A história da paleontologia

A história da paleontologia

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A história da

Paleontologia

Prof. Dr. Luiz Henrique Cruz de Mello Disciplina História da Ciência UNIBAN

Paleontologia significa “estudo dos seres antigos” e representa a união entre as ciências biológicas e geológicas na compreensão dos registros de animais, plantas e microorganismos préhistóricos (com idade superior a 1 mil anos). Desde os primórdios da humanidade dois aspectos têm intrigado as pessoas comuns, os religiosos, os filósofos, os naturalistas e os cientistas: a duração do tempo e o significado dos fósseis. Estes são os aspectos tratados no presente texto.

A duração do tempo geológico

- Contexto pré-científico

A noção de tempo é uma variável importante para muitos ramos da ciência. Alguns marcam o tempo de coagulação do sangue, outros marcam o tempo necessário para um planeta dar a volta ao redor do sol, outros ainda marcam o tempo que falta para uma espécie entrar em extinção. Estes exemplos usam a noção de tempo humana, compreendendo algumas dezenas de anos ou, quando muito, uma centena deles. Conseguimos lembrar como era o mundo quando éramos crianças, não é!? Conseguimos saber, também, como era o mundo na época que nossos pais eram crianças, pois afinal de contas, eles mesmos podem nos contar ou podemos ler em algum livro ou revista. Algo semelhante acontece para a época de nossos avós. Contudo, quanto mais regredimos no tempo, mais a noção de tempo se esvai. Fica mais difícil reconstituir os detalhes das épocas passadas, pois cada vez mais precisamos de documentos os quais, por sua vez, são cada vez mais difíceis de encontrar.

Há 509 anos o Brasil era descoberto. Tudo o que sabemos vem de poucas cartas e descrições da época. O que dizer, então, dos egípcios e mesopotâmicos, com possivelmente mais de 5000 anos de história. Antes disso, na idade dos homens das cavernas, os conhecimentos são mais escassos ainda. Essa é a escala de tempo humana. Trabalhamos com um intervalo de dezenas, centenas e, no máximo, alguns milhares de anos.

Contudo, quando nos referimos ao tempo num âmbito Paleontológico ou Geológico essa realidade muda drasticamente. A vida teria surgido há 3,8 bilhões de anos, os primeiros vertebrados há cerca de 530 milhões de anos, os dinossauros se extinguiram há 65 milhões de anos e o primeiro Homo sapiens teria pisado no planeta há 150 mil anos. Nossa mente, que fica espantada quando um homem chega aos 120 anos, não consegue compreender direito essa dimensão. Mas pelo menos hoje podemos tentar fazê-lo. Houve um tempo em que nossa noção de tempo não podia (e não devia) ultrapassar os 6000 anos. Mas afinal de contas, quanto tempo o tempo tem?

O tempo perguntou pro tempo quanto tempo o tempo tem? E o tempo respondeu pro tempo que o tempo tem tanto tempo quanto tempo o tempo tem.

Conforme amplamente conhecido o tempo era marcado por chineses, egípcios e mesopotâmicos há mais de 4000 anos. Contudo essa era a marcação do tempo diário, importante para definir a época de plantar e de colher e outras atividades sazonais ou do dia-a-dia. Os astros guiavam essa observação. A noção de tempo profundo (ilimitado), ou seja, o tempo passado que corresponde à existência do planeta ou do universo, foi sendo exercitada ao longo da história, muito embora ninguém conseguisse provar realmente sua dimensão.

Hendrik van Loon (escritor e jornalista americano do séc. 19-20) comentou sobre a dimensão do tempo da seguinte forma:

“Longe, ao norte, numa terra chamada Svithjod, existe uma rocha. Possui cem milhar de altura e cem milhas de largura. Uma vez em cada milênio, um passarinho vem à rocha para afiar seu bico. Quando a rocha tiver sido assim totalmente desgastada, então, um único dia da eternidade ter-se-á escoado”

Quando observamos o pensamento geral da idade média temos um conceito de Terra (o planeta) como um sistema fechado, com um início não muito distante no passado e um térmico não muito afastado no futuro. A Terra ocuparia um espaço e um tempo firmemente confinados. Os cristãos, na época pré-científica, viam a Terra como um objeto maciço, inativo, imóvel no centro do universo. Esse foi o cenário combatido por Kepler, Copérnico e Galileu, com sucesso. Imaginaram e provaram ser a Terra um objeto dinâmico. Mas com o tempo a situação era mais difícil.

O tempo é inatingível e por isso a percepção de suas dimensões necessitava de mais recursos que os naturalistas até o século 18 não tinham. Por isso dominava a visão medieval (e como tudo nessa época, também era a visão religiosa do Vaticano) de que a Terra teria cerca de 6000 anos, baseada na aceitação literal de antigos escritos hebraicos.

- O contexto científico

A ideia de tempo profundo não foi muito popular até o século 19. Contudo, não quer dizer que não existisse. Registros antigos dão conta que o grego Heródoto (século V a.C.), enquanto viajava pelo delta do rio Nilo compreendeu que os sedimentos haviam se acumulado a partir de cheias do rio e que milhares de anos eram necessários para formar a parte visível do delta.

Um dos primeiros a pensar sobre a dimensão do tempo além da escala humana foi o grande alquimista árabe Avicena (Ibn Sina, 981-1037) (figura ao lado). No seu famoso livro “Enciclopédia de Filosofia e Ciência Natural – Kitab AI-Shifa” há uma parte sobre mineralogia e meteorologia onde importantes temas são abordados. Ele foi capaz de identificar a atuação de processos importantes como erosão, deposição, soerguimento e que deveria haver um intervalo de tempo entre sequência,

reconhecendo a ocorrência desses eventos para formar as montanhas, num intervalo de tempo maior do que o da vida humana. Também no século 1 o naturalista chinês Shen Kuo (1031-1095) teve ideias parecidas ao examinar rochas e fósseis.

No século 18 James Hutton (1726-1797, geólogo escocês, figura ao lado), conhecido como o pai da geologia moderna, desafiou o pensamento medieval dominante. Sua grande habilidade e senso de observação fizeram com que ele reconhecesse que as rochas foram formadas pelos

mesmos processos que, atualmente, servem para alterar a forma da superfície da Terra, ou seja, erosão, deposição e atividade vulcânica. Sendo assim, quando deixamos esses processos modeladores agirem por muito e muito tempo, temos a formação de rochas. Portanto, as rochas que já existem e foram formadas dessa maneira, deveriam ter uma idade muito grande. Hutton imaginava a Terra como uma máquina eterna na qual forças dinâmicas internas criavam esforços que, no decorrer do tempo, elevavam nossas terras de dentro dos oceanos enquanto outras superfícies já expostas estavam sendo erodidas (figura ao lado). Segundo Hutton:

“Desde o topo da montanha à praia do martudo está em estado de

mudança”

“(a Terra)possui um estado de crescimento e aumento; ela tem um outro

Ainda: estado, que é o de diminuição e degeneração. Este mundo é, assim, destruído em uma parte, mas é renovado em uma outra.”

“Temos uma cadeia de fatos que demonstram claramenteque os materiais
etapa em todo esse progressoque não seja realmente percebida. O que

E finalmente: das montanhas desgastadas foram transportados pelos rios. Não há uma só mais se pode exigir? Nada, senão TEMPO.”

Essas grandes ideias de Hutton sobre geologia e noção de tempo profundo ficaram conhecidas como Uniformitarismo (“O presente é a chava para o passado”, ou seja, os mesmos fenômenos que atuam no planeta hoje atuavam no passado) e Plutonismo (forças internas do planeta geram modificações ao longo do tempo). Na época seu grande opositor era o naturalista alemão Abraham Werner (1749-1819), defensor da visão medieval do planeta e daquilo que ficou conhecido como Netunismo (deus dos mares, Netuno, em referência ao dilúvio que cobriu a Terra).

O netunismo era o contraponto do plutonismo, pois defendia a visão religiosa do dilúvio. Para Werner o Planeta teria sido completamente coberto de água e dessa água teriam precipitado todos os tipos de rochas. Quando essa água recuou (ninguém explicou para onde...) foram expostas todas as rochas em suas diferentes conformações e com todas as paisagens hoje conhecidas (montanhas, vales, etc.). Naquela época o Plutonismo de James Hutton não conseguiu seduzir a população a ponto de desbancar de vez o netunismo de Abraham Werner, que resistiu mais uma três décadas antes de ser abandonado. Atualmente o netunismo é uma teoria totalmente ultrapassada.

Devemos a visão atual há um outro grande homem, que abraçou o uniformitarismo e plutonismo de Hutton. Este é Charles Lyell (1797-1875) (figura ao lado) que através de seu livro “Princípios de Geologia”

(1830, figura abaixo) pôs em ordem e com toda clareza possível todas

as informações que comprovassem a teoria de James Hutton. Dessa forma ele estabeleceu o Uniformitarismo, em substituição às doutrinas catastróficas, como a filosofia aceita para interpretar a história da Terra, fundando assim a geologia moderna e introduzindo de vez o conceito de tempo ilimitado.

Também no século 19 o naturalista Charles Darwin questionou a duração do tempo enquanto pensava sobre todas as informações que havia reunido durante sua famosa viagem a bordo do HMS Beagle. Para ele a explicação para a evolução biológica era a seleção natural dos organismos. Contudo, a seleção natural trabalharia com variações ocasionais e muito pequenas nos organismos o que demandaria, obviamente, uma grande quantidade de tempo para que espécies muito diferentes se formassem. Esse tempo seria, com certeza, maior do que o tempo estimado para existência da Terra, ou seja, 6000 anos. Suas ideias combinavam bem com as ideias de James Hutton e Charles Lyell, sendo que o livro deste último Darwin leu durante sua viagem pelo mundo. Darwin indicou a magnitude do tempo que tinha em mente, quando na sua primeira edição de

“Origem das espécies” estimou que 300 milhões de anos teriam decorrido desde a última parte da Era Mesozóica. Hoje sabemos que o valor estava errado, mas a ordem de grandeza (isto é, milhões de anos) estava correta. Estava certo, desde o início que o sucesso da teoria de Darwin dependia de uma quantidade muito grande de tempo. Mas como provar isso?

Assim que “Origem das espécies” foi lançado houve um aumento muito grande do interesse pela verdade sobre o tempo geológico. Amigos e inimigos de Darwin, separadamente, gastaram muita energia e imaginação no problema de como poderia o tempo geológico ser tão extenso. A questão era de enorme importância e o mundo, ansiosamente, queria uma resposta.

Para saber a quantidade de tempo passado era preciso um processo irreversível governado pelo tempo e cuja taxa seja conhecida. A própria evolução da vida é governada pelo tempo e irreversível, mas suas taxas não são constantes entre os grupos de organismos. O próprio Charles Lyell tentou uma explicação em 1867 sugerindo cerca de 20 milhões de anos para uma mudança completa de espécies de moluscos. Ainda segundo ele haviam sido identificadas 12 dessas mudanças completas desde o Período Ordoviciano, o que dava um total de 240 milhões de anos desde o referido período até hoje. Contudo, não havia como verificar isso. Outras tentativas de medição haviam sido feitas, mas nenhuma com sucesso.

Em 1715 o Astrônomo inglês Edmund Halley, amigo de Isaac Newton, propôs uma investigação da salinidade do oceano para descobrir a idade da Terra. Sua sugestão era simples, consistindo em determinar de maneira precisa o conteúdo de sal do mar e fazer a mesma medição após dez anos. A partir do aumento da salinidade entre essas duas medições poderíamos deduzir o tempo necessário para, começando com água doce, atingir a salinidade atual. Não há registro se essa medição foi realizada e, se foi, provavelmente não acusou nenhuma variação de salinidade. Essa experiência foi reeditada no século 19 por John Joly (físico irlandês), analisando apenas o sódio que era despejado anualmente nos mares pelos rios. O resultado obtido foi 90 milhões de anos. Hoje sabemos que esse número é pequeno. O principal motivo do erro de Joly é que o sódio que é retirado das rochas e levado para o mar não se acumula indefinidamente, participando também da reciclagem dos materiais que formam o planeta. Anos mais tarde Joly se redimiu do erro (veja adiante).

Outras tentativas foram feitas analisando o tempo necessário para depositar as camadas das rochas sedimentares. Hoje sabemos que esse parâmetro não é constante e duas camadas de mesma espessura podem demorar intervalos de tempo bem distintos para se formar. Contudo essa informação não era conhecida no século 19 e geólogos acreditavam que se pudessem identificar o tempo necessário para depositar uma camada de sedimentos poderiam aplicar esse conhecimento para todas as rochas do mundo e descobrir a idade da Terra. Muitos se aventuraram nessas tentativas e as estimativas ficavam abaixo dos 100 milhões de anos. Muitos erros estavam implícitos nesse raciocínio, além daquele comentado sobre o fato da taxa de sedimentação não ser constante. Não era levado em conta, por exemplo, que rochas sedimentares novas eram constantemente descobertas em outras partes do planeta e que rochas de lugares diferentes poderiam ter sido formadas ao mesmo tempo.

Talvez um dos grandes trabalhos nesse sentido tenha sido feito por William Thompson, conhecido como Lord Kelvin, físico, matemático e engenheiro britânico do século 19. Fez estimativas sobre a idade do Sol e a taxa de perda de calor da Terra, o que o tornou muito conhecido. Contudo, seus resultados estavam entre as idades mais baixas encontradas e eram baseados em informações controversas, erradas e mal empregadas. Kelvin sabia que havia um aumento grande e uniforme da temperatura no interior de minas profundas, o que indicava que o interior do planeta era uma fonte de calor. No entanto a crosta (superfície) era bem mais fria, o que permitia acreditar que o planeta estava esfriando de fora para dentro. Através de um experimento estimou a idade da Terra por volta dos 25 milhões de anos. Realizou várias repetições onde forjou esferas de ferro de vários tamanhos, sempre proporcionais ao tamanho da Terra e analisou o tempo que elas demoraram a resfriar totalmente, desde o estágio de fusão até o sólido total. Depois, a partir da correlação com as dimensões reais do planeta obteve-se o valor mencionado. O fato é que foi só no final do século 19 e início do 20, com a descoberta da radiatividade e de suas múltiplas aplicações por Henri Becquerel (1896) e pelo casal Curie (1903), entre outros, que a idade da Terra pode ser definida. Enfim encontrou-se aquele “processo irreversível governado pelo tempo e cuja taxa seja conhecida”. A chave para a determinação da idade da Terra é a determinação, através do decaimento radioativo de isótopos instáveis, da idade das rochas magmáticas. Em 1913 o mesmo John Joly que havia falhado anteriormente calculando a idade da Terra a partir da quantidade de sódio na água do mar, se uniu ao grande cientista Ernest Rutherford e juntos utilizaram as recentes descobertas sobre a radioatividade para, através do estudo do decaimento radioativo dos minerais, estimaram o começo do Período Devoniano em aproximadamente 400 milhões de anos, o que está de acordo com estudos atuais. Desde então a idade da Terra tem sido estimada em cerca de 4,54 bilhões de anos.

Edmund HalleyJohn Joly Lord Kelvin
Henri BecquerelCasal Curie

O significado dos fósseis

O primeiro contato do homem com a paleontologia foi através dos fósseis. Organismos preservados ou “esculpidos” nas rochas intrigavam quem os achava. Ao longo do tempo muitas explicações foram dadas Para explicar o que eram os fósseis e como eles vieram parar ali. Acontece que muitas dessas explicações apareciam na forma de lendas ou mitologia. Na China, por exemplo, ossos fossilizados de mamíferos primitivos, incluindo nosso ancestral Homo erectus eram frequentemente confundidos com ossos de dragões e usados como afrodisíacos ou na medicina. No ocidente a presença de organismos petrificados no alto das montanhas era tidos como prova do dilúvio bíblico.

O grego Xenofonte (540-480 a.C.) reconheceu que algumas conchas encontradas nas rochas eram de animais marinhos, indicando que o continente já deveria ter sido mar. As escolas aristotélicas e neolatônicas de filosofia defendiam a ideia de que objetos petrificados deveriam crescer no interior da terra para lembrar organismos vivos. Para os neoplatônicos deveria haver afinidades entre o vivo e o petrificado e, por isso, eram semelhantes. Para os aristotélicos as sementes dos organismos vivos entravam na terra e geravam objetos parecidos com eles. Mas o próprio Aristóteles observou semelhança entre as conchas petrificadas e aquelas que ele via na praia e sugeriu que os fósseis um dia foram organismos vivos. Durante a idade média os fósseis foram discutidos por Avicena (alquimista árabe, 981-1037) propondo como animais teriam ido parar dentro das rochas. Ele modificou uma ideia de Aristóteles que havia explicado tal fato como sendo causado por exalações de vapor. A modificação de

Avicena resultou na teoria dos fluídos petrificados (succus lapidificatus), a qual foi melhor elaborada por Albert de Saxony no século 14 e foi aceita por muitos naturalistas até o século 16. A explicação de Avicena foi a seguinte:

"If what is said concerning the petrifaction of animals and plants is true, the cause of this (phenomenon) is a powerful mineralizing and petrifying virtue which arises in certain stony spots, or emanates suddenly from the earth during earthquake and subsidences, and petrifies whatever comes into contact with it. As a matter of fact, the petrifaction of the bodies of plants and animals is not more extraordinary than the transformation of waters.” (Se o que é dito sobre a petrificação de animais e plantas é verdade, a causa disso é um poderoso agente de mineralização e petrificação que atinge certos locais rochosos, ou emana repentinamente da terra durante terremotos e subsidências, e petrifica o que entrar em contato com ele. De fato, a petrificação de corpos de plantas e animais não é mais extraordinário do que a transformação das águas.)

O naturalista chinês Shen Kuo (1031-1095) usou fósseis em várias ocasiões. Inicialmente analisou fósseis marinhos encontrados em montanhas para sugerir processos geológicos que levantassem a crosta do planeta ao longo do tempo. Por outro lado, analisando bambu petrificado concluiu sobre variação do clima no passado.

Como resultado de um esforço comum no século 16, naturalistas começaram a fazer grandes coleções de fósseis. Contudo, muitos deles não reconheciam os fósseis como restos de organismos vivos. A palavra fóssil significa algo que deve ser desenterrado e, conforme essa definição indica, o termo foi aplicado para uma grande variedade de “pedras” e objetos similares sem se importar se eles teriam uma origem orgânica. Escritores famosos do século 16 como Conrad Gesner e Georg Bauer (Agricola) (alemão, químico, séculos 15-16) estavam mais interessados em classificá-los por suas propriedades físicas e místicas do que determinar sua origem. Em seu livro “Metalurgia”, Agricola coloca os princípios que serviriam, mais tarde, para a moderna geologia e paleontologia.

Visões mais específicas de fósseis surgiram durante o Renascimento. Leonardo da Vinci (1452-1519), concordando com a opinião de Aristóteles e outros, também fez referência aos fósseis concluindo que algumas conchas petrificadas eram restos de animais marinhos. Apontou, ainda, desacordo entre o uso da narrativa do dilúvio bíblico como explicação para a origem dos fósseis.

São suas as seguintes palavras:

"If the Deluge had carried the shells for distances of three and four hundred miles from the sea it would have carried them mixed with various other natural objects all heaped up together; but even at such distances from the sea we see the oysters all together and also the shellfish and the cuttlefish and all the other shells which congregate together, found all together dead; and the solitary shells are found apart from one another as we see them every day on the sea-shores

And we find oysters together in very large families, among which some may be seen with their shells still joined together, indicating that they were left there by the sea and that they were still living when the strait of Gibraltar was cut through. In the mountains of Parma and Piacenza multitudes of shells and corals with holes may be seen still sticking to the rocks...” (Se o dilúvio carregou as conchas por distâncias de 3 e 4 centenas de milhas do mar deveria tê-las carregado misturadas com vários outros objetos naturais; mas mesmo em tal distância do mar nós vemos as ostras todas juntas e também conchas marinhas e sibas e todas as outras conchas juntas, mortas; e as conchas solitárias são encontradas separadas umas das outras, como nós vemos todos os dias na praia. E encontramos ostras juntas em famílias muito grandes, entre as quais algumas podem ser vistas com suas conchas ainda unidas, indicando que elas foram deixadas lá pelo mar e que elas ainda estavam vivas quando o estreito de Gibraltar foi aberto. Nas montanhas de Parma e Piacenza multidões de conchas e corais ainda podem ser vistos com presos nas rochas...)

Bernard Palissy (francês, 1510), um dos responsáveis pela transição da alquimia para a química científica, tinha a mesma opinião de Xenofontes sobre os fósseis, ou seja, que seriam restos de animais e plantas.

Durante o Iluminismo ocorreram mudanças fundamentais na filosofia natural o que acabou refletindo também na análise dos fósseis. Athanasius Kircher (Jasuita alemão do século 17), em seu livro “Mundus subterraneus (1665)” atribuiu ossos gigantes fossilizados a raças extintas de humanos gigantes. Foi nos séculos 17 e 18 que a geologia saiu do reino da especulação para atingir o status de ciência, e levou com ela a paleontologia. Robert Hooke, o mesmo inglês que aperfeiçoou o microscópio e que trabalhou junto com Robert Boyle, descreveu a madeira fóssil e fez comentários sobre corpos petrificados sugerindo que poderiam resultar de processos naturais ocorridos ao longo do tempo. Para ele o mesmo teria ocorrido com as conchas petrificadas. Essa visão era compartilhada por Nicolaus Steno, John Ray, Martin Lister e John Woodward. Eles estavam particularmente preocupados com objetos como os Ammonites (moluscos cefalópodes com concha enrolada), pois acreditavam que teriam origem orgânica embora não se parecessem com nada que fosse vivo hoje em dia. Tal fato trabalhava com a possibilidade de extinção, ou seja, um organismo representado apenas por restos fossilizados, mas tal conclusão era considerada totalmente imprópria por motivos filosóficos e religiosos. Era difícil tratar esse assunto na época em que a teoria da evolução não existia e o criacionismo era a ideia dominante.

Em 1667, Nicolaus Steno (dinamarquês, 1638-1686) escreveu um trabalho sobre cabeça de tubarão comparando os dentes desse animal com objetos fossilizados comuns conhecidos como

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