12º Sinageo - Fitólitos da Serrapilheira sob Floresta Estacional Semidecidual: subsídios para estudos de reconstituição paleoambiental em feições (paleo) erosivas no Noroeste do Paraná (Primeira Aproximação)

Autores

Marcolin, L. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ) ; Goulart, A.A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ) ; Calegari, M.R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ) ; Santos, L.J.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ)

Resumo

A aplicação de análises utilizando fitólitos em estudos de reconstituição paleoambiental ganha cada vez mais importância devido a sua capacidade de abrangência em estudos de caráter ambiental. Neste trabalho foi realizada a descrição e uma primeira aproximação quantitativa dos morfotipos atuais de fitólitos encontrados em serapilheira. As coletas foram feitas de duas formas: uma coleta acima de um perfil de solo que servirá de referência para um estudo maior e outras coletas em transectos, dentro de uma (paleo) feição erosiva, localizada em Loanda, noroeste do Paraná. Neste primeiro levantamento dos fitólitos atuais pode-se observar o predomínio de morfotipos identificados como Elongate, Irregular Cell e Bilobate, correspondendo a vegetação atual local, a Floresta Estacional Semidecidual - FES. A vegetação atual é em geral boa produtora de fitólitos e aponta para a validade de aplicação de estudos com biomineralizações no solo e planta para a região noroeste do Estado.

Palavras chaves

Fitólitos; Serrapilheira; Floresta Estacional Semidecidual

Introdução

Estudos de reconstituição paleoambiental remontam informações de períodos anteriores ao Holoceno. Grande parte desses trabalhos foca suas análises no Quaternário, período geológico de significativas alternâncias climáticas e, por consequência, de alterações na estrutura da vegetação. Essa dinâmica natural da evolução da paisagem vem sendo trabalhada por meio de estudos multiproxy possibilitando análises de restos vegetais de plantas preservados na serapilheira, solos e sedimentos. A análise de assembléia de fitólitos preservada em solos é uma técnica microbotânica proeminente, que vem sendo cada vez mais utilizada na interpretação da evolução pedogenética na paisagem (CALEGARI et al., 2013; 2017a,b; CHIAPINI et al.; 2017). Fitólitos são corpos microscópicos de sílica amorfa (SiO2.nH20), formados entre, dentro e no entorno das células de diversas plantas, sendo produzidos principalmente nas folhas e raízes de plantas herbáceas, bem como na madeira de árvores e arbustos (PIPERNO, 2006). Desta forma, cada morfotipo de fitólito preserva a forma da célula onde ocorreu a deposição da sílica no tecido vegetal, configurando um Proxy que permite a compreensão da vegetação que existia durante o processo de deposição. Os fitólitos são incorporados ao solo após a morte e mineralização da matéria orgânica e podem sofrer processos de erosão, transporte e deposição. Após a incorporação ao solo, os mesmos podem permanecer relativamente bem preservados durante grande período de tempo. Portanto, a análise das características tafonômicas dos morfotipos é um importante indicador de condições paleoedáficas (PIPERNO, 2006). Em estudos de reconstituição paleoambiental, é necessário antes compreender o significado dos morfotipos que são encontrados nas plantas atuais (coleções de referências modernas), para então compará-los aos encontrados no solo, permitindo remeter a hipóteses de alterações climáticas pretéritas (RUNGE, 1999; ALBERT e WEINER, 2001; BAMFORD et al., 2006; ALBERT et al., 2009; MERCADER et al., 2009, 2010; CORDOVA e SCOTT, 2010; RADOMSKI e NEUMANN, 2011; NOVELLO e BARBONI, 2015). Análises fitolíticas têm sido usadas para identificar mudanças de densidade arbórea em escala local em diferentes regiões do globo: África (BREMOND et al 2008; BARBONI et al 2007; DELHON, 2003), Turquia (STROMBERG et al 2007), EUA ( BLINNIKOV, BUSACCA, WHITLOCK, 2001) e no Brasil (COE, 2009, COE et al., 2012, 2014, 2015a, 2015b, 2017a, 2017b; CALEGARI et al., 2013;FELIPE EWALD et al., 2013). No noroeste do Paraná, em área de domínio dos arenitos do Grupo Caiuá, chama a atenção a presença de feições erosivas em imagens áreas datadas desde a década de 50 (aerofotografias) até modernas imagens de radar (SRTM), que permite levantar a hipótese que estas feições são cicatrizes de processos pretéritos, estabilizados antes da ocupação antrópica moderna, iniciada na região, na década de 1960 (GOULART e SANTOS, 2014). Bigarella e Mazuchowski (1985) atribuem uma evolução natural à algumas dessas formações, relacionada possivelmente a alterações climáticas que ocorreram no período Quaternário, o que as classifica como “paleoerosões”. Essas áreas atualmente encontram-se em relativa estabilidade, já apresentando áreas de reativação nas proximidades das cabeceiras, porém ainda preservam grandes áreas de remanescentes da Floresta Estacional Semidecidual - FES em seu interior. O presente trabalho teve como objetivo estabelecer uma primeira aproximação de reconhecimento dos fitólitos extraídos de serrapilheira em um fragmento da FES situado ao longo de uma feição (paleo) erosiva no município de Loanda, noroeste do Paraná, sob ocorrência de arenitos do Grupo Caiuá (textura média), sendo referência necessária para análise do conjunto de fitólitos (fósseis e modernos) preservados no perfil de solo amostrado, a ser realizada.

Material e métodos

Localização da área de estudo São vistas em imagens de radar (SRTM) várias feições erosivas de grande porte na área de ocorrência do Grupo Caiuá. Para este trabalho foi escolhida a feição mais representativa considerando que as demais áreas circundantes apresentam maior interferência antrópica em seu interior, além da facilidade de acesso de jusante a montante. Para este trabalho foi coletada a serrapilheira acima do perfil descrito em uma parede preservada da (paleo) erosão, além de coletas de serrapilheira ao longo de três transectos próximos ao perfil de referência.Esses transectos servirão para estabelecer comparações entre os morfotipos produzidos pela vegetação atual, Floresta Estacional Semidecidual. Para a escolha dos pontos de amostragem dentro da feição erosiva, levaram-se em consideração as áreas mais preservadas geomorfologicamente, além de prezar por pontos onde a vegetação ainda se encontra mais próxima à original, sendo essas áreas mais representativas para futuras comparações. A descrição marcromorfológica e coleta de amostras de solo foram realizadas por horizonte pedogenético, conforme Santos et al. (2015) para análises físicas e química de rotina, para fins de classificação do solo conforme Embrapa (2013). A coleta para análise fitolítica foi realizada sistematicamente a cada 10 cm de profundidade, da base até o topo do perfil. Para definição da assinatura fitolítica da vegetação atual ao longo da feição erosiva, e de suas possíveis variações, foram selecionados três locais para coleta de serrapilheira em transecções. A transeção 1 foi coletada em uma área à jusante da (paleo) feição. No topo de um morrote, sustentando por material ferruginoso foi amostrada transeção 2, com vegetação nativa. A transecção 3 foi coletada também em um morrote com relativa preservação da vegetação nativa, localizado nas proximidades do interflúvio regional. A extração de fitólitos de plantas modernas (atuais) foi realizada conforme procedimentos adaptados de Piperno (2006) e Campos e Labouriau (1969) denominado de dry-ashing. O material recuperado (cinzas) foi pesado e usado na preparação de lâminas para posterior contagem, identificação e classificação em microscópio ótico, em magnificação de 400x. A nomenclaturados morfotipos foi realizada conforme o International Code for Phytolith Nomenclature 1.0 (ICPN) (MADELLA et al., 2005). Para a contagem dos fitólitos foram consideradas apenas as lâminas em que puderam se diferenciar nitidamente os morfotipos em um número total que ultrapassasse os 300 corpos de sílica. Para a sistematização da contagem, a lâmina foi dividida em 20 campos por linha, em 7 linhas. A caracterização granulométrica das amostras de solos foi realizada em um granulômetro a laser, marca CILAS, modelo 1064, no Laboratório de Análises de Minerais e Rochas (LAMIR), vinculado a UFPR. As classes texturais utilizadas foram generalizadas em: Areia, Silte e Argila. Essas técnicas permitiram uma primeira aproximação do que pode ter acontecido durante paleoclimas, tanto em relação à pedogênese, quanto em relação à morfogênese da área estudada. Portanto, é válido ressaltar que os resultados aqui obtidos são incipientes e não estão totalmente quantificados e padronizados para uma reconstituição paleoambiental de referência. Esse seria o começo de um trabalho de reconstituição, que deverá ser embasado por análises quantitativas já consagradas na literatura científica para trabalhos de reconstituição.

Resultado e discussão

Descrição Macromorfológica e atributos físicos do solo O perfil (Figura 01) possui 740 metros e apresenta três horizontes pedogenéticos: Figura 01- mapa de localização da área de estudo Fonte: Org. autores (2017) O horizonte superficial A, é pouco espesso e possui 13 cm de profundidade. Apresenta cor bruno-avermelhado escuro (5 YR 3/3), estrutura grumosa, pequena, sem plasticidade, com transição difusa plana para o horizonte A/B, subjascente que possui 30 cm de espessura (14 - 44 cm de profundidade). Este horizonte apresenta cor bruno-avermelhado escuro (5 YR 3/3), com estrutura grumosa e em blocos pequenos, coesas, sem plasticidade, com transição difusa plana para o horizonte B latossólico (BW). O horizonte Bw possui cerca de 700 cm, (44-740 cm+) e apresenta cor bruno-avermelhado escuro (2,5 YR 3/4), estrutura em blocos que se desfaze em estrutura granular, muito pequena, firme e muito firme e com plasticidade média. A partir de 80 cm o horizonte Bw apresenta cor vermelho escuro (2,5 YR 3/6) e predomínio de estrutura em blocos sub-angulares e médios. De acordo com a descrição macromorfológica o solo foi classificado como um Latossolo Vermelho-Amarelo, espesso, com grande desenvolvimento vertical, transições difusas, boa porosidade e drenagem, reflexo de uma significativa pedogênese progressiva durante sua evolução. Esses Latossolos são solos comuns do Noroeste paranaense, frequentemente encontrados em paisagens suavemente onduladas, apresentando vertentes longas e de baixa declividade (NAKASHIMA, 1999). A estrutura do solo indica que a evolução do processo erosivo ainda não atingiu o perfil, que este ainda resguarda as características esperadas de um Latossolo em uma área de interflúvio do noroeste paranaense (NAKASHIMA, 1999). A granulometria dos horizontes pedogenéticos também se assemelha à citada na literatura corrente para os solos da área (BIGARELLA e MAZUCHOWSKI, 1985; NAKASHIMA, 1999) (Figura 02). Figura 02: Granulometria do Perfil de Latossolo Vermelho-Amarelo, Loanda/PR Fonte: Org. autores (2017) O teor de areia ao longo do perfil decresce com a profundidade variando de 760 g.kg-1 (horizonte A) à 580 g.kg-1, enquanto as frações silte e argila apresentam tendência inversa, variando, respectivamente de 180 g.kg-1 à 350 g.kg-1 e 50 g.kg-1 à 70g.kg-1.A interpretação desses dados corrobora a tendência observada em cobertura latossólica dos interflúvios da região, com transformações verticais e horizontais nas vertentes inferiores, podendo até apresentar transformação em horizonte Bt em direção a jusante (NAKASHIMA, 1999; COUTO, 2014; FUMIYA, 2016). Tal interpretação assegura a utilização deste perfil como um perfil modal, de referência para estudos de reconstituição paleoambiental e entendimento da trajetória evolutiva da vegetação na área da paleoerosão, em escala local (interior da feição) e regional. Neste perfil de referência foi analisado o conjunto de fitólitos preservados na serrapilheira soba vegetação atual, a FES, presente na área do perfil e no interior da feição (paleo)erosiva em estudo. Os resultados de contagem de fitólitos foram: 315 morfotipos no Perfil de referência, 334 morfotipos no transecto 2 e 300 morfotipos no transecto 3. Na figura 03 são apresentados os principais morfotipos encotrados na serrapilheira do perfil de solo. Em breve descrição dos morfotipos identificados na serrapilheira destaca-se a predominância de Elongate (sem significado taxonômico) e Bilobate (produzido por granimeas da subfamilia Panicoid, de padrão fotossintético C4), seguidos por estômatos, também sem significado taxonômico. Figura 03-Morfotipos encontrados em serrapilheira coletada acima do Perfil de solo descrito. A) Traqueia (Cylindric echinate); B-C)Elongate psilate; D) Elongate echinate e Bilobate; E-F) Bilobate;G)Polylobate; H-I)Fragmentos quebrados -não identificados; J) Globular psilate; K)Polygonal epidermical cell (Eudicotiledoneae); L-M) Tabular thicksinuate; N) Stomata e Articulado Irregular Cell. (Escala 10 µm). Fonte: Org. autores (2017) Na figura 04 são apresentados os principais morfotipos encotrados na serrapilheira das amostras coletadas ao longo dos transectos: Elongate, Bilobate, Globular, Stomate e alguns que não foram classificados, mas possuem representatividade taxonômica. Figura 04-. Fitólitos encontrados em serrapilheira coletados a partir de 2 transectos. Transecto 2: A-B) Block polygonal cell (Irregular cell - Eudicotiledoneae); C)Elongate psilate; D) Bilobate; E) Elonga tethick. F) Block polygonal (Eudicotiledoneae). G, H, I, J) Articulado de polygonal epidermic cell (Irregular cell- Jigsaw puzzle); J) Estomato e base hair; Transecto 3: K-L) Articulado de polygonal epidermiccell (Irregular cell- Jigsaw puzzle); Stomate (Escala 10 µm). Fonte: Org. autores (2017) O conjunto de morfotipos encontrado em serrapilheira dos transectos apresentaram semelhanças com a serrapilheira do perfil descrito, à exceção dos articulados de polygonal epidermic cell (Irregular cell - Jigsaw puzzle), que indicam condições mais estáveis no ambiente edáfico, favorecendo a preservação da matéria organica em detrimento da decomposição e da mineralização, dois processos que frequentemente atuam, respectivamente, na quebra da matéria orgânica por ação de microorganismos e na transformação e liberação de nutirentes constituinte da matéria organica da serrapilheira ( SCHLESINGER, 1997). A interpretaçaõ dos morfotipos identificados na serrapilheira, expressa a estrutura da vegetação sobrejacente. Tal assembleia corresponde a assinatura fitolitica composta predominantente por bilobateepolilobate (produzidos por Poaceae C4- sub-família Paniccoideae); elongate (produzido por todas as Poaceae) (TWISS, 1992).; Globular (psilate e rugose), polygonal epidermic cell (irregular cell) e block polygonal são porduzidos por Eudicotiledoneae, de hábito arbóreo, o que corrobora com a vegetação atual encontrada acima do perfil de referência e dos transectos; stomates, produzidos nas folhas das plantas em geral, possuem um significado tafonômico, pois demonstrambaixa decomposição do material vegetal da serrapilheira (pouca mobilização/transporte na superficie do solo). Nos transectos 2 e 3 são observados, como comentado anteriormente aumento de articulados de fitólitos produzidos nas folhas de especies arbóreas e arbustivas, indicando maior estabilidade do material e condições edáficas favoráveis a preservação da materia organica, isto é, condições mais úmidas e temperaturas mais anemas e menor ataque microbiano) (SCHLESINGER, 1997). A reconstituição da trajetória evolutiva das condições ambientais pretéritas ainda necessita de informações mais concretas, como a quantificação final do número de morfotipos de fitólitos por camada de solo (coletada a cada 10 cm de profundidade)e a partir de então a aplicação dos índices fitolíticos (índice de cobertura arbórea – D/P; Indice climático – IC e Índice de aridez - IPh)para uma conclusão mais significativa e correta das condições que vigoravam durante a formação da feição erosiva.

Considerações Finais

É importante ressaltar que essa pesquisa se encontra em seu estágio inicial e os resultados aqui apresentados são incipientes. Foi realizado, a princípio, o reconhecimento dos principais morfotipos encontrados em serrapilheira da área de estudo, sendo eles: Bilobate, Elongate, Cylindric echinate e Irregular Cell, correspondendo a composição atual de vegetação da FES, em diferentes graus de preservação, no segmento de montante da paleovoçoroca estudada em Loanda, noroeste do Paraná. De acordo com os resultados, a vegetação atual apresenta boa produção de fitólitos, que se preserva em boa quantidade e diversidade na serrapilheira, indicando a potencialidade dessas biomineralizações em estudos de reconstituição paleoambiental na região noroeste do Paraná, onde outros proxies e indicadores biológicos são rasos ou inexistentes. Não foram ainda identificados os morfotipos presentes nos horizontes pedogenéticos, porém, em prévia análise, constatou-se que os fitólitos estão em boas condições de observação e identificação, permitindo assim a continuidade dos estudos de reconstituição paleoambiental na área da paleoerosão. Posteriormente serão contados e identificados o restante dos fitólitos do perfil de solo e comparados a coleção de referência moderna obtida a partir da serrapilheira, sendo aplicados e comparados os índices, podendo inferir quais as condições pretéritas que atuaram durante o desenvolvimento das paleofeições erosivas presentes pontualmente no Noroeste do Estado.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao PROAP pelos recursos disponibilizados para diárias em campo; ao proprietário da fazenda (Loanda-Pr) pela permissão para coleta de amostras;ao Laboratório LABESED, da UFPR e ao Técnico Daniel C. A. Paredes, pela grande ajuda para extração dos fitólitos;ao Laboratório LAPEM, do Departamento de Geologia da UFPR pela disponibilização de microscópio.

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