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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOCIÊNCIAS ETIENE FABBRIN PIRES Análises dendrológicas no Cretáceo Inferior das bacias do Araripe e Paraná: determinação de paleoclimas regionais e relação com biomas globais do Mesozóico. ORIENTADORA: PROFª. DRª. MARGOT GUERRA SOMMER Porto Alegre - 2008 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOCIÊNCIAS ANÁLISES DENDROLÓGICAS NO CRETÁCEO INFERIOR DAS BACIAS DO ARARIPE E PARANÁ: DETERMINAÇÃO DE PALEOCLIMAS REGIONAIS E RELAÇÃO COM BIOMAS GLOBAIS DO MESOZÓICO. ETIENE FABBRIN PIRES ORIENTADORA– Profª. Drª. Margot Guerra Sommer BANCA EXAMINADORA Prof. Dr. Átila Augusto Stock da Rosa – Departamento de Geociências, Centro de Ciências Naturais e Exatas, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brasil. Prof. Dr. José Newton Cardoso Marchiori – Departamento de Ciências Florestais, Centro de Ciências Rurais , Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brasil. Profª. Drª. Mary Elizabeth Cerruti Bernardes de Oliveira - Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, Universidade de Guarulhos, Guarulhos, SP, Brasil. Tese de Doutorado apresentada como requisito parcial para a obtenção do Título de Doutor em Ciências. Porto Alegre – 2008 Pires, Etiene Fabbrin Análises dendrológicas no Cretáceo Inferior das bacias do Araripe e Paraná: determinação de paleoclimas regionais e relação com biomas globais do Mesozóico. / Etiene Fabbrin Pires. – Porto Alegre : IGEO/UFRGS, 2008. [180 f.]. il. Tese (Doutorado) - Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Instituto de Geociências. Programa de Pós- Graduação em Geociências, Porto Alegre, RS - BR, 2008. 1. Dendrologia. 2. Cretáceo Inferior. 3. Bacia do Araripe. 4. Bacia do Paraná. 5. Paleoclima. I. Título. _____________________________ Catalogação na Publicação Biblioteca do Instituto de Geociências - UFRGS Renata Cristina Grun CRB 10/1113 iii Agradecimentos Ao CNPq pelo auxílio financeiro durante a realização desta Tese. À Coordenação, aos Docentes e aos Funcionários do Curso de Pós-Graduação em Geociências da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. À Direção do Instituto de Geociências e Chefia do Departamento de Paleontologia e Estratigrafia da UFRGS. A CAPES pela concessão de Estágio no Exterior através de edital PDEE. Ao Setor de Laminação do Instituto de Geociências da UFRGS, pela confecção das lâminas delgadas. Ao Professor Dr. Narendra K. Srivastava (UFRN), pelo acompanhamento à expedição de campo realizada no Nordeste brasileiro. Ao Professor Dr. Ismar de Souza Carvalho, do Instituto de Geociências da Universidade Federal do Rio de Janeiro, pela concessão do material da Coleção Paleobotânica da UFRJ, e pelas discussões e sugestões. Ao DNPM-RJ, em especial à da funcionária Drª. Rita Cassab que concedeu parte do material aqui analisado. Ao Fotógrafo Luiz Flávio, funcionário do Laboratório Fotográfico do Setor de Paleontologia do Instituto de Geociências da UFRGS, pelo excelente trabalho. Ao professor Dr. Claiton Marlon dos Santos Scherer, do Instituto de Geociências da UFRGS, pela efetiva participação em um dos artigos aqui apresentado. Ao Professor Dr. Adriano Rodrigues dos Santos, da Universidade Federal de Uberlândia e ao Biólogo Edivane Cardoso, pelo apoio à expedição de campo realizada na região de Uberlândia, MG. Ao Professor Dr. João Graciano Mendonça Filho, do Instituto de Geociências da UFRJ, pelo apoio a inúmeras viagens ao Rio de Janeiro. Ao professor Dr. Roberto Iannuzzi, do Instituto de Geociências da UFRGS e ao professor Dr. Aristóteles de Moraes Rios Netto, do Instituto de Geociências da UFRJ, pelo empréstimo de equipamento fotográfico. iv Em especial, À Profª. Drª. Margot Guerra Sommer, minha muito mais do que orientadora. À Drª. Miriam Cazzulo Klepzig pela amizade e constantes sugestões. À Profª. Drª. Teresa Torres, da Universidad de Chile, que com confiança recebeu- me em seu país para a realização de estágio, e com grande sabedoria e amizade fez de minha estadia um grande aprendizado. Aos colegas Carlos (Guga) Eduardo, Dani Genz, Paula Dentzien e Margarete Simas pela amizade, e mais especialmente às colegas Tatiana Pastro Bardola e Isabela Degani Schmidt, pela correria de final de tese. À coleguíssima Cristina Bertoni Machado, pela amizade, companheirismo e gentileza da sempre amiga. Às famílias Vagtinski e Fraga, pela ajuda essencial no final da tese. À minha família, Christian, Helena, Jamile, Ale, mãe Celeste ( in memorian ) e Sergio, pela qual vale a pena qualquer esforço. v RESUMO A análise de anéis de crescimento de associação de lenhos silicificados, de idade Cretáceo Inferior, provenientes de seqüência pré-rifte da Depressão Afro-Brasileira (Formação Missão Velha, Bacia do Araripe) e da parte norte da Formação Botucatu (Bacia do Paraná) produziu importantes resultados com relação à periodicidade de crescimento arbóreo durante o Berriasiano no Cinturão Equatorial. A análise de diferentes tipos de lenhos da Formação Missão velha (8°S) indicou que, mesmo em altas temperaturas, o clima foi caracterizado por alternância cíclica entre períodos secos e chuvosos. O fator controlador do crescimento foi o suprimento aqüífero originado principalmente por precipitações cíclicas. A alta freqüência de falsos anéis de crescimento foi atribuída a secas ocasionais durante a fase de crescimento e também a danos causados por artrópodes. Os dados dendrológicos indicam um típico clima de savana, contrariando modelos paleoclimáticos que estabelecem condições de deserto subtropical, áridas a semi-áridas para o Cretáceo Inferior na porção sul do Cinturão Equatorial. Esse clima é definido por regimes pluviométricos e de temperatura, com uma longa estação de seca (inverno) e uma estação úmida chuvosa (verão). Conseqüentemente, a associação de lenhos é relacionada ao bioma Verão Úmido, em baixa latitude, caracterizado em modelo paleoclimático previamente estabelecido para a transição Jurássico-Cretáceo. Estas inferências concordam com estudos geológicos estabelecidos para a Depressão Afro-Brasileira que indicam condições úmidas vigentes na parte norte em relação a condições semi-áridas vigorantes na parte sul da bacia. A interação planta-artrópode constitui-se em registro inédito de evidências de fitofagia em associação de lenhos silicificados da Bacia do Araripe. A presença de um complexo sistema de canais, frequentemente preenchidos com coprólitos de formato oval a hexagonal, permitiu inferir atividades de oribatídeos (Isoptera). Peculiaridades da preservação dos lenhos demonstram que o dano foi causado provavelmente por formas herbívoras. Dados dendrológicos associados a resultados obtidos na análise da interação planta-artrópode restringem o intervalo de deposição dos níveis contendo lenhos fósseis na Formação Missão Velha ao intervalo basal do Cretáceo Inferior. Uma associação monotípica de coníferas com afinidade a Pinaceae atuais, preservada na porção norte da Formação Botucatu (18°S) na Bacia do Paraná, constitui evidência de alguma umidade presente nas vi condições áridas vigorantes no bioma Deserto. Análises dendrológicas nessa associação monotípica indicam que as condições de crescimento eram periódicas, mas altamente estressantes durante o ciclo de vida das plantas. Os parâmetros quantitativos, que controlaram o desenvolvimento dos anéis de crescimento, mais do que uma conseqüência do clima, foram relacionados a caracteres ambientais. Características taxonômicas e fisiológicas foram também decisivas como resposta a restrições ambientais. A associação de coníferas desenvolveu-se durante o clímax de uma fase “greenhouse ” com aumento na disponibilidade de CO 2 atmosférico. A presença de anéis de crescimento como característica comum indica variações cíclicas nas condições de crescimento da planta; todavia zonas típicas de lenho tardio caracterizadas pelo espessamento da parede e redução do lúmen do traqueídeo não foram encontradas. Simulações de paleoclimas do Cretáceo Inferior para esta latitude indicam biomas áridos desérticos associados a condições hiper- áridas durante a fase pré-rifte do Pangéia. A integração dos diferentes dados obtidos na análise das diferentes bacias indica que parâmetros quantitativos utilizados em dendrologia podem estar relacionados com características ambientais, bem como a características intrínsecas da planta. Portanto, anéis de crescimento não são determinados exclusivamente por fatores extrínsecos; características taxonômicas e fisiológicas foram decisivas como resposta a restrições ambientais, especialmente em condições estressantes de crescimento. Considerando-se as análises dendrológicas associadas a dados paleogeográficos e sedimentológicos, detectou-se que condições climáticas áridas e semi-áridas vigentes em regiões peri-equatoriais em ecossistemas desenvolvidos em fase “greenhouse ” no Cretáceo Inferior não possuem análogos na atualidade, na vigência de estágio “ icehouse ”. vii ABSTRACT Growth rings analyses on Early Cretaceous silicified coniferous wood assemblage from the pre-rift sequence of Afro-Brazilian Depression (Missão Velha Formation, Araripe Basin - Brazil) and from northern portion of the Botucatu Formation (Paraná Basin - Brazil) have yielded important information about periodicity of arboreal growth during the Berriasian in the Equatorial Belt. Despite warm temperatures, dendrological data from different wood types from Missão Velha Formation (8º S) indicate that the climate was characterized by cyclical alternation of dry and rainy