sua posição atual. Os trópicos eram provavelmente muito quentes para as florestas pluviais e cobertos por vegetação rasteira. Na metade desse período o clima da Terra ficou consideravelmente mais seco e frio. Entre os vertebrados as mudanças evolutivas foram mais rápidas, cobras e lagartos sofreram grandes radiações, assim como aves e mamíferos.Três ondas de mamíferos dispersaram a partir da Ásia para a América do Norte atrás de uma ponte de terra que conectou os continentes durante os últimos 55 milhões de anos.

- QUATERNÁRIO (1,8 milhões de anos atrás ao presente): O período geológico atual divide-se em duas épocas, Pleistoceno e Holoceno. O Pleistoceno foi uma época de intenso esfriamento e oscilações climáticas, tendo quatro ciclos glaciais e cerca de vinte ciclos secundários, a área de vida para as populações de animais e plantas se mudou em direção ao equador. As últimas geleiras recuaram das latitudes temperadas há menos de 15 mil anos, e os organismos ainda estão se ajustando a essas mudanças. O pleistoceno foi a época em que ocorreu a evolução dos hominídios que resultou no aparecimento da espécie Homo sapiens (os humanos modernos).

- A vida surgiu nos oceanos durante o Pré-Cambriano e se diversificou quando o nível de oxigênio atmosférico se aproximou do atual e os continentes se uniram para formar grandes massas de terra. Várias mudanças climáticas e rearranjo na posição dos continentes, bem como impactos contra meteoritos, contribuíram para a ocorrência de cinco extinções em massa.

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21.4 PORQUE A TAXA EVOLUTIVA DIFERE ENTRE DIFERENTES GRUPOS DE ORGANISMOS?

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21.4 PORQUE A TAXA EVOLUTIVA DIFERE ENTRE DIFERENTES GRUPOS DE ORGANISMOS?

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- A característica mais chamativa na evolução da vida é que as taxas evolutivas são, em média, muito lentas. O registro fóssil contém muitas séries de fósseis que demonstram mudança gradual em algumas linhagens ao longo do tempo. Um bom exemplo é a série de fósseis que mostra modificações no número de costilhas no exoesqueleto dos trilobitas durante o Ordoviciano.

- Se o ambiente físico e biológico mudar rapidamente, algumas linhagens também podem mudar rápido. Bons exemplos de mudança evolutiva rápida encontram-se em espécies introduzidas em novas regiões que diferem completamente do ambiente de onde vieram.

- Mais de 99% das espécies que já viveram estão extintas. Ao longo da história da vida, as espécies se extinguem, mas com frequência, esses eventos foram seguidos por uma alta taxa de evolução, uma vez que os organismos sobreviventes tinham de responder a novos ambientes com uma composição diferente de presas, predadores e competidores. A figura anexa identifica espécies grandes e especializadas de canídeos e a relação de quanto tempo viveram comparado a espécies menores e menos especializadas, um exemplo claro da evolução.

- A taxa de mudança evolutiva varia muito entra as diferentes linhagens de organismos. Modificações no ambiente físico e biológico normalmente induzem mudanças evolutivas. As taxas de extinção também flutuaram dramaticamente ao longo da história evolutiva.