CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIVATES PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO STRICTO SENSU MESTRADO EM AMBIENTE E DESENVOLVIMENTO INFERÊNCIAS PALEOCLIMÁTICAS BASEADAS EM ANÁLISES DE CRESCIMENTO LENHOSO DE GIMNOSPERMAS DA FLORESTA PETRIFICADA DO TOCANTINS SETENTRIONAL, PERMIANO DA BACIA DO PARNAÍBA José Rafael Wanderley Benício Lajeado, Janeiro de 2015 2 José Rafael Wanderley Benício INFERÊNCIAS PALEOCLIMÁTICAS BASEADAS EM ANÁLISES DE CRESCIMENTO LENHOSO DE GIMNOSPERMAS DA FLORESTA PETRIFICADA DO TOCANTINS SETENTRIONAL, PERMIANO DA BACIA DO PARNAÍBA Dissertação apresentada ao Programa de Pós- Graduação em Ambiente e Desenvolvimento, do Centro Universitário UNIVATES, como parte das exigências para obtenção do grau de Mestre em Ambiente e Desenvolvimento, Área de Concentração Espaço, Ambiente e Sociedade, Linha de Pesquisa Ecologia. Orientador: Prof. Dr. André Jasper Coorientadora: Profª. Drª. Etiene Fabbrin Pires Lajeado, Janeiro 2015 3 AGRADECIMENTOS À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul (FAPERGS) pela bolsa de estudos concedida. À coordenação de pós-graduação (PPGAD), sem esquecer da Ana Coutinho sempre muito prestativa. Ao meu orientador Dr. André Jasper, Pela confiança, contribuições e sugestões para este Trabalho. Agradeço imensamente. Á minha orientadora, Drª. Etiene Fabbrin Pires, Pela oportunidade proporcionada para inserção na pesquisa desde o período da graduação e por ter me impulsionado o caminho do mestrado, meu eterno reconhecimento. Aos meus pais, Raquel Wanderley e Faquinha, Por me apoiarem nas minhas decisões e acreditar em mim mesmo quando parecia impossível de vencer, pelo incentivo, amor e dedicação e palavras de carinho nos momentos Trash. Amo vocês! Aos meus irmãos, Silmara e Ediel, Mesmo com a distância impedindo de sermos mais presentes, sei que poderei contar sempre com vocês. Aos amigos de TO, Claudisson, Leandro, Edinardo, Yuri, Wagner, Milton, Henrrique, Mateus, Tulio, Adriano. Aos amigos do RS, Rafael Spiekermann, Daniel Silveira, Ricieli Moraes, Maicon Toldi, Cristiano Rocha, Alcemar Martello, Jonas Bica, Everton Gullar, Guilherme Consatti, Cleberton Blanchini, Norton Dametto, Luiz Scherer, Joseline Manfroi, Talyssa 4 Valerius, Rosane Pereira, Taís Laux, Fernanda Schneider. Aos colegas do SBP, Marjorie Kauffmann, Isa Carla, Mariela Secchi, Jéssica Meneghini, Angélica Sulzbach, que de alguma forma contribuíram para o desenvolvimento deste trabalho e uma boa estádia. 5 RESUMO A Floresta Petrificada de Tocantins Setentrional (FPTS) é citada na literatura científica como uma das mais importantes associações lignoflorísticas de paleobioma temperado quente do Permiano no hemisfério sul. Parte desta floresta encontra-se situada no Monumento Natural das Árvores Fossilizadas do Tocantins (MNAFTO), uma unidade de preservação integral localizada a nordeste do Estado do Tocantins. Geologicamente, o MNAFTO encontra-se inserido na Bacia do Parnaíba, sendo que os lenhos aqui estudados são associados à Formação Motuca, Permiano Superior. O presente trabalho possui como objetivo estabelecer a influência dos processos climáticos ocorridos durante o Permiano Superior com a utilização de dados proxy obtidos através da análise de elementos vegetais preservados na FPTS. O material analisado corresponde a 32 fragmentos de lenhos gimnospérmicos provenientes de nove pontos de coleta localizados dentro e no entorno da área do parque. A fim de determinar padrões climáticos com base em crescimento lenhoso, foram feitas seções planas e lâminas petrográficas. Um total de 682 incrementos de crescimento em sessões planas foram verificados por meio de análises de sensibilidade média e anual. Em relação aos dados dendrológicos obtidos, os espécimes demostraram valores considerados sensitivos que indicam a vigência de um clima semiárido com precipitações aperiódicas. Palavras chave: Zonas de crescimento, Permiano Superior, Inferências Paleoclimáticas, Gondwana ABSTRACT The Northern Tocantins Petrified Forest (NTPF) is mentioned in the scientific literature as one of the most important Permian lignofloristic assemblage of warm temperate paleobiome in the South Hemisphere. Part of this forest is situated in the Tocantins Fossil Trees Natural Monument (TFTNM), which is an integral protection unit located in the northeast of the Tocantins state. Geologically, the TFTNM is inserted in the Parnaiba Basin, and the stems studied are associated to the Late Permian Motuca Formation. The aim of the present work is to establish the influence of the climatic process that occurred during the Late Permian with the use of proxy data obtained by the analysis of the floristics elements preserved in the (NTPF). The analyzed material corresponds to 32 gymnospermic fossil wood fragments derived from nine sampling points located inside and in the surroundings of the park area. In order to determine climatic patterns based on woody growth, plane sections cuts and petrographic plates were made. A total number of 682 growth increments in plane sections cuts were verified using average sensibility and annual sensibility analyses. With regard to the dendrological data obtained, the specimens show considerable sensitive values that indicate a semi arid clima with aperiodic rainfall. Key words: Growth Zones, Late Permian, Paleoclimatic Inferences, Gondwana. 6 LISTA DE FIGURAS Figura 1. A) Mapa de localização da área do Monumento Natural das Árvores Fos- silizadas de Tocantins (MNAFTO – retângulo verde escuro no nordeste do TO) no contexto do Estado do Tocantins, Brasil. B) Detalhamento da delimitação do MNAFTO com a localização dos pontos de coleta do material utilizado neste estudo ...... 32 Figura 2. Detalhe da coluna estratigráfica da Bacia do Parnaíba com ênfase no in- tervalo Pensilvaniano Eotriássico ...................................................................................... 37 Figura 3. Pontos de coleta: A e B) Fazenda Pequizeiro, A) vista geral do afloramento com os fósseis aparentes em meio a vegetação; B) destaque para parte basal de uma pteridófita e alguns fragmentos de gimnospermas; (C, D e E) Fazenda Buritirana, C) detalhe de um lenho de gimnosperma com excelente grau preservação; D) vista geral do ponto 4, com fragmentos de lenhos aparentes e ao fundo as mesetas típicas da região; E) lenhos gimnospérmicos fragmentados ................ 40 Figura 4. A) Fazenda Curicaca, pilha de fósseis coletados pela população local para venda, atividade ilegal que ocorria na região; B) Fazenda São Benedito, vista geral do ponto de coleta com alta concentração de lenhos fossilizados; C) vista geral do ponto 8; D) coleta de lenhos gimnospérmicos rolados ...................................................... 41 Figura 5. Desenho esquemático de lenho gimnospérmico evidenciando os diferentes cortes possíveis ................................................................................................................. 43 Figura 6. Demonstração do processo de medição dos incrementos de crescimento ....... 45 Figura 7. Superfícies transversais dos lenhos, A) PB1041 e B) PB1040 demonstran- do a coloração esbranquiçado-avermelhada, superfície interna com fraturas e medula parcialmente presente .......................................................................................... 48 Figura 8. A) PB996 seção transversal, coloração avermelhada-esbranquiçada, de- mostrando desgastes e rachaduras; B) PB1001 seção transversal demostrando o limite dos incrementos evidenciados por bandas claras e escuras; C) PB870 espécime bastante fragmentado, evidenciando o limite dos incrementos, com pequenas aberturas elípticas na superfície externa; D) PB941 limites dos incrementos bem nítidos; E) PB978 medula parcialmente preservada, apresentando fraturas internas; F) PB947 traqueidóxilo evidenciando a alternância de bandas de incrementos cíclicos de crescimento ................................................................................. 49 Figura 9. Seções transversais: A) e B) PB974. A) incrementos de crescimento vi- síveis; B) seção polida evidenciando o padrão dos incrementos; C) PB976 limite dos incrementos, parte da medula presente; D) PB668 fragmento com medula presente ...... 50 Figura 10. A) e B) PB925. A) medula presente com rachaduras aparentes e aspecto achatado pela compressão lateral do processo de fossilização; B) vista lateral demostrando ausência de arredondamento e casca ......................................................... 51 Figura 11. Lâminas delgadas A) PB974 seção radial - raios evidenciados (seta) B) 7 PB1001 traqueídeos evidenciandos (seta inferior), conteúdo escuro (seta superior), que pode ser atribuído à presença de resina (?) ............................................................... 52 Figura 12. Seçôes transversais A) PB976 e B) PB947 evidenciando o padrão das zonas de crescimento (setas). C e D) PB 1001 vista geral do xilema secundário em diferentes escalas demostrando às zonas de crescimentos (setas) ................................. 53 LISTA DE GRÁFICOS Gráfico 1. Sensibilidade anual, média e altura dos incrementos de crescimento dos espécimes analisados no afloramento Ponto 1 (espécimes UFT 946, 947, 954, 955- 1, 979-1, 981-1, 984-4 e 985) ............................................................................................ 92 Gráfico 2. Sensibilidade anual, média e altura dos incrementos de crescimento dos espécimes analisados no afloramento Ponto 2 (espécimes UFT 996, 1001 e 1013) ........ 95 Gráfico 3. Sensibilidade anual, média e altura dos incrementos de crescimento dos espécimes analisados no Afloramento Ponto 3, (espécimes UFT 851-9, 854-10, 855- 3 e 860, 861, 867, 880, 870-3, 882, 883 e 848) ................................................................ 95 Gráfico 4. Sensibilidade anual, média e altura dos incrementos de crescimento dos espécimes analisados no Afloramento Ponto 6, (espécimes UFT 978-1, 1040 e 1041) ... 98 Gráfico 5. Sensibilidade anual, média e altura dos incrementos de crescimento dos espécimes analisados no Afloramento Ponto 8, (espécimes UFT 974-1, 975 e 976). ...... 99 Gráfico 6. Sensibilidade anual, média e altura dos incrementos de crescimento dos espécimes analisados no Afloramento Ponto 7, (espécime UFT 668) ............................ 100 Gráfico 7. Sensibilidade anual, média e altura dos incrementos de crescimento dos espécimes analisados no Afloramento Ponto 9, (espécimes UFT 928-1, 941 e 925) ..... 101 LISTA DE TABELAS Tabela 1. Principais florestas petrificadas descritas para o mundo ................................... 13 Tabela 2. Compilação dos trabalhos publicados entre 1930 e 2001 acerca da geo- logia e paleontologia da Bacia do Parnaíba. Os temas gerais elencados foram organizados com base na forma de divulgação e assunto abordado ................................ 24 Tabela 3. Descrição e localização dos pontos de coleta dos 32 espécimes ana- lisados ............................................................................................................................... 38 8 Tabela 4. Resultados das análises de crescimento lenhoso. Números em Negrito: valores maiores e menores ............................................................................................... 54 Tabela 5. Descrição do crescimento efetuado por diferentes autores em lenhos fós- seis gimnospérmicos descritos para o Permiano da Bacia do Parnaíba ........................... 58 LISTA DE SIGLAS FPTS- Floresta Petrificada de Tocantins Setentrional ........................................................ 11 MNAFTO- Monumento Natural das Árvores Fossilizadas do Tocantins ............................. 11 LISTA DE APÊNDICES APÊNDICE A Listagem do material coletado, proveniente de afloramentos da Formação Motuca (Bacia do Parnaíba) registrados na coleção do Laboratório de Paleobiologia da (UFT) Universidade Federal do Tocantins. (*) espécimes marcados com asteriscos foram utilizados em análises de crescimento .................................................................... 86 APÊNDICE B Gráficos de sensibilidade anual ......................................................................................... 92 APÊNDICE C Imagens de satélite da localização das fazendas e seus respectivos pontos de coleta .. 102 9 SUMARIO 1. INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 10 2. REFERENCIAL TEÓRICO ............................................................................................ 12 2.1 Florestas petrificadas do mundo ............................................................................. 12 2.2 Análises de anéis de crescimento em lenhos atuais ............................................. 15 2.3 Análises de anéis de crescimento em lenhos fósseis ........................................... 18 2.3.1 Carbonífero ......................................................................................................... 18 2.3.2 Permiano ............................................................................................................. 19 2.3.3 Triássico .............................................................................................................. 20 2.3.4 Jurássico ............................................................................................................. 21 2.3.5 Cretáceo .............................................................................................................. 21 2.3.6 Paleógeno ........................................................................................................... 23 2.4 Paleontologia da Bacia do Parnaíba ........................................................................ 23 3. CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO E CONTEXTO...................................... 30 3.1 Caracterização da área de estudo ........................................................................... 30 3.2 Contexto estratigráfico ............................................................................................. 33 4. MATERIAL E MÉTODOS .............................................................................................. 38 4.1 Material ....................................................................................................................... 38 4.2 Procedimentos de laboratório .................................................................................. 41 4.2.1 Laminação ........................................................................................................... 42 4.2.2 Seções planas .................................................................................................... 43 4.2.3 Registro fotográfico ........................................................................................... 44 4.3 Técnicas de estudo ................................................................................................... 44 5. RESULTADOS .............................................................................................................. 47 5.1 Pontos de coleta inéditos ......................................................................................... 47 5.2 Descrição macroscópica .......................................................................................... 47 5.3 Descrição microscópica ........................................................................................... 52 5.4 Descrição dos parâmetros de sensibilidade média e anual .................................. 54 6. DISCUSSÃO ................................................................................................................. 57 7. CONCLUSÃO ............................................................................................................... 65 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 66 APÊNDICES ..................................................................................................................... 87 10 1- INTRODUÇÃO Fonte: Do Autor (2013). 11 A Floresta Petrificada de Tocantins Setentrional (FPTS) é citada na literatura científica como uma das mais importantes associações lignoflorísticas permianas de bioma Temperado Quente no Hemisfério Sul, sendo que Dernbach (1996) a referencia como uma das mais belas florestas fossilizadas do mundo. Estes registros estão, em parte, preservados pelo Monumento Natural das Árvores Fossilizadas do Tocantins (MNAFTO), uma unidade de preservação do tipo integral (DIAS-BRITO et al. 2007). A associação fitofossilífera preservada na área é composta por pteridófitas, esfenófitas e gimnospermas, sendo que a maioria dos fósseis encontrados são de pteridófitas arborescentes. Contudo, o estudo aqui apresentado se concentra em gimnospermas, as quais representam cerca de 1% da associação (DIAS-BRITO et al. 2007). Tal escolha se deve ao fato de que a metodologia utilizada visa à obtenção de dados quantitativos em relação aos anéis de crescimento, passíveis de tratamento estatístico, aplicável apenas a este grupo. As análises foram realizadas com o intuito de traçar inferências a respeito do paleoclima vigente durante o crescimento das árvores (Permiano) em comparação a dados prévios de outras naturezas (geológica, paleontológica). Os dados obtidos foram utilizados como proxy para o entendimento do clima no passado. Neste sentido, o objetivo do trabalho foi inferir sobre o paleoclima vigente no período Permiano na área do que hoje se conhece como FPTS, utilizando como base os padrões do crescimento de lenhos fósseis de gimnospermas encontrados na área do MNAFTO e na sua zona de amortecimento. Para tanto, a presente dissertação está estruturada em: 1) Introdução; 2) Referencial Teórico; 3) Caracterização da Área de Estudo e Contexto Estratigráfico; 4) Material e Métodos; 5) Resultados; 6) Discussão 7) Conclusão; e, por último, os Apêndices. 12 2 - REFERENCIAL TEÓRICO Para que o tema de estudo tenha uma base teórica consistente, apresentam-se aqui os seguintes itens: 2.1. Florestas Petrificadas do Mundo; 2.2. Análises do crescimento em lenhos atuais; 2.3. Análises de crescimento em lenhos fósseis 2.4. Paleontologia da Bacia do Parnaíba– Síntese histórica. 2.1. FLORESTAS PETRIFICADAS DO MUNDO Dezenas de florestas petrificadas têm sido registradas em todos os continentes ao longo de todo o Fanerozoico, a começar no Devoniano. Por beleza e significado científico, algumas florestas fossilizadas têm sido convertidas em áreas de proteção ou unidades de conservação. Monumentos estaduais e nacionais, além de parques nacionais, vêm sendo criados em diversos países, especialmente nos Estados Unidos e na Europa, o que reflete o nível de importância que as diferentes sociedades dão a estas ocorrências (DIAS-BRITO et al. 2007). A designação de “florestas petrificadas” é amplamente utilizada no meio científico. Inúmeros artigos examinados utilizam a expressão, ainda que raros sejam os casos em que os processos diagenéticos e tafonômicos sejam elucidados. Citações de florestas petrificadas são comuns desde meados do Século XIX. Um dos primeiros trabalhos científicos sobre “madeiras petrificadas” é o de Crossman (1831), no Arizona (CAPRETZ, 2010). A interpretação literal para o termo petrification seria espécime submetido à progressiva ação de litificação (MUSSA, 2004). Desta forma, a “petrificação” sensu stricto seria a total substituição da matéria orgânica por minerais (BUURMAN, 1972). Para Carson (1991) a silicificação é um processo que se dá por meio do aumento da concentração de sílica com o tempo, após o sepultamento dos vegetais. Esse processo seria concomitante à perda progressiva de água. Sendo que em alguns casos mais avançados, a sílica pode preservar microestruturas celulares. Para o autor, a silicificação não é uma substituição, mas uma permineralização de fato, na qual a estrutura orgânica age como uma “fôrma” para a deposição da sílica. Röβler (2006) caracteriza o processo de silicificação dos fósseis encontrados 13 em Chemnitz (Alemanha) como a ação de fluídos ricos em sílica, originários dos sedimentos vulcânicos, que preencheram células de fragmentos de caules e troncos, com a consequente geração de formas de polimorfos de quartzo densos, preservando sua estrutura anatômica. Capretz (2010) realizou uma compilação sobre as principais ocorrências de florestas petrificadas no mundo de acordo com os períodos geológicos (TABELA 1). O autor apresenta a definição do termo “floresta petrificada”, discutindo que esta denominação é amplamente utilizada mesmo que em pesquisas mais apuradas, realizadas em fontes bibliográficas. Para o autor, a utilização da expressão “floresta petrificada” latu sensu é utilizada para denominar a assembleia fossilífera quando seus fósseis vegetais são preservados tridimensionalmente. Tabela 1. Principais florestas petrificadas descritas para o mundo. Associação Idade Local Principais ocorrências Referências Flora de Rhynie Devoniano Escócia Flora petrificada Dernbach (1996), Dernbach; Tidwell (2002) Enjihoul Carbonífero Enjihoul, Bélgica Dubiocarpon, Lepidophloios, Arthropitys e Psaronius Gerrienne et al. (1999) Lewis Creek Carbonífero Kentucky, Estados Unidos Ledidostrobus schopfii Brack (1970) Graissessac-Lòdeve Carbonífero Graissessac-Lòdeve, França Sigillaria brardii, Psaronius, Pecopteris, Calamites, Sphenophyllum e Cordaites Martín-Closas; Galtier (2005) MNAFTO Permiano Tocantins, Brasil Pteridófitas arborescentes, Gimnospermas, Esfenófitas Dias Brito (2007) Bacia do Paraná Permiano Brasil Glossopteris, Pteridospermas Mussa et al. (1978), Mussa (1980), Mussa (1989), Merlotti (2000), Alves; Guerra- Sommer (2000), Tavares et al. (2006), Tavares; Rohn (2009), Faria et al. (2009) Texas Permiano EUA Walchia sp. Ulmannia, Pseudovoltzia, Podozamites sp. DiMichele et al. (2001) Montanhas Transantárcticas Permiano Antártica Flora Glossopteris Taylor et al. (1992), Pigg; Taylor (1993), MacManus (2002) Bacia de Karoo Permiano África do Sul Flora Glossopteris Adendorff et al. (2003), Bamford (2004) 14 Bowen Queensland Flora Unayzah Flora Hazro Permiano Permiano Permiano Permiano Australia Austrália Arábia Saudita Turquia Flora Glossopteris Flora Glossopteris Dadoxylon, Pecopteris, Cordaites, Neuropteridium, Fascipteris e Marattiopsis Flora semelhante à flora de Unayzah Pigg; McLoughlin (1997) Pigg; McLoughlin (1997) Lemoigne (1981) Lemoigne (1981) Sidney Permiano Austrália Flora Glossopteris Pigg; McLoughlin (1997) Bacia Saharjuri Permiano Índia Flora Glossopteris Banerjee (2005) Floresta Petrificada de Chemnitz Permiano Alemanha Pteridófitas Esfenófitas Gimnospermas Röβler; Noll (2002), Röβler; Galtier (2002,2003), Röβler (2006) Unayzah Permiano Sudeste asiático Dadoxylon Pecopteris Lemoigne (1981) Fm. Tayuan Permiano China Pecopteris, Psaronius, Botryopteris Hilton et al. (2001) Ghizhou Permiano China Gigantonoclea ghizhouensis Li et al. (1994) Mata e São Pedro do Sul Triássico Brasil Coniferophyta, Araucarioxylon, Rhexoxylon Minello (1994a, 1994b, 1994c), Guerra-Sommer; Scherer (2000) Bacia de Karoo Triássico África do Sul Fitofósseis Bamford (2004) Arizona Triássico Estados Unidos Araucarioxylon Therrien; Fastovsky (2000), Dubiel et al. (1991) Gobi Jurássico Mongólia Troncos silicificados Keller; Hendrix (1997) Xinjiang Jurássico China Troncos silicificados McKnight et al. (1990) Cerro Cuadrado Jurássico Argentina Caules Silicificados (Pararaucaria patagonica), cones, plântulas e lenhos de Araucaria Mirabilis Stockey (1977), Hernandez-Castillho; Stockey (2002) Rio Negro Cretáceo Argentina Cycadales Artabe et al. (2004) Chubut Paleogeno Argentina Gimnospermas Brea et al. (2005) Piedra Chamana Paleogeno Peru Angiospermas Woodcock; Meier (2003) Fm. Unga Paleogeno (Oligoceno) Estados Unidos Troncos silicificados Wilson et al. (1999) Lesvos Mioceno Grécia Angiospermas, Gimnospermas e Pteridófitas Koufos et al. (2003) Fonte: Compilado de Capretz (2010). 15 No Brasil, merecem especial atenção (devido à quantidade e a qualidade de preservação dos fósseis) dois registros de florestas petrificadas: a Floresta Petrificada de Mata, localizada no Rio Grande do Sul, e a Floresta Petrificada do Tocantins Setentrional, localizada no estado do Tocantins. A Floresta Petrificada de Mata aflora principalmente nos municípios de São Pedro do Sul e Mata, ao sul da Bacia do Paraná. Estas florestas contêm alguns dos mais importantes registros de lenhos fósseis silicificados do planeta. Os fósseis ocorrem inclusos no Arenito Mata, relacionado a um sistema fluvial entrelaçado, ou encontram-se rolados sobre sedimentos de diferentes idades, na forma de fragmentos de pequeno e grande porte (GUERRA-SOMMER; SCHERER, 2002). Os lenhos fósseis consistem em formas gimnospérmicas, relacionadas a coníferas representando provavelmente uma flora mesofítica, originada por mudanças climáticas iniciadas na passagem Meso-Neotriássico (GUERRA-SOMMER; SCHERER, 2002). São conhecidos lenhos fósseis de coníferas (MINELLO, 1994a) de idade neotriássica (GUERRA-SOMMER et al., 1999; GUERRA-SOMMER; SCHERER, 2002; PIRES et al., 2005). A Floresta Petrificada do Tocantins Setentrional possui uma singular assembleia fossilífera permiana, com espécies comuns a diferentes províncias paleofitogeográficas, como a Flora Euroamericana e Gondwânica (RÖβLER; GALTIER 2002, 2003, RÖβLER; NOLL 2002, RÖβLER 2006), em especial a Flora Glossopteris, na Bacia do Paraná (ROHN; RÖβLER 1986, ROHN; RÖβLER 2000, TAVARES et al., 2006). 2.2. ANÁLISES DE CRESCIMENTO EM LENHOS ATUAIS O crescimento das árvores, incluindo o crescimento radial, é controlado por uma combinação complexa de fatores relacionados com o clima. Análises quantitativas e qualitativas do crescimento arbóreo são informações de alta resolução de ambientes antigos, que facilitam os estudos de climas passados (GERARDS et al., 2007). Segundo Vaartaja (1959) e Larson (1969) os anéis de crescimento em madeiras geram-se no xilema secundário, através da regulação da atividade cambial, após um período de dormência relacionada a ritmos endógenos associados a respostas ao foto-período. A presença desses anéis constitui um padrão constante em zonas temperadas durante amplos ciclos globais icehouse, quando os pólos 16 estão recobertos por calotas polares. São vários os fatores que influenciam na geração dos anéis de crescimento, embora não esteja esclarecida a importância relativa de cada um destes elementos (KUMAGAI; MATSUNASA, 1995). Falcon-Lang (2000) estabelece relações entre anéis de crescimento em lenhos e longevidade foliar, concluindo que a simples observação direta de padrões xilemáticos pode prejudicar conclusões paleoclimáticas. Já Schweingruber (1996) e Brison et al. (2001) consideram que o crescimento das plantas é influenciado por fatores genéticos, bióticos (envelhecimento, sensibilidade dos anéis de crescimento) e abióticos. Schweingruber (2007) refere que nos trópicos, apenas determinadas plantas consideradas sensitivas desenvolvem anéis de crescimento evidentes, quando adaptadas a solos bem drenados. Segundo Schweingruber (1992, 1996) anéis de crescimento podem ser registrados em todos os climas, sendo que a frequência de espécimes que os apresentam nas diferentes latitudes está relacionada à sazonalidade. Schweingruber (1996) relaciona tipos de climas e a formação de anéis de crescimento ou zonas de crescimento através de estudos com lenhos atuais da Europa, África, Austrália e América do Norte. Com base nestas análises, Schweingruber (1996) estabelece uma relação entre algumas condições climáticas e as características do crescimento arbóreo, onde: * nos trópicos, onde a sazonalidade é limitada e não há invernos frios mas há ocorrência de períodos de seca com ocasional precipitação, o período de crescimento das plantas varia de acordo com a espécie; * nas latitudes, onde ocorrem ciclos climáticos com invernos rigorosos a presença de anéis de crescimento constitui-se em padrão constante; * nos climas caracterizados por invernos com temperaturas médias e muitas chuvas originam-se nos lenhos dominantemente zonas de crescimento, sendo raras as plantas que constroem verdadeiros anéis; * em desertos e em regiões áridas as plantas exibem sempre zonas de crescimento. Schweingruber (1996) define zonas de crescimento como incrementos “fracos” que podem não ocorrer em toda a circunferência do caule. Nestas zonas, não há 17 uma clara delimitação da passagem de lenho tardio para lenho inicial, comum nos anéis de crescimento. Nos climas semiáridos, alguns autores efetuaram estudos sobre o crescimento arbóreo. Fritts (1969) e La Marche (1974) traçaram as seguintes postulações para climas semi-áridos: em um verão úmido de temperaturas amenas, os anéis de crescimento de plantas de terras baixas são largos pois as árvores beneficiam-se com a alta precipitação, e nas terras altas, os anéis são estreitos pois o crescimento arbóreo é limitado pelas baixas temperaturas; em verões quentes e secos, a relação é inversa, em altas elevações os anéis são largos e em terras baixas são estreitos. Já em regiões semiáridas com chuvas monçonais a atividade cambial começa no início do verão, mas é reprimida pelas secas de verão. As chuvas que começam no meio do verão estimulam a atividade cambial, que entra novamente em dormência no início do inverno. Em coníferas essas características causam padrões de densidade interanual variáveis, ou seja, grande variação na altura dos anéis de crescimento. Liphschitz (1986), estudando espécies arbóreas de Israel, demonstrou que muitas espécies de desertos ou regiões semi-áridas seguem um ritmo de crescimento semelhante às árvores de clima temperado, isto é, com crescimento intermitente durante o inverno, gerando anéis de crescimento no lenho. Os padrões extremos dos anéis de crescimento nesses climas semiáridos e mediterrâneos estão relacionados de acordo com Fisher (1993) a ciclos anuais de precipitação. Em zonas temperadas com invernos moderados de clima boreal a subártico, as espécies com poucas exceções constroem anéis de crescimento. A atividade cambial é interrompida no outono e retomada na primavera. A formação de anéis de crescimento é reportada por Coster (1927, 1928) em espécies da Indonésia, Mariaux (1967, 1969, 1970) em espécies do oeste da África e em espécies da América do Sul por Worbes (1994). Enquanto que em climas secos o crescimento é controlado por precipitações, em climas temperados a temperatura constitui-se no fator regulador (SCHULMANN, 1956). Neste contexto, os métodos quantitativos que utilizam incrementos de crescimento como dados proxy são constantemente testados. Falcon-Lang (2005) realizou uma análise global da relação entre clima e parâmetros de anéis de crescimento em lenhos atuais. O autor conclui que há uma enorme variabilidade na 18 resposta do lenho ao clima indicando que o crescimento arbóreo é influenciado por fatores distintos, tais como taxonomia, ontogenia, ecologia e meio ambiente. A validade da utilização de parâmetros quantitativos de anéis de crescimento como indicadores de clima pré-quaternários é, portanto, questionável. Falcon-Lang (2005) sugere a aplicação de metodologias relacionadas a anéis de crescimento apenas em estudos bem delimitados onde os fatores como paleoclimas, ontogenia e fontes taxonômicas podem ser controlados, e com conjuntos de dados maiores. As análises quantitativas e qualitativas de crescimento arbóreo como ferramentas para inferências paleoclimáticas têm sido largamente utilizadas em lenhos fósseis, gerando importantes contribuições em distintas paleoprovíncias florísticas com diferentes idades. 2.3 ANÁLISES DE CRESCIMENTO EM LENHOS FÓSSEIS A seguir, são compilados trabalhos nos quais se utilizou métodos quantitativos e qualitativos de análise de anéis de crescimento, sendo que estes estudos são apresentados por períodos geológicos, visando dessa forma facilitar o entendimento do tema. 2.3.1 Carbonífero Creber e Chaloner (1984) relatam que lenhos fósseis abrangendo os últimos 370 milhões anos representam um conjunto de armazenamento de dados paleoambientais, sob a ação de fatores internos e externos. Os dados relativos a fatores externos consistem da presença ou ausência dos anéis de crescimento, larguras dos anéis, proporções relativas de lenho inicial e lenho tardio e a natureza da transição entre estes tipos de lenho, falsos anéis e evidências de danos por animais ou incêndio, e ainda a ocorrência de lenho de reação. Embora os autores considerem os fatores internos, como por exemplo, a variação genética que irá conduzir a diferenças no lenho, postula-se que os fatores externos exercem uma influência maior do que os internos. Os autores propuseram uma classificação dos lenhos em seis tipo (A, B, C, D, E e O) utilizando o limite entre lenho inicial-lenho tardio como base diferencial. O limite é estabelecido pelas somas algébricas cumulativas dos desvios de cada célula com relação à média do diâmetro radial. As curvas das somas cumulativas tendem a zero, e os pontos onde estas curvas começam tender a zero são usados para determinar os limites entre lenho inicial e 19 tardio. Estes padrões de crescimento lenhoso são relacionados a condições ambientais específicas, a saber: A - transição abrupta lenho inicial/lenho tardio, anéis com pouco lenho tardio - deficiência hídrica ocorre abruptamente na estação de crescimento; B - transição gradual entre lenho inicial-lenho tardio, com uma larga banda de lenho tardio - longa estação de crescimento com suprimento hídrico adequado; C - menos comumente encontrado, indica crescimento em um ambiente com mudança gradual durante a estação de crescimento; D - indica crescimento em um ambiente relativamente uniforme com um evento terminal/cessação ou retardamento da atividade cambial; E - similar ao tipo D, representando o mesmo tipo de ambiente, contudo com o limite entre lenho inicial-lenho tardio menos marcado; O - sem anéis de crescimento, resulta de uma situação onde todos requerimentos para o crescimento em espessura estão constantemente presentes. Falcon-Lang (1999) examinou lenhos gimnospérmicos fósseis de dez localidades na Irlanda ocidental e sul da Escócia, datados no Carbonífero Inferior. Das 77 amostras de lenhos estudadas, 52% apresentaram anéis de crescimento com sutis limites de anéis descontínuos, e incrementos de largura estreita, mas variável. Esses anéis de crescimento foram qualitativamente e quantitativamente analisados e demonstram uma estreita semelhança com anéis de crescimento em lenhos atuais de floresta de Araucária. Os resultados apoiam interpretações paleoclimáticas anteriores, com base em evidências sedimentológicas, sugerindo que as ilhas britânicas experimentaram climas de monções durante o Carbonífero Inferior. Falcon-Lang et al. (2011) relatam a ocorrência de vegetação seca sazonal, preservadas em posição de crescimento, numa extensão de 5 km, no Pensilvaniano (Kasimoviano Inferior) Novo México, Estados Unidos. As análises da anatomia da madeira, diâmetro e densidade, juntamente com observações de traços vasculares e megaflora associada, demonstram que essa floresta era composta por coníferas decíduas (~ 100 árvores por hectare) com dossel aberto. Os anéis de destes lenhos mostram crescimento sobre condições sazonalmente secas. 2.3.2 Permiano Na Formação Rio Bonito, no Estado de Santa Catarina, Permiano da Bacia do Paraná, Mayer (1989) analisou os aspectos anatômicos de lenhos gimnospérmicos gondwânicos com base no desenvolvimento lenhoso e em parâmetros de 20 "sensibilidade anual" e "sensibilidade média". Foram estudados 5 espécimes da localidade Rio Bonito e 5 espécimes do afloramento situado ao norte de Selete. O autor verificou as condições paleoclimáticas predominantes, levando-se em conta posicionamento amplo das associações estudadas, dentro das gimnospermas, sem a necessidade de classificação específica. Taylor e Ryberg (2007) descreveram lenhos permineralizados com anéis de crescimento bem preservados para o Permiano Superior e Triássico Médio das montanhas centrais Transantarticas. A estrutura dos anéis dos lenhos, incluindo um grande número de traqueideos do lenho inicial e um baixo número de células de lenho tardio, fornecem evidências de que o crescimento nestas latitudes polares foi limitado por níveis de luz ao invés de fatores como disponibilidade de água e temperatura, como ocorre em florestas atuais de altas latitudes. Esses anéis de lenhos fósseis têm implicações importantes para a compreensão do crescimento lenhoso da parte aérea e da função do câmbio em grandes altitudes durante os períodos de calor global. Pires et al. (2011b) analisaram padrões de crescimento em lenhos gimnospérmicos procedentes da Floresta Petrificada do Tocantins Setentrional (FPTS), Filadélfia, Tocantins. Foram estudados 38 fragmentos de lenho gimnospérmicos parautóctones. A classificação parataxonomica baseada em xilotipos foi adotada neste estudo, que delimitou a presença de dois xilotipos. Pode- se inferir para a época da deposição desta associação lignoflorística, com base na dominância do padrão de crescimento parcialmente interrompido, a vigência de fases de incrementos cíclicos muito frágeis no crescimento, originados em períodos de precipitações aperiódicas, intercalados com períodos de restrição hídrica, e apontam, portanto, uma estreita vinculação entre determinados padrões e nichos específicos dentro de um amplo paleoambiente fluvial. Wan et al. (2014) descreveram uma nova espécie de gimnosperma para a Formação Wuchiapingian (Permiano Superior), Noroeste da China. Através das analises anatômicas os autores observaram a ocorrência de inúmeras interrupções de crescimento e ausência de anéis de crescimento verdadeiros dentro do caule, e sugerem uma sazonalidade fraca com pouca precipitação anual. As interrupções sugerem um clima úmido de curto prazo e secas não periódicas. 2.3.3 Triássico 21 Pires et al. (2005) através de métodos dendrológicos proposto por Douglas, 1928, estudaram uma associação de lenhos descritos como Sommerxylon spiralosus Pires et Guerra-Sommer, provenientes de um afloramento composto por depósitos arenosos fluviais do Triássico Superior da porção sul da Bacia do Paraná. As análises dos anéis de crescimento complementadas pelos dados geológicos forneceram informações sobre a periodicidade do crescimento relacionado aos ciclos sazonais. A fase de crescimento em cada ciclo se desenvolveu lentamente, e o período de crescimento foi relativamente uniforme. Em contraste, as fases periódicas com restrição de crescimento não foram extensas. Estes ciclos sazonais foram interrompidos por secas ocasionais durante a estação de crescimento, o que é indicado pela presença de falsos anéis de crescimento. Estes dados corroboram com estudos para ao clima do Triássico Superior. 2.3.4 Jurássico Francis (1984), em estudo na porção basal da Formação Purbeck, ao sul da Inglaterra, identificou a presença de uma floresta fóssil, representada por gimnospermas bem desenvolvidas pertencentes ao Jurássico Superior. Os autores realizaram análises de anéis de crescimento de 20 sequencias transversais de lenhos. Os anéis de crescimento estreitos e variáveis indicam condições ripárias para o crescimento lenhoso, com condições altamente irregulares de ano para ano. A comparação com os dados de anéis de crescimento atuais sugere que o clima inferido para a Formação era do tipo mediterrâneo, com invernos úmidos e quentes, quando as árvores foram capazes de crescer, mas com verões quentes e áridos adequados para a formação de evaporitos. A sazonalidade deste clima fornece modelos paleoclimáticos recentes que propõem que tal clima prevaleceu ao longo de latitudes médias nas margens continentais durante o Mesozóico. Brison et al. (2001) propôs uma nova abordagem, com base no estudo da distribuição de tipos de anéis de crescimento proposto por Creber e Chaloner (1984). Estes autores analisaram dados de 643 amostras do intervalo Jurássico- Cretáceo. Os autores concluem que o tipo de anel de crescimento em lenhos do Mesozoico não é determinado apenas por fatores climáticos, visto que são encontrados padrões semelhantes em lenhos de mesma classificação sistemática em diferentes latitudes. Bem como, concluem que análises paleoclimatológicas que 22 utilizam a classificação de anéis de crescimento em lenhos fósseis devem ser realizadas em assembleias grandes e taxonomicamente diversa. 2.3.5 Cretáceo Lenhos de coníferas da Formação Prince Creek (Campanian-Maastrichtian), no centro da Encosta Norte, no Alasca (EUA) estudado por Spicer e Parrish (1990), possuem anéis de crescimento estreitos, falsos anéis abundantes, e altos índices de classificação de lenho tardio para inicial. Estas características são as mesmas em vários táxons, e sugerem que os verões eram amenos e com condições de crescimento variável. Francis e Poole (2002) ao analisar os anéis de crescimento nas florestas de coníferas da Península Antartica forneceram um registro de tendências climáticas para o Cretáceo. A estreita semelhança entre as curvas do anéis de crescimento e os dados de geoquímica sedimentar indica que, apesar dos controles internos e taxonômicos na formação de um anel de crescimento, um forte sinal externo pode ser detectado, o que corresponde aos padrões climáticos globais. Gerards et al. (2007) aplicaram métodos quantitativos de análise de anéis de crescimento em amostras de coníferas do Cretáceo Inferior aflorantes na Bacia Mons, Bélgica. Os resultados preliminares confirmaram que durante o início do Cretáceo, nesta Bacia predominava um clima tropical, com uma sucessão de estações seca e chuvosas bem marcadas (tipo de clima Aw de Koeppen). O coeficiente de sensibilidade média foi elevado (acima de 0,4) e indicou condições paleoambientais instáveis. Pires e Guerra-Sommer (2011), a partir da análise de anéis de crescimento em lenhos de coníferas silicificadas provenientes da Formação Missão Velha (Bacia do Araripe, Brasil), obtiveram importantes informações a respeito da periodicidade de produção lenhosa durante o início do Cretáceo, na região do Equador. Apesar das estimativas de temperatura em elevadas, os dados dendrológicos indicaram que o clima foi caracterizado pela alternância cíclica de períodos secos e chuvosos, influenciado por precipitações periódicas, típico das condições atuais de clima tropical úmido e seco ou savana. A abundância de falsos anéis de crescimento pode ser atribuída tanto a secas ocasionais quanto a danos causados por artrópodes. Os dados paleoclimáticos obtidos nesse estudo corroboram com modelos que inferem a 23 ocorrência de um bioma de verões úmidos para o limite Jurássico Superior/Cretáceo Inferior ao sul do Equador. Pires et al. (2011a) relatam a ocorrência de um conjunto de coníferas silicificadas em arenitos eólicos da Formação Botucatu, Cretáceo Inferior, um paleoerg ao longo das margens da Bacia do Paraná (Brasil). As características desta assembleia monotípica indicam a ocorrência de alguns períodos mais úmidos durante o clima árido predominante de um bioma semi-desértico. As condições de crescimento foram sazonais e com estresse durante o ciclo de vida. Parâmetros quantitativos que controlam o desenvolvimento dos anéis de crescimento podem estar intimamente relacionados com as condições ambientais locais, e não apenas a uma única consequência climática. Yang et al. (2013), analisando 49 espécies de Coniferales descobertas nas duas províncias florísticas do norte e do sul da China, utilizaram análises de anéis de crescimento de lenhos fósseis, que indicaram condições climáticas com variação sazonal em ambas as províncias florísticas do Norte e do Sul durante o Cretáceo Inferior. 2.3.6 Paleógeno Kumagai e Matsunaga (1995) analisaram anéis de crescimento de lenhos fossilizados de duas áreas de florestas fósseis, de idade Paleoceno e outra para o final do Eoceno, no Canadá). Os lenhos mais abundantes foram Metasequoia e cf. Glyptostrobus sugerindo que estas florestas cresciam em ambientes de climas quentes a frios temperados. Foram encontradas diferenças significativas na largura do anel entre as duas florestas. Através de comparações com lenhos atuais constatou-se que essa diferença pode ser atribuída entre as características específicas das florestas e não às mudanças climáticas. Brea (1998) em análise dos anéis de crescimento de coníferas fósseis da Formação Meseta, Eoceno-Oligoceno, na ilha Seymour (Marambio), Antártica, utilizou métodos de dendrocronologia para estudar fósseis de Cupressinoxylon seymourense e Podocarpus sp. A. Os padrões de crescimento bem preservados forneceram informações importantes sobre a periodicidade de crescimento, que se assemelham a algumas espécies de árvores atuais que crescem em áreas com estações frias e quentes bem marcadas. 24 2.4 PALEONTOLOGIA DA BACIA DO PARNAÍBA– SÍNTESE HISTÓRICA A Bacia do Parnaíba é conhecida como sítio fossilífero desde o final do século XIX. Muitos são os pesquisadores que publicaram trabalhos de cunho geológico e/ou paleontológico. Santos e Carvalho (2009) apresentam um detalhado histórico sobre as pesquisas geológicas e paleontológicas realizadas na Bacia do Parnaíba até o ano de 2009 (TABELA 2). A denominação da Bacia foi proposta por Derby (1884, apud SANTOS; CARVALHO, 2009). Brongniart (1872) descreveu Psaronius brasiliensis como o primeiro fóssil vegetal do Brasil a ser mencionado na literatura (DOLIANITI, 1948). O lenho foi atribuído a camadas de arenito, ricas em sílex e madeiras silicificadas da Formação Pedra de Fogo, cujo nome foi proposto por Plummer et al. (1948). Posteriormente, foi realizada pesquisa geológica na área da Bacia, com o objetivo de verificar a ocorrência dos lenhos silicificados atribuídos a Psaronius, trabalho realizado por pesquisadores do Serviço Geológico e Mineralógico do Brasil, (BRASIL, 1909). Já as formações geológicas da Bacia foram definidas por Lisboa (1914), enquanto Campos (1925) distinguiu os sedimentos portadores de Psaronius e os sedimentos do Cretáceo analisando localidades fossilíferas do Maranhão. Tabela 2. Compilação dos trabalhos publicados entre 1930 e 2001 acerca da geologia e paleontologia da Bacia do Parnaíba. Os temas gerais elencados foram organizados com base na forma de divulgação e assunto abordado. Tema geral dos trabalhos publicados Trabalhos Reconhecimento geológico MORAES REGO (1931,1933); LOEFGREN (1936); PAIVA; MIRANDA, (1937); KEGEL; COSTA (1951); BARBOSA; GOMES, (1957); KEGEL (1951, 1952, 1954, 1955, 1956, 1957, 1961, 1965, 1966). Relatórios internos da Petrobrás BLANKNNAGEL (1952 1954); KREMER; CAMPOS (1955); ANDERSON; MENDONÇA (1960); AGUIAR (1961, 1964, 1969, 1971); NORTHFLEET (1965); MELO; PORTO (1965); CUNHA (1964 1966); OJED AY OJEDA; BEMBOM (1966); MOLNAR; URDINEIA (1966); NORTHFLEET; NEVES (1967); NORTHFLEET; MELO (1967); OJEDA Y OJEDA; PERILLO (1967); DELLA PIAZZA; SANTOS (1967); ANDRADE (1968); CARNEIRO; PERILLO (1968); PERILLO; NAHASS (1968). MELO (1965 1968); MELO; PRADE (1968); PERILLO; NAHASS (1968); DELLA PIAZZA; ANDRADE (1969); CUNHA; CARNEIRO (1972); CARNEIRO (1974). Geologia PLUMMER et al. (1948); CASTER (1948); MÜLLER; 25 CAMPBELL (1949,1950); CAMPBELL et al. (1948,1949,1962); MESNER; WOLDRIDGE (1964); AGUIAR; NAHASS (1969); AGUIAR (1971); ALMEIDA et al. (1995); LOVATO et al. (1995). Relatórios de curso de graduação MABESOONE (1965, 1970, 1975, 1977); REZENDE; PAMPLONA (1970); BEÜRLEN (1965,1971a,b); REZENDE (1971); MIURA; BARBOSA (1972); COSTA et al. (1973); CRUZ et al. (1973a, 1973b); LEITE et al. (1975); OLIVEIRA; BARROS (1976); LIMA; LEITE (1978). CALDASSO (1978); SILVA; SOARES FILHO (1979); SILVA (1979); ARAÚJO; MIRANDA (1979); ARAÚJO (1979); SOARES FILHO (1979); MIRANDDE (1979); DELLA FAVERÁ (1990); COLARES; ARAÚJO (1990); COLARES et al. (1990); SOUZA et al. (1990); FIGUEIREDO et al. (1994); LOVATO et al. (1994); RODRIGUES et al. (1994a,b); ALMEIDA et al. (1995); LOVATO et al.(1995); GÓES (1995); GÓES; COIMBRA (1996); GÓES; ROSSETTI (2001); ROSSETTI et al. (2001). Fonte: Compilado de Santos; Carvalho (2009). Com base nos dados avaliados, observa-se que o conhecimento paleontológico acerca da Bacia do Parnaíba no Estado do Tocantins foi gerado principalmente a partir de estudos realizados em rochas fossilíferas das formações Pimenteiras e Pedra de Fogo. Estas unidades geológicas possuem uma expressiva riqueza fossilífera representada por peixes ósseos, tubarões, anfíbios basais, invertebrados, coprólitos, estromatólitos e plantas (SANTOS; CARVALHO, 2009). Considerando a ordem cronológica dos trabalhos publicados, os vertebrados foram os primeiros a despertarem o interesse dos pesquisadores na área da Bacia do Parnaíba. Silva-Santos (1946) descreveu fragmentos de peixes encontrados em extratos do Paleozoico, Mesozoico e Cenozoico. Price (1948) descreveu o primeiro anfíbio fóssil do Brasil, descoberto em sedimentos da Formação Pedra de Fogo aflorantes no Estado do Maranhão, o qual denominou Prionosuchus plummeri. Peixes paleoniscídeos dos gêneros Palaeoniscus e Elonichthys e gastrópodes do gênero Pleurotomaria foram citados para a Formação Pedra de Fogo por Petri e Fulfaro (1983a). Santos (1990) descreveu o condrictes Itapyrodus punctatus a partir de dentes encontrados na Formação Pedra de Fogo, região de Pastos Bons, Maranhão. O mesmo autor descreveu dentes para o mesmo lugar atribuídos por ele à Anisopleurodontis price (SANTOS, 1994). Cox e Hutchinson (1991) descreveram um novo gênero de actinopterígeo o qual denominaram Brazilichthys, macrognathus pertencente à Formação Pedra de Fogo, também na região de Pastos Bons, Maranhão. Os autores descreveram 26 também restos de um anfíbio, Anisopleurodontis pricei. Com relação aos invertebrados descritos para a Bacia do Parnaíba, os principais resultados estão restritos ao Estado do Tocantins E Piauí. Gama-Junior (2008) analisou seções expostas no município de Palmas, onde identificou seis espécies de braquiópodes na Formação Pimenteira (Devoniano Médio). De acordo com o autor, a fauna identificada indica ambiente deposicional marinho em plataforma interna distal durante esse período na região. Ponciano et al. (2010), através de uma revisão bibliográfica, descreve braquiópodes, biválvios, gastrópodes, tentaculitídeos, trilobitas, crinoides e fragmentos de plantas continentais para a Formação Cabeças na região de Oiti, Piauí. Os táxons ali presentes são do Devoniano Médio e de acordo com os autores, representam a transgressão marinha que inundou as bacias Paleozoicas brasileiras. Além disso, Ponciano et al. (2010) ressaltam a importância da preservação deste local para fins científicos e educação patrimonial na região. Scheffler et al. (2011) apresentam a primeira descrição de crinóides para a margem ocidental da Formação Pimenteira, Bacia do Parnaíba (Devoniano). Os autores identificaram três espécies novas deste grupo para a ciência, ressaltando que os dados gerados fornecem argumentos importantes para interpretações paleogeográficas em relação ao padrão de distribuição dos invertebrados nesta região de Gondwana. Além disso, os autores sugerem possíveis rotas de migração que teriam existido durante o Devoniano entre a área de estudos e o norte do Gondwana. Queiroz et al. (2013) registraram os primeiros afloramentos fossilíferos no entorno do Rio Balsas, Município de Santa Teresa, Estado do Tocantins em estratos da Formação Pimenteira, Devoniano da Bacia do Parnaíba com ocorrência de braquiópodes fósseis e fauna associada. Os autores identificaram três espécies já descritas anteriormente para a associação, Australocoleia palmata (MORRIS; SHARPE, 1846), Australospirifer iheringi (KAYSER, 1900) e Tropidoleptus carinatus (CONRAD, 1839). Para Queiroz et al. (2013), a presença dessa associação de braquiópodes caracteriza uma zona de mistura de águas frias, mornas e quentes durante o Devoniano na Bacia do Parnaíba demonstrando a capacidade de migração e tolerância desses indivíduos indicando assim uma possível conexão marinha entre as bacias do Amazonas, Paraná e Parnaíba. Schwanke e Souto (2007) realizaram um estudo com coprólitos permianos 27 coletados nos níveis aflorantes da Formação Pedra de Fogo no estado do Maranhão, atribuindo os condrictes como possíveis animais produtores. O registro de estromatólitos para Bacia do Parnaíba é efetuado por Faria-Jr e Truckenbrodt (1980). Os autores descrevem estromatólitos para a Formação Pedra de Fogo, aflorante na região sul da cidade de Balsas, Maranhão. Com relação aos fitofósseis, os trabalhos realizados na Bacia do Parnaíba após os anos 80 abordam diferentes aspectos principalmente relacionados a descrições anatômicas, classificações sistemáticas e análises de crescimento arbóreo além de estudos bioestratigráficos, análises sobre a gestão do Monumento e sugestão de novas técnicas de coleta de dados paleobotânicos. Os achados paleobotânicos são em sua maioria registrados para a área do MNAFTO, com algumas exceções (Piauí, Maranhão). Também são em sua maioria de idade permiana, com exceção de carófitas cretácicas descritas por Vicalvi e Carvalho (2002). Nestes trabalhos os materiais paleobotânicos estudados são referentes a lenhos de gimnospermas, caules de pteridófitas e esfenófitas, folhas de pteridófitas e material palinológico. Vicalvi e Carvalho (2002) descrevem 18 exemplares de carófitas encontradas na localidade de Pirapemas, município de Cantanhede (Maranhão), atribuídas aos depósitos da Formação Itapecuru (Cretáceo). Com relação às gimnospermas, os trabalhos versam principalmente sobre classificações sistemáticas. Coimbra e Mussa (1984,1987) descreveram gimnospermas procedentes do Arenito Cacunda da Formação Motuca (Maranhão), através dos táxons Amyelon beloi e Carolinapitys maranhensis. Os autores também descreveram em arenitos subjacentes ao arenito Cacunda formas gimnospérmicas registradas como Cyclomedulloxylon parnaibensis e Cycadoylon brasiliensis. Os registros mostram que além dos critérios climáticos demostrados pela dominância de formas pteridofíticas, outros parâmetros de natureza dendrológica em gimnospermas podem ser obtidos, tendo em vista a caracterização climática do intervalo estudado. Caldas et al. (1989) descreveram 33 lenhos gimnospérmicos fósseis para as margens do Rio Poti em Teresina, Piauí, como sendo pertencentes à Formação Pedra de Fogo. Dos exemplares descritos, 29 estavam em posição de vida, ou seja, posicionados verticalmente ou ligeiramente inclinados inseridos em camadas de arenito. Kurzawe et al. (2013a, 2013b) sugeriram novos gêneros e novas espécies de 28 gimnospermas para a área do MNAFTO. Kurzawe et al. (2013a) descreveram Damudoxylon buritiranaense, Damudoxylon humile, Damudoxylon roessleri, Kaokoxylon punctatum, Taenioptys tocantinensis e uma nova forma de Taeniopitys sp. Segundo os autores, essas espécies são provenientes exclusivamente de depósitos sedimentares da Formação Motuca. Kurzawe et al. (2013b) apresenta quatro novos táxons de gimnospemas para a Formação Motuca, a saber: Ductoabietoxylon solis, Scleroabietoxylon chordas, Parnaiboxylon rohnae e Parnaiboxylon sp. A presença de vários novos gêneros e espécies para Formação Motuca revelam a riqueza e a importância desta área para estudos paleobotânicos. Pires et al. (2011b) analisaram padrões de crescimento lenhoso em gimnospermas procedentes da Floresta Petrificada do Tocantins Setentrional. Neste trabalho, os autores analisaram 38 fragmentos de lenho gimnospérmicos parautóctones. Foi adotada a classificação parataxônomica neste estudo, que delimitou a presença de dois xilotipos. Pode-se inferir para essa associação lignoflorística com base na dominância do padrão de crescimento parcialmente interrompido, a vigência de fases de incrementos cíclicos muito frágeis, originados em períodos de precipitações aperiódicas, intercalados com períodos de restrição hídrica, que apontam uma estreita vinculação entre determinados padrões e nichos específicos dentro de um amplo paleoambiente fluvial. Com relação aos fósseis de pteridófitas (lenhos e folhas) e esfenófitas, citam- se os trabalhos abaixo listados. Herbst (1992) descreveu Tietea derby para sedimentos permianos aflorantes na cidade de Carolina, Maranhão, enquadrados na Formação Pedra de Fogo. Posteriormente, na cidade de Araguaína a cerca de 60 quilômetros do local da pesquisa anterior, o mesmo autor descreveu uma nova espécie do gênero a qual denominou Psaronius sinuosus (HERBST, 1999). Iannuzzi e Scherer (2001), às margens do rio Manoel Alves, município de Carolina, Maranhão, assinalaram a presença de compressões e impressões de vegetais fósseis em depósitos da Formação Pedra de fogo, Bacia do Parnaíba, os quais foram definidos como Cyclostigma brasiliensis, Pecopteris sp. e Paracalamites? sp. Röβler e Noll (2002) descreveram lenhos de esfenófitas para a Formação Pedra de Fogo. Os fósseis foram descritos como Arthropitys sp., caules herbáceos de Sphenophyllum sp., além de caules gimnospérmicos arborescentes Dadoxylon 29 sp., todos encontrados na área do MNAFTO. Proveniente de uma localidade entre as cidades de Araguaína e Filadélfia, Formação Pedra de Fogo, a espécie Grammatopteris freitasii considerada a única do gênero para o Gondwana, foi descrita por Röβler e Galtier (2002a,b). Em outro trabalho dos mesmos autores são descritos caules de pteridófitas, também coletadas na área do MNAFTO como sendo do gênero Dernbachia, espécie-tipo D. brasiliensis (RÖβLER; GALTIER, 2003). Neregato (2012) descreveu em detalhe caules de esfenófitas encontrados na área do MNAFTO. Com base nas características anatômicas e morfológicas, o autor propôs cinco novas espécies: Arthropitys isoramis, Arthropitys tabebuiensis, Arthropitys buritiranensis, Arthropitys tocantinenses e Arthropitys barthelli. A espécie Arthropitys tabebuiensis assemelha-se significativamente a Arthropitys bistriata do Asseliano-Sakmariano de Chemnitz, Alemanha, o que corrobora com outras evidências paleobotânicas desta idade para a Formação Motuca e que sugere algum intercâmbio florístico entre a região da Bacia do Parnaíba e a Província Euramericana. Tavares (2012) realizou descrições morfo-anatômicas de samambaias arborescentes permianas (Marattiales), permineralizadas por sílica da Formação Motuca. Estes fósseis compreendem caules, folhas férteis, estéreis e raques. Duas formas já haviam sido registradas anteriormente, representadas por caules permineralizados, Tietia singularis e Psaronius arrojadoi. Outras quatro formas inéditas foram descritas, duas atribuídas em novos gêneros, representadas por uma folha fértil e por uma raque, e outras duas incluídas ao gênero Pecopteris, representadas por folhas estéreis. Tavares et al. (2014) descrevem pinas férteis de pecopterídeas provenientes da área do MNAFTO, atribuídas à Formação Motuca. Os autores indicam a presença de características xeromórficas, postulando que as plantas faziam parte de vegetação riparia em rios efêmeros e estavam adaptadas a longas secas sazonais e irradiação solar direta. O único trabalho palinológico realizado na região é o de Dino et al. (2002), onde foram identificados palinomorfos em testemunhos no membro Trisidela da parte superior da Formação Pedra de Fogo. Os autores descreveram grãos de pólens, acritarcos e algas Botrycoccus, que permitiram fazer correlações palinológicas com o topo da Formação Andirá, Bacia do Amazonas, e com a 30 Formação Oklahoma (EUA). Para os autores este paleoambiente poderia ser caracterizado como marinho costeiro sob condições de clima quente, podendo variar de árido a semiárido. A análise Palinológica apontou grande frequência de esporos de pteridófitas, o que sugere uma flora de baixa diversidade e alta dominância. Mais recentemente, artigos que discutem questões relacionadas à conservação do Monumento enquanto unidade de conservação vem sendo publicados. Nesse sentido, Kauffmann et al. (2013a) realizaram estudo de caso da atual situação do MNAFTO. Os autores consideram que este tipo de estudo pode ser caracterizado como uma ferramenta para a futura construção de diretrizes a serem assumidas pelos gestores para a transformação desse monumento em um geoparque. Mesmo protegido por lei, o MNAFTO sofreu com ações de depredação e tráfico ilegal, o que pode estar relacionado à fragilidade dos sistemas de proteção hoje existentes. Em outro trabalho, Kaufmann et al. (2013b) apresentaram um método de coleta de fitofósseis no MNAFTO com o objetivo de tradução da riqueza das lignoespécies. Metodologicamente, avaliaram cinco tipos de relevo pré-determinados pelo CPRM e três subclasses de localização de pontos de coleta. Os autores concluíram que existem diferenças na distribuição dos fitofósseis com relação a tamanho dos fragmentos e o tipo de relevo onde os depósitos se encontram, visto que os fósseis maiores ocorrem em subclasse de localização denominada “baixadas”, enquanto que nos topos de morro permanecem os fragmentos menores. 31 3 – CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO E CONTEXTO ESTRATIGRÁFICO 3.1. Caracterização da área de estudo A Bacia Sedimentar do Parnaíba ocupa uma área de 600 mil km2 da porção noroeste do Nordeste brasileiro. Esta bacia se desenvolveu sobre um embasamento continental durante o estágio de estabilização da Plataforma Sul-Americana (ALMEIDA; CARNEIRO, 2004). Dentro do contexto da Bacia, aflora uma das maiores florestas petrificadas do mundo, a FPTS, delimitada estratigraficamente por Dias-Brito et al. (2007) ao Neopermiano e a latitudes entre 23° e 28° Sul, de acordo com modelo proposto por Scotese (2002). A importância dessa associação lignoflorística levou à criação do Monumento Natural das Árvores Fossilizadas do Tocantins – MNAFTO (FIGURA 1A), uma unidade de conservação de proteção integral criada pelo Estado do Tocantins por meio da Lei Estadual nº. 1.179, de outubro de 2000 (D.O.E. 981). O MNAFTO situa- se na Amazônia legal, no NNE do Estado de Tocantins, no município de Filadélfia, próximo à fronteira com o estado do Maranhão (FIGURA 1B). Outras manchas da FPTS ocorrem em Goiatins, Colinas do Tocantins e na região de Carolina, Maranhão. O MNAFTO é constituído por áreas particulares (conforme autoriza o §1o do artigo 12 da Lei 9.985/2000), nos termos que regem seu Plano de Manejo. O monumento abriga propriedades rurais, que tem como atividades econômicas a criação de bovinos e agricultura de subsistência. Estas atividades são agravantes para a preservação da UC, uma vez que a pecuária extensiva ocorre, por exemplo, com o emprego de queimadas para a limpeza e renovação dos pastos na estação seca, isto sem considerar a extração e comercialização ilegal de fósseis existentes no local, prática que era comum na região (MSR/OIKOS, 2005). Figura 1. A) Mapa de localização da área do Monumento Natural das Árvores Fossilizadas de Tocantins (MNAFTO – retângulo no nordeste do TO) no contexto do Estado do Tocantins, Brasil. B) Detalhamento da delimitação do MNAFTO com a localização dos pontos de coleta do material utilizado neste estudo. 32 Fonte: A e B, adaptado de Tavares et al. (2014). 33 Atualmente, o Estado do Tocantins está sob o domínio climático tropical semiúmido, recebendo a classificação de AW – Tropical de verão úmido e período de estiagem no inverno de acordo com a classificação de Köppen (SEAGRO, 2010). A temperatura média anual da região é de 26,3°C, com máximas e mínimas de 28°C e 25,3°C, registradas respectivamente nos meses de setembro e junho. O índice pluviométrico totaliza 1800 mm/ano, as chuvas concentrando-se de outubro a abril (mais de 90% do total médio anual). De janeiro a março as precipitações atingem 50% do total médio anual. De junho a agosto ocorre o mínimo das precipitações e a umidade relativa do ar fica em torno de 50%. O quadro climático é bastante variável, havendo anos em que o índice pluviométrico não atinge 850 mm. A dinâmica dos ecossistemas é regida pela forte sazonalidade na disponibilidade hídrica (DIAS-BRITO et al., 2007). A vegetação dominante nessa região é a de cerrado (rupestre cerrado típico e cerradão). Também ocorrem florestas de galeria com elementos amazônicos, que dão lugar a buritizais, e pequenas manchas de florestas semidecíduas. Córregos perenes e temporários compõem a rede de drenagem com padrão dendrítico/subdentrítico. A área é um ecótono de grande importância biogeográfica (DIAS-BRITO et al., 2007). 3.2. Contexto estratigráfico Na paisagem do MNAFTO e da área de amortecimento (entorno) distinguem- se dois patamares ou superfícies de aplainamentos, cujo contraste se traduz em grande beleza cênica. De acordo com Pinto e Sad (1986), o patamar inferior, entre 200 e 250m, é em parte preservado pela presença de leitos de sílex do topo da Formação Pedra de Fogo ou pela silicificação do arenito basal da Formação Motuca. Já o superior, com cotas por volta de 500m, refere-se a topos de morros ou mesetas de bordas íngremes. Tais corpos, presentes no lado leste do MNAFTO, correspondem à Formação Sambaíba e se destacam em imagens de satélite CBERS (DIAS-BRITO et al., 2007). As rochas aflorantes no MNAFTO pertencem às formações Pedra de Fogo, Motuca e Sambaíba, constituintes do Grupo Balsas, com predomínio de afloramentos na Formação Motuca (DIAS-BRITO; CASTRO, 2005; DIAS-BRITO et al., 2009). A Formação Pedra de Fogo é inserida na sequência Neocarbonífera- 34 Eotriássica (FIGURA 2), possuindo variada litologia que resultou da sedimentação em ambientes marinhos rasos restritos, costeiros e continentais, com planícies de sabkha, sobre ocasional influência de tempestades (GOÉS; FEIJÓ, 1994). Segundo Faria Jr. e Trukenbrodt (1980), a unidade ocorre em superfície na região centro-sul da bacia com espessura média de 100 m, apresentando variações laterais de acordo com a área analisada e pode ser dividida em: Membro Sílex Basal, Membro Médio e Membro Trisidela. Infere-se a predominância de um clima quente, com variações na umidade ao longo de sua história; carbonatos e evaporitos acumularam-se quando a bacia apresentava balanço hídrico negativo (LIMA; LEITE, 1978; FARIA; TRUCKENBRODT, 1980; OLIVEIRA, 1982; COIMBRA, 1983; GÓES; FEIJÓ, 1994; DINO et al., 2002). Com relação à idade, Price (1948), utilizando o anfíbio Prionosuchus, atribuíram idade Eopermiana para Formação Pedra de Fogo. Já Lima e Leite (1978), com base em esporomorfos, relacionaram a Formação a idades Eo/Mesopermianas. Todavia, no momento da publicação destes estudos, o Permiano ainda não era dividido oficialmente em Eo, Meso e Neo, dificultando qualquer correlação mais apurada. Dino et al. (2002), atribuíram idade Neopermiana para o Membro Trisidela, porém, estes autores sugerem forte correlação com a Formação Flowerpot, Oklahoma, EUA, a qual apresenta idade Artinskiana/Kunguriana, portanto Eopermiana (LUCAS, 2004). A Formação Motuca se originou em domínio continental, sobre variadas condições de sedimentação – fluvial lacustre e eólica - com transgressões marinhas episódicas na parte intermediária da seção e deposição de gipsita (LIMA; LEITE, 1978). Segundo Dias-Brito et al. (2007), a base da Formação Motuca é dominada por sistemas continentais (fluvial, deltaico e lacustre), em contraposição à natureza de mar-restrito da Formação Pedra de Fogo. Arenitos com estratificação cruzada provavelmente representante de fácies de canais fluviais indicam paleocorrentes para NE (raramente SE). Abrantes-Júnior e Nogueira (2013) efetuaram a reconstituição paleoambiental das formações Motuca e Sambaíba. A Formação Motuca é constituída predominantemente por pelitos vermelhos laminados com lentes de gipsita, calcita e marga. Na porção leste da Bacia do Parnaíba, as fácies tornam-se mais arenosas com a ocorrência expressiva de arenitos com estratificação cruzada sigmoidal. Os 35 autores identificaram 11 fácies sedimentares para a Formação Motuca, que representam um ambiente desértico agrupados em associações de fácies Lacustre raso/Mudflat e Saline pan. O início da sedimentação Motuca é marcado pela deposição de espessas camadas de pelitos laminados em um extenso ambiente lacustre raso de baixa energia (influenciado esporadicamente por influxos de areias oriundas de rios efêmeros). Essa sedimentação em clima árido sugere que o nível de base estratigráfico (nível freático) encontrava-se relativamente elevado, com a predominância de subsidência local. Góes e Feijó (1994) sugeriram ambiente desértico com lagos associados e eventuais influências marinhas. Segundo Dias-Brito et al. (2007) a base Formação Motuca é dominada por sistemas continentais (fluvial, deltaico e lacustre), em contraposição à natureza de mar-restrito da Formação Pedra de Fogo. Arenitos com estratificação cruzada provavelmente representante de fácies de canais fluviais indicam paleocorrentes para NE (raramente SE). Já Lima e Leite (1978) consideraram um clima árido pela predominância de sedimentos vermelhos, ferruginosos, e pela presença de evaporitos. Com relação à idade da Formação Motuca, a mesma tem sido atribuída a diferentes idades, do Mesopermiano ao Triássico (e.g., Mesopermiano: Petri e Fúlfaro (1983); Neopermiano: Mesner e Wooldridge (1964); Góes e Feijó (1994); Neopermiano-Triássico: Lima e Leite (1978). Mesner e Wooldridge (1964) e Lima e Leite (1978) registraram a presença do gastrópode Pleurotomaria sp. e de peixes dos gêneros Paleoniscus e Elonichtys, atribuindo esta formação como sendo de idade neopermiana (FIGURA 2). A Formação Sambaíba localiza-se no topo do Grupo Balsas, sobrepondo a Formação Motuca. Com espessura superior a 400 m, a Formação Sambaíba é caracterizada por arenitos róseos avermelhados com abundantes estratificações cruzadas e raras intercalações de sílex laminado sendo aparentemente afossilífera (PETRI; FÚLFARO, 1983). Petri e Fúlfaro (1983) argumentam não haver razões para posicionar a Formação Sambaíba no Triássico. Góes e Feijó (1994), entretanto, admitem esta possibilidade. Faria Jr. (1984) considerou os arenitos com mega-estratificações cruzadas da Formação Sambaíba como característicos de depósitos eólicos, formando provavelmente campos de dunas, distribuídos em extensa planície continental. Góes e Feijó (1994) admitem ainda certa influência fluvial em cenário desértico. Para Dias- 36 Brito e Castro (2005) esta unidade é de provável idade triássica, que recobre a seção permocarbonífera, a qual proporciona cenários magníficos de “mesas” na porção leste da área do MNAFTO. Já na porção oeste esta formação possui pouca espessura sendo essencialmente arenosa. A Formação Sambaíba pode ser abruptamente recoberta pelos basaltos da Formação Mosquito de idade triássica. A associação lignoflorística presente no MNAFTO tem sido tradicionalmente incluída na Formação Pedra de Fogo, de idade permiana segundo Dino et al. (2002), e por outro lado interpretações mais recentes têm incluído essa lignoflora na Formação Motuca de idade Permiano Superior (DIAS-BRITO et al., 2007; KURZAWE et al., 2013 a, b). Para Pinto e Sad (1986), que estudaram a estratigrafia na região entre Araguaína e Filadélfia (TO), a penúltima camada do terceiro ciclo dentro da Formação Pedra de Fogo (Membro Trisidela) é constituída por arenitos finos e siltitos carbonáticos e, a última camada por siltitos creme não carbonáticos. O início do quarto ciclo dentro do Grupo Balsas, já interpretado como Formação Motuca, inicia-se com arenito fino a médio, avermelhado e esbranquiçado com estratificação cruzada, onde foram encontradas madeiras silicificadas. Portanto, estes autores consideraram que os fósseis na região estudada devem pertencer à Formação Motuca. Esta interpretação foi aceita por Dias-Brito e Castro (2005) e Dias-Brito et al. (2007), que também realizaram estudos estratigráficos na região. Barbosa e Gomes (1957) relataram que não foram encontradas madeiras silicificadas em pacotes carbonáticos e enfatizaram que durante cerca de seis anos de trabalhos estratigráficos no Maranhão somente encontrou Psaronius in situ em folhelhos do topo da coluna paleozoica. É importante ressaltar que o topo desta coluna paleozoica se refere à Formação Pedra de Fogo, pois na época deste estudo a Formação Motuca era interpretada como sendo Triássica. A presente pesquisa, por fim, assume a posição tomada por Pinto e Sad (1986) e Dias-Brito et al. (2007), atribuindo os fitofósseis da Floresta Petrificada do Tocantins Setentrional à porção basal da Formação Motuca. 37 Figura 2. Detalhe da coluna estratigráfica da Bacia do Parnaíba com ênfase no intervalo Pensilvaniano Eotriássico. Fonte: Adaptado de Góes; Feijó (1994). 38 4. MATERIAL E MÉTODOS 4.1. Material Para o desenvolvimento desta pesquisa, os trabalhos de campo foram imprescindíveis, e realizados de forma sistemática com variável duração, visto que algumas localidades são de difícil acesso. Foram realizadas três expedições de campo no período de seca entre maio a agosto de 2013. Os fragmentos de lenho foram coletados de forma aleatória através de procura visual. A coleta foi amostral, ou seja, não foram coletados todos os fragmentos visíveis nos pontos de coleta, visto que em cada ponto há grande quantidade de fósseis. O material coletado corresponde a trezentos e dezessete (317) fragmentos de lenhos fósseis gimnospérmicos (APÊNDICE A) provenientes de cinco diferentes fazendas e nove pontos de coleta (TABELA 3, FIGURAS 3 e 4), localizados na área do Monumento Natural das Árvores Fossilizadas do Tocantins e entorno (FIGURA 1). Cabe ressaltar que neste trabalho os afloramentos são tratados como pontos de coleta, visto que em toda a área do monumento e entorno, os afloramentos de rocha que contêm fósseis ocorrem como manchas esporádicas e são muito abundantes em toda a área do MNAFTO e entorno, bem como contém grandes quantidades de fósseis. Todos os lenhos coletados são procedentes do mesmo nível estratigráfico, correspondendo à Formação Motuca, Permiano Superior (sensu DIAS-BRITO et al., 2007; KURZAWE et al., 2013 a,b). Os fragmentos lenhosos coletados foram encontrados soltos, aflorados sob a rocha exposta no solo, visto que esta é a condição da maior parte da associação fitofossilífera ocorrente na região estudada, pois são poucas as exposições verticais de rochas da Formação Motuca. Os lenhos são encontrados sobre a rocha e não há orientação preferencial, sendo que estão paralelos ao acamamento. 39 Tabela 3. Descrição e localização dos pontos de coleta dos 32 espécimes analisados. Fonte: Do Autor (2014). Fazendas Pontos de coleta Coordenadas geográficas UTM Localização 1 Fazenda Pequizeiro (Entorno) (Fig. 4) Afloramento Ponto 1 S 07º19’ 10.0” W 047º40’20.4” -7.31944444444, -47.6723333333 31 km a leste de Bielândia, TO 222, sentido Bielândia Filadélfia. Entrada para o povoado de Canabrava, lado esquerdo da estrada. Afloramento Ponto 2 S 07º19’ 08.1” W 047º40’18.6” -7.31891666667, -47.6718333333 2 Fazenda Buritirana (MNAFTO) (Fig. 4) Afloramento Ponto 3 S 07º27’ 42.5” W 047º42’42.7 -7.46180555556, -47.7146388889 19 km a leste de Bielândia, TO 222, sentido Bielândia Filadélfia. Entrada para o povoado de Inhuma, lado direito da estrada. Afloramento Ponto 4 S 07º27’41.8” W 047º42’21.6” -7.46161111111, -47.706 Afloramento ponto 5 S 07º27’45.6” W 047º42’24.2” -7.46266666667, -47.7067222222 3 Fazenda Curicaca (Fig. 5) Afloramento ponto 6 S 07º29’40.2” W 047º50’28.5” -7.4945, -47.84125 1 km de Bielândia, TO 010, sentido Bielândia Palmerante. Entrada a esquerda da estrada. 4 Fazenda São Benedito (Entorno) (Fig. 5) Afloramento Ponto 7 S 07º25’28.4” W 047º37’49.4” -7.42455555556, -47.6303888889 31 km a leste de Bielândia, TO 222, sentido Bielândia Filadélfia. A sede da fazenda fica à esquerda da TO 222, mas a entrada para os afloramentos fica à direita da estrada. 5 Fazenda Andradina (MNAFTO) (Fig. 5) Afloramento Ponto 8 S 07º27’57.3” W 047º50’35.6” -7.46591666667, -47.8432222222 3 km a leste de Bielândia, TO 222, sentido Bielândia Filadélfia. Entrada lado esquerdo da estrada. Afloramento Ponto 9 S 07º27’47.9” W 047º50’31.9” -7.46330555556, -47.8421944444 40 Figura 3. Pontos de coleta: A e B) Fazenda Pequizeiro, A) vista geral do afloramento com os fósseis aparentes em meio a vegetação; B) destaque para parte basal de uma pteridófita e alguns fragmentos de gimnospermas; (C, D e E) Fazenda Buritirana, C) detalhe de um lenho de gimnosperma com excelente grau preservação; D) vista geral do ponto 4, com fragmentos de lenhos aparentes e ao fundo as mesetas típicas da região; E) lenhos gimnospérmicos fragmentados. Fonte: Do Autor (2014). 41 Figura 4. A) Fazenda Curicaca, pilha de fósseis coletados pela população local para venda, atividade ilegal que ocorria na região; B) Fazenda São Benedito, vista geral do ponto de coleta com alta concentração de lenhos fossilizados; C) vista geral do ponto 8; D) coleta de lenhos gimnospérmicos rolados. Fonte: Do Autor (2014). 4.2. Procedimentos de laboratório A partir da coleta, foram desenvolvidas as atividades de curadoria junto ao material. Estas atividades envolveram basicamente o tombamento e a informatização do acervo paleontológico. O tombamento da coleção de fósseis incluiu procedimentos de lastreamento, registro, catalogação e condicionamento dos mesmos em local apropriado. Posteriormente, estas informações foram transferidas para o computador, através da utilização de programas específicos de banco de dados (ex.: Specify). Estas atividades objetivaram o levantamento preliminar do material, seu tratamento, bem como sua identificação e classificação. 42 Para a realização da análise de crescimento lenhoso foram selecionados 32 fragmentos (APÊNDICE A). Esta escolha se deu devido a limitações técnicas para a confecção de lâminas delgadas e seções planas. Desta forma, foram selecionados os lenhos com melhor preservação. 4.2.1. Laminação Foram confeccionadas lâminas petrográficas no Laboratório de Laminação da UFRJ. A preparação foi efetuada de acordo com técnica específica para laminação nos três diferentes planos (transversal, longitudinal radial, longitudinal tangencial), conforme esquema da Figura 5. As lâminas foram caracterizadas quanto ao tipo de crescimento do lenho. Estas análises foram efetuadas em microscópio óptico de luz transmitida. As amostras fazem parte da coleção do Laboratório de Paleobiologia da Universidade Federal do Tocantins, Campus de Porto Nacional. A técnica utilizada para a confecção de laminas delgada dos lenhos fósseis utiliza o seguinte protocolo: a) secar as amostras em estufa (30 a 40 °C) por cerca de uma semana; b) cortar os lenhos na seção desejada – transversais, radiais e tangenciais – com máquina com serra diamantada lubrificada com óleo; c) retirar amostras menores dos fragmentos utilizando máquina com serra lubrificada com água; d) lixar as amostras com carbeto de silício (320 – 500) e óxido de alumínio (1500 – 3000); e) lixar novamente as amostras com carbeto de silício em uma placa de vidro; f) lavar as amostras com sabão e água; g) secar as amostras em estufa (50 por 24 horas); h) colocar as amostras em lâminas de vidro com araldite CY 248 e endurecedor HY 95 (6:1); i) secar as amostras em estufa (50 por 24 horas); j) serrar o excedente de rocha das amostras em máquina lubrificada com água, deixando por mais ou menos 1 minuto. k) lixar as amostras em máquina politriz até a obtenção da espessura desejada, primeiramente com carbeto de silício 320 em placa de vidro e posteriormente utilizar o óxido de alumínio 1.500; 43 l) limpar as lâminas com xilol e etiquetar. O grau do polimento foi controlado através da observação em microscópio ótico, visto que a espessura da lâmina é diferenciada em relação às lâminas petrográficas de rocha. Figura 5. Desenho esquemático de lenho gimnospérmico evidenciando os diferentes cortes possíveis. Fonte: Raven et. al. (1996). 4.2.2. Seções planas Visando observar e registrar os padrões de desenvolvimento do lenho, foram executadas seções planas dos eixos transversais em marmoraria, e posterior análise do material em lupa. As seções planas foram confeccionadas em marmoraria, seguindo o seguinte protocolo: a) Cortar as amostras em seção transversal; b) Lixar as amostras em máquina politriz com abrasivo Carbeto de silício (Csi) em pó diluído em água, seguindo a bateria de granulometria a seguir: 120; 220; 320; 500; 800; 1200; 2000; c) Lavar as amostras com água corrente. 44 4.2.3. Registro fotográfico As fotografias do afloramento e dos lenhos foram feitas com máquina Nikon D3100 18-55mm. O registro fotomicrográfico das lâminas delgadas dos lenhos fósseis foi realizado com sistema automático de fotografia acoplado a microscópio ótico de luz transmitida Carl Zeiss - modelo MC80. 4.3. Técnicas de estudo As análises dendrológicas dos lenhos foram efetuadas a partir das lâminas delgadas e das seções planas transversais dos lenhos. As lâminas delgadas foram observadas em microscópico Carl Zeiss-modelo MC80 utilizando-se ocular graduada e tabela de conversão, com aumentos de 3,5 – 10 e 40 X, sendo a observação efetuada nesse último aumento, com óleo de imersão. Nas análises microscópicas das lâminas delgadas foram analisadas as lâminas transversais e longitudinais dos lenhos. Foram elaboradas 19 lâminas transversais e 20 longitudinais (radiais e tangenciais). Das 19 lâminas transversais elaboradas, somente três foram possíveis de análises microscópicas, visto que as demais estão em corte enviesado impossibilitando a observação das características de interesse. Sendo assim, as análises microscópicas foram realizadas alternativamente nas lâminas longitudinais. Os caracteres observados e medidos foram o diâmetro dos traqueideos, espessura das paredes e número de células por incremento de crescimento, que foram tomados considerando-se os limites entre as bandas claras e escuras dos lenhos. Devido à preservação diferencial dos tecidos nas diferentes seções, não foi possível realizar o mesmo número de medições em todos os caracteres anatômicos de cada espécime. Os incrementos de crescimento foram medidos diretamente nas seções planas com a utilização de um paquímetro analógico modelo Starrett 799, (FIGURA 6) sempre a partir do incremento mais interno (próximo à medula, mesmo quando esta não está presente) até o mais externo (próximo à casca). 45 Figura 6. Demonstração do processo de medição dos incrementos de crescimento. Fonte: Do Autor (2014). Devido a preservação incipiente de alguns espécimes, ocorreram dificuldades nas medições para obtenção dos índices propostos. Para as medições das alturas dos incrementos de crescimento o ideal seria efetuar as medições seguindo-se o mesmo raio no lenho. Contudo, devido à preservação diferencial dos tecidos nas diferentes seções, não foi possível realizar o procedimento de medição da maneira ideal. As medições seguiram a mesma linha do raio até quando possível de serem observados os incrementos de crescimento. Quando não foi mais possível seguir a medição no mesmo raio, optou-se por medir a sequência observável a olho nu mais próxima do ponto marcado como limite da observação. Os dados observados, tanto macro como microscopicamente foram coletados em fichas para cada caractere analisado (macroscópicos - diâmetro maior e menor dos lenhos, altura dos lenhos, altura dos incrementos; microscópicos - diâmetro do traqueideo e espessura de parede) e posteriormente agrupados em fichas resumo (APÊNDICE A). Para a determinação do padrão climático com base no crescimento do lenho, foram utilizadas as análises baseadas em Sensibilidade Média e Sensibilidade Anual. Estes métodos são usualmente utilizados em lenhos com anéis verdadeiros. 46 Contudo, parte-se do pressuposto que ambos os métodos verificam a variabilidade de crescimento arbóreo, comparando ciclos de crescimento e não crescimento (ou interrupção). Sensibilidade média: é um método estatístico que verifica a variabilidade média na altura dos anéis de crescimento em uma série temporal de anéis, através das medidas das diferenças relativas na altura de um anel em relação ao próximo. O índice de sensibilidade média foi estabelecido por Douglas (1928), com variações de Schulmann (1956) e Fürst (1963). As alturas dos anéis de crescimento em sequência são tratadas como pares consecutivos e a diferença entre cada par é dividida pela média de altura do par de alturas analisado. Os valores obtidos podem variar entre 0,0 (quando não há variação) e 2,0 (quando há o máximo de variação). Um valor arbitrário foi estipulado para classificar as árvores em complacentes, que crescem em climas favoráveis e uniformes (SM menor que 0,3) e sensíveis, que crescem em climas oscilantes (SM maior que 0,3). = 𝐼 𝑛−𝐼 ∑ | 2 (𝑥𝑡+1− 𝑥𝑡) 𝑥𝑡+1 + 𝑥𝑡 |𝑡=𝑛−1 𝑡=1 Sensibilidade Anual: é calculada em cada exemplar e representada através de histogramas onde se demonstra a variação de espessura dos diferentes anéis de crescimento do lenho, permitindo identificar a variabilidade climática ao longo da sequência dos anéis (BREA, 1998). O cálculo dos índices de sensibilidade média e sensibilidade anual (sensu DOUGLAS, 1928) foi realizado com a utilização de planilha do Microsoft Excel. Sensibilidade média: Onde, x = altura do anel t = ano do anel n = número de anéis da sequência 47 5. RESULTADOS Visando a organização dos resultados optou-se por separar este tópico em subtópicos, a saber: 5.1) Pontos de coleta inéditos; 5.2) Descrição macroscópica; 5.3) Descrição microscópica e 5.4) Descrição dos parâmetros de sensibilidade média e anual. 5.1. Pontos de coleta inéditos Com relação aos pontos de coleta, dos nove pontos visitados, quatro não estão descritos até o momento na literatura especializada, e estão localizados na área de entorno do monumento. Abaixo os pontos descritos na Tabela 3. - Fazenda Pequizeiro: pontos 1 e 2 onde se coletaram 41 e 39 fragmentos, respectivamente. - Fazenda Curicaca: ponto 6 com a coleta de 30 espécimes gimnospérmicos. - Fazenda São Benedito: ponto 7 com a coleta de 39 espécimes gimnospérmicos. 5.2. Descrição macroscópica O processo de fossilização é o de permineralização celular (SCHOPF, 1975), sendo a sílica o componente permineralizante. Neste processo a sílica através de soluções saturadas em determinados íons, comumente carbonatos ou silicatos, penetram nos espaços intercelulares e no lúmen da célula após o evento de deposição do vegetal. Por processos intempéricos e microbiológicos, as células e os tecidos vão sendo decompostos, mas antes da decomposição completa das paredes das células, ocorre a precipitação de substâncias a partir dos íons em solução preservando a estrutura tridimensional do corpo vegetal. O diâmetro dos lenhos objeto deste estudo apresenta grandes variações entre os espécimes (1 a 25,5 cm), ficando a mediana entre 7 e 8 cm. A superfície externa dos espécimes é irregular e rugosa, sendo que muitas vezes apresenta coloração acinzentada (FIGURA 7 e 10), enquanto que as porções internas são silicificadas, onde se visualizam os incrementos de crescimento, em alternância de bandas claras e escuras. A maioria dos exemplares apresenta fraturas, algumas vezes preenchidas 48 por quartzo (FIGURA 9C e D). A grande maioria dos exemplares coletados correspondem a traqueidóxilos (fragmentos compostos somente de xilema secundário) (FIGURAS 8A, B, C, D e F). Em 13 espécimes, a medula encontra-se presente, e caracteriza-se por ser pequena, circular de assimétrica a centralizada (sensu MUSSA, 1982), com diâmetro médio de 2 cm (3 a 1,53 cm) (FIGURAS 7; 8E; 9C e D). Os detalhes anatômicos das medulas não foram observados devido à má preservação das mesmas (recristalização). A região periférica correspondente ao floema secundário e córtex não se encontra preservada em nenhum dos espécimes. As características da disposição dos incrementos de crescimento com seção transversal circular permitem inferir que os espécimes correspondiam a eixos caulinares (SCHWEINGRUBER, 1996). 49 Figura 7. Superfícies transversais dos lenhos, A) PB1041 e B) PB1040 demonstrando a coloração esbranquiçado-avermelhada, superfície interna com fraturas e medula parcialmente presente. Fonte: Do Autor (2014). 50 Figura 8. Seções transversais: A) PB996 coloração avermelhada-esbranquiçada, demostrando rachaduras; B) PB1001 limite dos incrementos evidenciados por bandas claras e escuras; C) PB870 espécime bastante fragmentado, limite dos incrementos visíveis, com pequenas aberturas elípticas na superfície externa; D) PB941 limites dos incrementos bem nítidos; E) PB978 medula parcialmente preservada, apresentando fraturas internas; F) PB947 traqueidóxilo evidenciando a alternância de bandas de incrementos cíclicos de crescimento. Fonte: Do Autor (2014). 51 Figura 9. Seções transversais: A) e B) PB974. A) incrementos de crescimento visíveis; B) seção polida evidenciando o padrão dos incrementos; C) PB976 limite dos incrementos, parte da medula presente; D) PB668 fragmento com medula presente. Fonte: Do Autor (2014). 52 Figura 10. A) e B) PB925. A) medula presente com rachaduras aparentes e aspecto achatado pela compressão lateral do processo de fossilização; B) vista lateral demostrando ausência de arredondamento e casca. Fonte: Do Autor (2014). 5.3. Descrição microscópica O diâmetro radial dos traqueideos que compõem as bandas claras, que correspondem ao lenho inicial variou de 40 a 70 µm (média de 52 µm) com paredes 53 que variaram de 2 a 4 µm de espessura. O número de células de um incremento para o outro não pode ser definido visto que não há delimitação clara de limite (FIGURA 12). O contorno dos traqueideos não pode ser observado, visto que alternativamente para as descrições microscópicas utilizaram-se as lâminas tangenciais. Em alguns espécimes há conteúdo escuro, que pode ser atribuído a presença de resina (FIGURA 11). Figura 11. Lâminas delgadas A) PB974 seção radial - raios evidenciados (seta) B) PB1001 traqueideos evidenciados (seta inferior), conteúdo escuro (seta superior), que pode ser atribuído à presença de resina. Fonte: Do Autor (2014). Nas zonas mais escuras de lenho tardio analisadas microscopicamente, observou-se uma diminuição do lúmen dos traqueideos (variação de 16 a 28 µm) sem que, contudo haja espessamento de parede celular. Esta diminuição do lúmen não é cessada de forma abrupta, característica comum em anéis de crescimento verdadeiros, ou seja, não há passagem abrupta de lenho tardio para lenho inicial. No lenho tardio as células paulatinamente demonstram aumento de lúmen, e dessa forma, não é possível delimitar onde termina o lenho tardio e se inicia o lenho inicial. 54 Como não há uma nítida divisão de lenho tardio/lenho inicial, não há delimitação de verdadeiros anéis de crescimento (FIGURA 12). Figura 12. Seções transversais A) PB976 e B) PB947 evidenciando o padrão das zonas de crescimento (setas). C e D) PB 1001 vista geral do xilema secundário em diferentes escalas demostrando às zonas de crescimentos (setas). Fonte: Do Autor (2014). 5.4. Descrição dos parâmetros de Sensibilidade Média e Anual Os incrementos de crescimento podem ser observados macroscopicamente na seção transversal de todos os espécimes, sendo evidenciados através da repetição de linhas concêntricas (bandas claras e escuras) (FIGURAS 6, 7, 8 e 12). Os dados estatísticos foram obtidos de um total de 682 incrementos de crescimento observados nos 32 espécimes. O número mínimo de incrementos observado por espécime foi 11 e o máximo foi 37 (TABELA 4). A largura mínima nos incrementos de crescimento variou de 0.4 a 1.45 mm (média de 0,4 mm) e a largura máxima variou de 3.05 a 18.80 mm (média de 14.66 mm). A média na altura dos incrementos variou de 0.558 a 8.436 mm (média de 3.49). 55 A sensibilidade anual e média, bem como a variação na altura dos incrementos de crescimento lenhoso são representadas na forma de gráficos (APÊNDICE B). A sensibilidade média nos espécimes variou de 0.367 a 1.475 sendo que a média foi de 0.778. Todos os espécimes mostram valores considerados sensitivos. O valor mínimo de sensibilidade anual é 0.004 e o máximo é 1.749 (TABELA 4). Tabela 4. Resultados das análises de crescimento lenhoso. Números em negrito: valores maiores e menores. Amostras Número de incrementos de crescimento Largura mínima do incremento (mm) Largura máxima do incremento (mm) Média de espessura dos Incrementos Sensibilidade média MS Sensibilida de anual mínima Sensibilida de anual máxima 1 UFT 946 26 0.53 8.25 4.147 0.704 0.050 1.734 2 UFT 851-9 17 0.49 8.00 2.554 0.705 0.184 1.464 3 UFT 854-10 26 1.36 8.45 4.058 0.554 0.028 1.117 4 UFT 855-3 20 0.48 9.78 3.686 1.136 0.035 1.642 5 UFT 860 29 0.44 10.25 3.008 1.243 0.072 1.617 6 UFT 861 14 1.90 18.80 8.436 1.013 1.094 1.537 7 UFT 867 21 0.95 6.49 3.540 0.637 0.141 1.363 8 UFT 880 25 1.15 13.24 4.945 0.838 0.156 1.462 9 UFT 870-3 37 0.80 10.20 2.755 0.722 0.075 1.518 10 UFT 928-1 24 0.52 8.15 2.673 0.863 0.050 1.378 11 UFT 941 21 0.81 10.34 4.140 0.943 0.282 1.562 12 UFT 947 17 0.48 3.05 0.558 1.475 0.017 1.496 13 UFT 954 31 0.68 6.51 2.525 0.661 0.081 1.329 14 UFT 955-1 16 1.45 13.73 4.430 0.870 0.163 1.749 15 UFT 974-1 15 0.79 4.60 2.558 0.798 0.063 1.342 16 UFT 975 23 1.08 6.65 0.661 0.671 0.090 1.405 17 UFT 668 21 0.40 7.75 2.829 0.638 0.033 1.690 18 UFT 976 22 1.14 14.66 4.618 1.073 0.055 1.683 19 UFT 978-1 18 0.70 8.89 0.645 0.645 0.147 1.577 20 UFT 979-1 19 0.53 11.81 3.306 0.781 0.004 1.484 21 UFT 981-1 24 0.70 3.90 2.390 0.596 0.060 1.582 22 UFT 984-4 17 0.86 5.44 2.876 0.719 0.133 1.282 23 UFT 996 19 0.72 5.78 3.816 0.595 0.133 1.554 24 UFT 1001 26 0.71 7.95 3.593 0.860 0.045 1.625 25 UFT 1013 12 0.80 4.43 2.314 0.367 0.016 1.366 26 UFT 848 25 1.06 11.11 4.656 0.665 0.284 1.413 27 UFT 1040 27 0.94 6.30 3.433 0.614 0.158 1.116 28 UFT 1041 11 1.39 10.08 6.178 0.713 0.061 1.430 29 UFT 925 25 0.97 7.45 3.505 0.478 0.042 1.275 56 30 UFT 882 18 0.41 9.35 4.057 0.646 0.131 1.562 31 UFT 883 15 1.38 10.00 4.885 1.040 0.352 1.419 32 UFT 985 21 0.96 8.15 3.937 0.651 0.077 1.472 Total/média 682 0.40 14.66 3.49 0.778 0.134 1.529 Fonte: Do Autor (2014). 57 6. DISCUSSÃO Apesar de ter sido criada para proteger o patrimônio fitofossilífero da FPTS e de ter sofrido significativas mudanças em seus limites originais (DIAS BRITO et al., 2007; CAPRETZ; ROHN, 2013; TAVARES et al., 2014a), os pontos de coleta inéditos apresentados neste trabalho demonstram que os afloramentos da FPTS ocorrem para além da área demarcada atualmente como MNAFTO. Dessa maneira, é possível que h