Autores
Paisani, S.D.L. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ) ; Osterrieth, M.L. (Universidad Nacional de Mar del Plata) ; Paisani, J.C. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ) ; Pontelli, M.E. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ) ; Ribeiro, F.J. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ) ; Cavazini, A.J. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ)
Resumo
O presente trabalho objetivou identificar o significado paleoambiental do registro fitolítico em sequências pedoestratigráficas de rampas de colúvio da superfície geomórfica de Palmas/Água Doce. Concluiu-se que: a) fitólitos em sequências pedoestratigráficas de rampas de colúvio e paleocabeceiras de drenagem da Superfície Geomórfica de Palmas/Água Doce são tanto autóctones quanto alóctones, onde os primeiros representam a ocupação da vegetação de campo ao longo do tempo junto à superfície e paleosuperfícies; b) os alóctones também representam a vegetação de campo, porém das encostas que circundam a rampa de colúvio; c) a atividade do pastoreio atual e passada é um processo tafonômico de incorporação de morfotipos alóctones no solo e de degradação por efeito da mastigação e digestão do gado; d) a ausência de fitólitos com morfologias preservadas nas unidades pedoestratigráficas mostram a degradação desses corpúsculos tanto naturalmente quanto pela digestão de animais herbívoros; e) são comuns morfotipos tafonomizados química, fisicamente, bem como ambas.
Palavras chaves
pedoestratigrafia; proxy biológico; Quaternário continental
Introdução
Os fitólitos são biomineralizações, cristalinas ou amorfas, denominadas de calcifitólitos e silicofitólitos, respectivamente. Quando constituídos de silício os fitólitos podem ser designados de silicofitólitos e são mais comuns por serem gerados por plantas de diferentes condições ecológicas. Os silicofitólitos, conhecidos simplesmente como fitólitos na literatura paleoambiental, são formados por sílica hidratada amorfa (SiO2.nH20). O corpo silicoso é formado nas plantas a partir da absorção de sílica disponível no solo (Osterrieth et al., 2009). O fitólito é um marcador ambiental e pode trazer informações de registros da vegetação ao longo do tempo para locais que apresentam restrições à conservação de grãos de pólen, de modo que adquire status de proxy em estudos paleoambientais, paleobotânicos e arqueológicos (Coe et al., 2014). Uma planta, ao morrer, incorpora matéria orgânica/húmus e fitólitos ao solo através da decomposição de suas raízes, tronco, frutos e folhas. Os fitólitos incorporam-se ao solo, alguns se preservando por extensos períodos, apresentam caráter de microrrestos ou microfósseis. Outros se degradam pelo efeito de diversos processos tafonômicos (Osterrieth et al., 2009). Revisões a respeito da formação e preservação dos fitólitos em solos e sedimentos foram feitas nas últimas décadas (Piperno, 1988; Coe et al., 2014; Luz et al., 2015). Nelas chama a atenção o fato dos fitólitos se manterem por um período expressivo nesses materiais e poderem ser usados como fontes de informações a respeito da vegetação que ocupou uma determinada área ao longo do tempo. Nas áreas em que há solos oxídicos, o fitólito pode ser usado na reconstrução da vegetação do passado recente. É o caso da região SW do Paraná e NW de Santa Catarina, aonde membros do grupo de pesquisa “Gênese e Evolução de Superfícies Geomórficas e Formações Superficiais” da UNIOESTE vêm aplicando essa técnica para compreender: a) trocas de vegetação entre Floresta Ombrófila Mista com Araucária (FOM) e Campo ao longo de superfícies geomórficas reconhecidas nessa área durante o Quaternário Superior (Calegari, 2008; Cecchet, 2015 e Ewald, 2015); e o papel das mudanças climáticas na evolução de canais de baixa ordem hierárquica e cabeceiras de drenagem fossilizadas na superfície geomórfica de Palmas/Água Doce (Paisani et al., 2013a; Paisani et al., no prelo). Embora os trabalhos estejam avançados no uso dessa técnica, a análise isotópica do carbono aplicada em sequências pedoestratigráficas da Superfície Geomórfica de Palmas/Água Doce demonstra que a FOM ocupava os fundos de vale de alta ordem hierárquica (> 4ª ordem) até o final do Pleistoceno (Paisani et al., 2014). Não se sabe se há registros fitolíticos nas sequências pedoestratigráficas de rampas de colúvio que indiquem pausa na sedimentação, uma vez que as rampas de colúvio são morfologia de elevada dinâmica morfogenética (Moura e Silva, 2006). Outra questão associada a esta é o fato do registro pedoestratigráfico que remonta ao Pleistoceno estar em cabeceiras de drenagem colmatadas por sedimentos coluviais – paleocabeceiras de drenagem (Paisani et al., 2014; Paisani et al., 2016), as quais podem conter mistura de fitólitos gerados tanto pelas áreas fontes dos colúvios (alóctones) quanto durante as pausas na sedimentação (autóctones). É nesse contexto que se insere o presente trabalho, visando identificar o significado paleoambiental do registro fitolítico em sequência pedoestratigráfica de rampa de colúvio da Superfície Geomórfica de Palmas/Água Doce.
Material e métodos
O local analisado corresponde à rampa de colúvio em encosta de colina convexa que delimita a margem direita de canal de 4ª ordem do sistema hidrográfico do rio Chopinzinho (Fig.1). Os materiais da rampa de colúvio lateralmente estão justapostos (coalescem) com materiais de leque aluvial de canal de 1ª ordem que remonta a colina convexa (Fig.1). Os materiais tanto do leque aluvial, quanto da rampa de colúvio, estão expostos em corte transversal de estrada rural (Fig.1). A individualização das unidades estratigráficas se baseou em critérios no uso conjugado dos critérios lito-, pedo-, alo- e cronoestratigráficos (Hughes, 2010). Unidades coluviais foram individualizadas com base em características reconhecidas em campo (cor, geometria, textura e constituintes da fração > grânulo). Individualizadas as unidades litológicas, procedeu-se descrição morfológica pedológica e nomenclatura pedoestratigráfica (Catt, 1990), similarmente ao que vem sendo feito para outras seções estratigráficas na área (Paisani et al., 2014). A arquitetura deposicional, descrição morfopedológica e estabelecimento da geocronologia pelo método de LOE foram estabelecidos nesta pesquisa e seguem os procedimentos descritos em Paisani et al. (2014; 2016). Em relação a geocronologia foi submetida uma amostra do nível 4Cb ao laboratório de Datações LOE e TL da empresa Datações, Comércio e Prestação de Serviços Ltda – LTDA para determinação de sua idade. O protocolo de determinação da dose equivalente seguiu a mensuração a partir da liberação dos elétrons presos no retículo cristalino de quinze grãos de quartzo por meio da aplicação de luz (15 alíquotas). A dose equivalente corresponde à média desses resultados. Já a dose anual de radiação é mensurada com base no conteúdo radioativo de Urânio, Tório e Potássio dos grãos de quartzo. Os detalhes desse protocolo, bem como da coleta de amostras, podem ser verificados no site do laboratório (www.datacao.com.br). As idades dos demais níveis pedoestratigráficos foram estimadas com base na cronocorrelação com as idades do registro pedoestratigráfico do leque aluvial que coalesce com a rampa de colúvio. Já a técnica de análise de fitólitos consiste em seis etapas, sendo elas, coleta de amostras, extração de fitólitos, contagem, classificação, definição do estado de conservação e tafonomização de morfotipos, e aplicação de índices fitolíticos. Os detalhes desses procedimentos podem ser verificados em Paisani (2015). Essa análise contou com vinte e nove amostras deformadas coletadas a cada 10x10cm de profundidade na seção pedoestratigráfica. Para a individualização e o estabelecimento do grau de preservação dos fitólitos procedeu-se análise em microscópio óptico do Laboratório de Microscopia Óptica da UNIOESTE, campus Francisco Beltrão, bem como Microscópio Eletrônico de Varredura (JEOL JSM-6460 LV) do Instituto de Geología de Costas y Del Cuaternario da Universidad Nacional de Mar Del Plata (Argentina). A classificação de morfotipos se baseou na International Code for Phytolith Nomenclature – ICPN 1.0 (Madella et al., 2005). Índices fitolíticos, tais como Cobertura Arbórea (D/P), Aridez/Umidade (Iph), Climático (Ic) e Estresse Hídrico (Bi), foram estabelecidos e calculados em gabinete para cada nível amostrado.
Resultado e discussão
Os materiais da rampa de colúvio estudada foram individualizados em 9 unidades pedoestratigráficas (horizontes Ap, 2Bb, 3Cb, 4Ab, 4Cb, 5Ab, 5Cb, 6Cb, 7ACb, 8Cb e 9CRcgb) (Fig.2), cujas primeiras têm material parental derivado de fácies sedimentológicas coluviais (Ap ao 8Cb). As fácies coluviais são constituídas de lama (Ap, 2Bb, 4Cb, 6Cb e 7ACb), lama cascalhenta (8CAb) e conglomerado matriz suportada (3Cb e 4Cb) (Fig.2b). Os materiais coluviais lama e lama cascalhenta são decorrentes de fluxos de lama discretos gerados nas encostas que delimitam o setor de montante da rampa de colúvio. Já os conglomerados com matriz suportada foram gerados por fluxos de detritos que misturaram fragmentos líticos na matriz dos fluxos densos. Seus materiais apresentam cores amarelo-avermelhadas a vermelho-amareladas em sua maioria, com textura predominante de argilo-siltosa a argilosa. A estrutura maciça a blocos subangulares de blocos subangulares; bem com consistência dura (seca) e firme (úmida) assumem destaque nos materiais. Enfim, os sedimentos coluviais apresentaram diferentes graus de pedogênese e foram truncados pela erosão.
A concentração de fitólitos no registro pedoestratigráfico variou de 1,14 a 34,38%, sendo que nos primeiros 30 cm de profundidade, entre os horizontes Ap e 2Bb topo, ocorrem os maiores percentuais de fitólitos (Fig.3). Próximo à superfície, o horizonte Ap apresenta um total de ~34,00% de fitólitos. Já o horizonte 2Bb registra substancial redução com valores que decrescem de 18,37 para 11,52% (Fig.3). Essa elevada concentração de fitólitos no horizonte Ap está em acordo com sua proximidade com a fonte moderna de fitólitos, a superfície do terreno. A partir do horizonte 2Bb há redução da concentração de silicofitólitos conforme a profundidade, havendo picos de maior concentração nos horizontes 5Cb base, 6Cb topo, 7ACB topo e 8CAb (Fig.3). Essas maiores concentrações indicam dois fenômenos: 1) proximidade a antigas superfícies truncadas pela erosão, no caso dos horizontes 2Bb, 7ACB e 8CAb; e 2) mistura de fitólitos de níveis pedoestratigráficos sotopostos, como no caso da base horizonte 5Cb e topo do 6Cb.
A identificação morfológica dos fitólitos revelando um total de 1396 morfotipos, sendo eles: Bilobate, Bulliform, Cross, Cuneiform Bulliform Cell, Elongate, Globular, Point Shaped, Polylobate, Rondel, Saddle e Trapeziform. Além destes morfotipos são encontrados outros que não foram identificados em face da degradação química e/ou física, pequenos fragmentos e fitólitos carbonizados. Essas categorias de fitólitos são importantes, pois trazem informações ambientais vinculadas a queimadas e processos deposicionais/pós-deposicionais, e predominam em todos os níveis pedoestratigráficos da rampa de colúvio.
Por definição rampa de colúvio é local de trânsito de sedimentos entre uma coluna e respectivo fundo de vale. Diante de sua dinâmica, o registro pedoestratigráfico descrito aqui é caracterizado por camadas delgadas de colúvios (horizontes Cb), por vezes pedogenizadas (horizontes CAb e Bb), com importantes lacunas e truncamentos de níveis pedológicos superficiais (paleohorizontes A) (Fig.2). Remanescentes de dois eventos de estabilidade das encostas são registrados na base da sequência pedoestratigráfica (8CAb) e 7ACb). Seus horizontes superficiais foram truncados pela erosão, mas a elevada concentração relativa de fitólitos nesses níveis sugere a proximidade com antigas superfícies. Nos níveis pedoestratigráficos 6Cb-3Cb a pedogênese teve pouca ação e suas características expressam as propriedades do substrato coluvial. O horizonte 2Bb apresenta uma pedogênese incipiente, com desenvolvimento de estrutura prismática fraca.
O horizonte 4Cb tem 19.770±2.350 anos AP e se encontra entre dois níveis conglomeráticos com matriz suportada (3Cb e 5Cb), que destoam em relação aos demais processos sedimentares responsáveis pelo material parental dos demais níveis. A idade desse horizonte e a correlação litoestratigráfica dos demais níveis com material do leque aluvial vizinho (Fig.4) sugere que as sequências pedoestratigráficas 3Cb a 5Cb foram geradas durante o Último Máximo Glacial, enquanto que as sequências 6Cb a 8CAb foram geradas durante o Último Interestadial (EIM 3)e as sequências 2Bb e Ap durante o Holoceno. Os níveis pedoestratigráficos remanescentes de paleossolos truncados (7CAb e 8CAb) apresentam correlação cronoestratigráfica com pedocomplexo do leque aluvial que coalesce lateralmente com a rampa de colúvio (Fig.4). Conforme Paisani et al. (2014) o pedocomplexo foi gerado diante de fases de sedimentação episódica de colúvios no transcurso da pedogênese estabelecida na superfície de Palmas/Água Doce antes de 24.000 anos AP. Enfim, a sequência pedoestratigráfica da rampa de colúvio é constituída de materiais alóctones (horizontes C e B) e autóctones (horizonte A) gerados entre o Último Interestádio (EIM 3) e Holoceno. Igualmente, a origem alóctone e autóctone também é inferida para os fitólitos.
A origem dos fitólitos é inferida analisando os resultados da concentração e classificação dos morfotipos. No caso do horizonte Ap, a concentração dessas partículas reflete sua proximidade com a vegetação que ocupou a superfície moderna e no caso dos horizontes 2Bb, 7ACb e 8CAb as paleosuperfícies. Nesses últimos predominam fitólitos alóctones com contribuição de autóctones justamente por derivarem de materiais coluviais. Nos demais horizontes C os fitólitos são predominantemente alóctones com contribuição de autóctones de níveis sobrejacentes existentes no registro pedoestratigráfico.
Os morfotipos de fitólitos que apresentam significado taxonômico pertencem à família da Poaceae, sendo assim, acredita-se que a maioria dos fitólitos analisados foram produzidos por gramíneas C4, a exceção do Rondel, Saddle e Trapeziform que podem ter sido produzidos por gramíneas C3. Os morfotipos de gramíneas que apresentam significado taxonômico foram Bilobate, Cross, Rondel, Saddle e Trapeziform. Bilobate e Cross sugerem condições ambientais úmidas ou superávit hídrico, já o morfotipo Saddle indica condições mais secas. Há uma aparente contradição devido à presença dos morfotipos Bilobate e Saddle ao longo da maioria dos níveis pedoestratigráficos. Na realidade a mistura de fitólitos de origem alóctone e autóctone é responsável por tal contradição. Os índices Iph e Bi sugerem que o topo do horizonte Ap, que reflete as condições modernas, se encontra em regime climático úmido com baixo estresse hídrico. O mesmo não pode ser sugerido para os demais níveis desse horizonte e para o 2Bb, onde o Iph indica condições mais secas sob baixo estresse hídrico. Considerando mistura de fitólitos o índice Bi aponta que apenas os níveis 3Cb e 4Cb passaram por estresse hídrico sob um regime térmico mais frio, como indica o Ic. De fato, tais horizontes foram truncados durante o Último Máximo Glacial sob condições hidrológicas de escoamentos concentrados, inferidas como regime mais seco e mais frio para o registro de outras seções pedoestratigráficas da área (Paisani et al., 2014).
Os fitólitos alterados fisicamente estão associados à mastigação dos bovinos nas condições ambientais modernas (Paisani, 2015). Sua presença nos níveis pedoestratigráficos subsuperficiais sugere que animais herbívoros silvestres habitaram a área de estudo ao longo do tempo, sobretudo durante o Pleistoceno. Já os fitólitos alterados quimicamente podem derivar tanto da digestão desses animais quanto de processos biogênicos associados à pedogênese ou diagênese ao longo do tempo. Já os carbonizados, eles denunciam que as plantas passaram por uma ou mais fases de submissão ao fogo. Carbonizados encontrados no horizonte Ap estão relacionados à ação antrópica moderna, enquanto que no nível 2Bb devem decorrer de incêndios provocados por paleoíndios antes da colonização no século XIX, ao passo que sua ocorrência nos demais níveis, deve refletir paleoincêndios naturais ocorridos durante o Pleistoceno.
Localização e contexto geográfico da Rampa de Colúvio.
Foto de detalhe da seção pedoestratigráfica (a) e seção colunar representativa das unidades pedoestratigráficas (b).
Concentração de fitólitos, morfotipos e índices fitolíticos.
Cronocorrelação entre sequencias pedoestratigráficas de Rampa de Colúvio e leque aluvial coalescente.
Considerações Finais
A análise fitolítica aplicada ao registro pedoestratigráfico da rampa de colúvio mostrou que: a) nos níveis pedoestratigráficos constituídos de horizontes A predominam fitólitos gerados por vegetação que ocupou paleosuperfícies; b) nos horizontes próximos a horizontes superficiais que derivam de materiais coluviais, os fitólitos predominantes são alóctones; c) nos horizontes C os fitólitos são predominantemente alóctones, com contribuição de autóctones dos níveis acima da seção removidos pela erosão; d) nos primeiros centímetros de profundidade predominam os fitólitos alterados química e fisicamente, enquanto que nas demais profundidades do registro pedoestratigráfico predominam os alterados quimicamente; e) fitólitos alterados fisicamente estão associados a mastigação dos bovinos nas condições ambientais modernas; f) fitólitos alterados quimicamente podem derivar da digestão dos animais presente acima da seção, no caso dessa seção os bovinos, ou de processos biogênicos; g) fitólitos carbonizados podem indicar que as plantas passaram por fases de submissão ao fogo, também pela ação antrópica do homem no uso dos campos para pastoreio ou pela presença de paleoíndios durante o Pleistoceno; h) índices fitolíticos sugerem regime hídrico mais seco durante o Holoceno, e mais frio e seco durante o Último Máximo Glacial.
Agradecimentos
À CAPES/CNPq (Projeto 144/2012-PVEs) pelo apoio financeiro, ao CNPq (Proc. 300530/2012-9) pela bolsa pesquisador e IC, a Fundação Araucária do Paraná (Convênio 204/2012) pelo apoio financeiro, e a Direção de Campus da UNIOESTE/FB pelo transporte nos trabalhos de campo.
Referências
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