Autores

Dias, R.R. (UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE - UFF) ; Coe, H.H.G. (UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE - UFF) ; Sousa, L.O.F. (UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO - UFERSA) ; Vasconcelos, A.M.C. (UFVJM) ; Macario, K. (UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE - UFF) ; Ricardo, S.D.F. (MUSEU NACIONAL - UFRJ) ; Chueng, K.F. (UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE - UFF)

Resumo

Reconstituições paleoambientais são de grande importância para o estabelecimento de cenários evolutivos. Este trabalho trata-se de uma pesquisa sobre solos e plantas na Depressão Sertaneja Setentrional, relacionando-os com a geomorfologia, geologia, clima, tipo de cobertura vegetal e uso do solo. Buscando contribuir para a discussão sobre a evolução deste bioma, pretendeu-se averiguar se ocorreram mudanças na vegetação ligadas a variações climáticas durante o Quaternário. Coletaram-se vinte amostras de solo em três perfis no Rio Grande do Norte e um no Ceará. Foram realizadas análises fitolíticas, pedológicas e isotópicas. Foi observada a tendência de aumento da densidade arbórea e diminuição do estresse hídrico com a profundidade, ou seja, os ambientes passados apresentam indícios de clima relativamente mais úmido que o atual. Os resultados encontrados permitiram contribuições importantes para o conhecimento de condições paleoclimáticas da Caatinga.

Palavras chaves

Reconstituição Paleoambiental; Caatinga; Fitólitos

Introdução

A Caatinga é o quarto domínio fitogeográfico brasileiro com maior número de espécies de angiospermas. Com cerca de 844.453 km², ocupa uma área equivalente a 11% do território nacional (FORZZA et al., 2010). É o único ecossistema exclusivamente brasileiro, composto por um mosaico de florestas secas e vegetação arbustiva (savana-estépica), com enclaves de florestas úmidas montanas e de cerrados (LEAL et al., 2003; COE e SOUZA, 2014). O Nordeste do Brasil possui condições climáticas atuais áridas a semiáridas, e a intensificação dessas condições tem afetado diretamente o desenvolvimento econômico e social da região (MARENGO et al., 2011). Nesse sentido, entender melhor o ciclo natural de variabilidade climática é fundamental para compreender e dimensionar o impacto das ações antrópicas no clima em escala global bem como o desenvolvimento de ações socioeconômicas a fim de mitigar os efeitos das mudanças climáticas. O presente trabalho faz parte de um projeto maior que estuda solos e plantas da Caatinga, relacionando-os com a geomorfologia, geologia, clima, tipo de cobertura vegetal e uso do solo na região da ecorregião Depressão Sertaneja Setentrional. Neste foram estudados fitólitos e isótopos do carbono em perfis de solo, além de análises pedológicas, a fim de identificar possíveis mudanças ambientais na área estudada. Fitólitos são partículas de opala microscópicas que se formam por precipitação de sílica amorfa dentro ou entre as células das plantas vivas (PIPERNO, 1988). São bons proxies para análises de ambientes passados, pois se preservam bem sob condições oxidantes, além de serem capazes de identificar variações no grau de aridez do clima e no estresse hídrico sofrido pelas plantas (COE et al., 2014). Entretanto, qualquer estudo paleoambiental tem que partir do conhecimento do ambiente atual, que servirá como referência para a interpretação de possíveis mudanças pretéritas. Os estudos ambientais e paleoambientais utilizando fitólitos ainda são escassos no Brasil, portanto, sendo necessária a elaboração de coleções de referência. Este é uma pesquisa pioneira de reconstituição paleoambiental em áreas de Caatinga através da utilização de fitólitos. Foram utilizados como dados de referência fitolítica moderna o trabalho desenvolvido por Ricardo (2016), com plantas e assembleias de solo modernas na mesma região. Outro tipo de indicador utilizado em reconstituições da vegetação são os isótopos estáveis de carbono. A razão entre os isótopos estáveis de carbono pode indicar que tipo de plantas deu origem ao material estudado, uma vez que seus valores são resultado de como o produtor primário assimilou o CO₂, ou seja, a trajetória utilizada e o isótopo preferencialmente assimilado (PESSENDA et. al, 2005). A análise δ¹³C da MOS possibilita a identificação da formação vegetal que a originou como do tipo C3 (na maioria lenhosas), C4 (gramíneas) e CAM (Metabolismo Ácido das Crassuláceas) (KILLOPS e KILLOPS, 2005). A cronologia das mudanças observadas foi estabelecida com datações por ¹⁴C- AMS. Segundo Pezzo (2002), chama-se datação um conjunto de técnicas que permitem uma avaliação da idade dos vestígios, peças ou objetos pertencentes a épocas passadas. As datações podem ser relativas, as quais simplesmente comparam peças entre si e permitem classificá-las cronologicamente, e absolutas, permitindo indicar com precisão a idade real, o tempo de existência das peças. Assim, a datação por Carbono 14 é uma datação absoluta, que consiste em um método de datação radiométrica. Esta forma de datação utiliza o isótopo natural ¹⁴C para determinar a idade de materiais que sejam de origem orgânica ou estejam diretamente associados com espécimes que contenham compostos de carbono. A partir das análises fitolíticas, isotópicas, pedológicas, granulométricas e datação por ¹⁴C-AMS, os resultados foram interpretados e comparados com estudos paleoambientais desenvolvidos anteriormente nesta região.

Material e métodos

MATERIAIS Foram coletadas vinte amostras em quatro perfis de solo, sendo os três primeiros localizados no estado do Rio Grande do Norte e o último no estado do Ceará (Figura 1). Perfil 1 (P1) – Lagoinha / Mossoró (RN) Localização: Perfil exposto localizado à beira de uma estrada no bairro Lagoinha, área rural do município de Mossoró, RN. 55 m de altitude, relevo plano. Horizontes amostrados: A, B (amostras B1 e B2), transição (BC) e C. Perfil 2 (P2) – Morro Pintado / Areia Branca (RN) Localização: Perfil exposto localizado num corte próximo à rodovia estadual RN-404, no bairro Morro Pintado, no município de Areia Branca, RN. 26 m de altitude, relevo plano. Horizontes amostrados: A (amostras A1 e A2) e C (amostras C1 25cm, C2 35cm, C3 45cm e C4 80cm). Não desenvolveu horizonte diagnóstico B. Perfil 3 (P3) – Barragem Santa Cruz / Apodi (RN) Localização: Perfil exposto localizado às margens da rodovia BR 405, no bairro Baiacus, próximo à Barragem de Santa Cruz, no município de Apodi (RN). 147 m de altitude, relevo suave ondulado. Horizontes amostrados: A, B e C. Perfil 4 (P4) – Aracati (CE) Localização: Perfil exposto numa possível paleoduna próxima à rodovia federal BR 304, no município de Aracati, CE. 21 m de altitude, relevo plano. Horizontes amostrados: A (A1 e A2 – horizontes minerais com material orgânico) e C (amostras C1, C2, C3 e C4). MÉTODOS As análises pedológicas foram realizadas no Laboratório de Geografia (LabGeo) da UERJ/FFP. Foi utilizado o Manual de Métodos de Análise de Solos da EMBRAPA (1997) como base para os procedimentos realizados. Para separação granulométrica do solo realizou-se dispersão total das partículas (Método da Pipeta) e para medição do pH dos solos foi utilizado o potenciômetro de bancada Gehaka PG1800 com eletrodo específico. As amostras de solo foram secas ao ar, destorroadas e passadas em peneira de malha de 2 mm para obter-se a terra fina seca ao ar (TFSA). A granulometria foi realizada a partir da dispersão de 10 g de TFSA com NaOH 0,1 mol/L e agitação em alta rotação (12.000 rpm), durante 15 minutos. As frações areia grossa e fina são separadas por tamisação em peneiras com malhas de 0,2 e 0,053 mm de abertura, respectivamente. A fração argila é determinada pelo método da pipeta e a fração silte é calculada por diferença (EMBRAPA, 1997). A extração em laboratório dos fitólitos dos sedimentos foi realizada no LAGEMAR/UFF e no LABGEO/FFP. Seguiu-se o Protocolo de Extração de Fitólitos de Sedimentos e Solos adaptado daquele utilizado pela equipe do Prof. Dr. Mauro Parolin, da Universidade Estadual do Paraná (UNESPAR), campus de Campo Mourão. Os fitólitos foram extraídos a partir de 20g de solo seco, após a dissolução dos carbonatos, oxidação da matéria orgânica, remoção dos óxidos de ferro, separação granulométrica e densimétrica (2,35). Em seguida foi feita a identificação e contagem em microscópio óptico com aumento de 400x e 630x. Foram contados pelo menos 200 fitólitos com significado taxonômico (classificáveis) bem como aqueles sem significância taxonômica (não classificáveis) devido a sua dissolução ou fragmentação. Os resultados são apresentados como porcentagens do total de fitólitos classificáveis, seguindo a classificação proposta pelo ICPN (International Code for Phytolith Nomenclature 1.0 - MADELLA, 2005). Após a contagem, foram calculados os índices fitolíticos de densidade arbórea (D/P) e estresse hídrico (Bi%). As análises isotópicas dos solos foram realizadas pelo Laboratório de Ecologia Isotópica do CENA/USP através de um analisador elementar Carlo Erba modelo EA 1110, sendo o limite de detecção de 0,03%. As datações foram realizadas através do método do ¹⁴C, pela técnica de AMS, nos laboratórios do Instituto de Física da UFF (LAC). As idades obtidas foram posteriormente calibradas pelo programa OxCal.

Resultado e discussão

Para cada perfil foi realizada uma integração dos dados das análises fitolíticas (estoque, classificação, tipos e índices fitolíticos), que permitiu a delimitação de Zonas Fitolíticas (Tabela 1 e Figuras 2 e 3). Essa delimitação levou em consideração também as análises pedológicas, sobretudo granulometria, já que os estoques de carbono em todos os perfis seguem a tendência normal de diminuição com a profundidade e o pH de todas as amostras é favorável à conservação dos fitólitos. Foi necessário considerar também as análises pedológicas para melhor interpretar as mudanças no estoque de fitólitos. A quantidade de fitólitos presente em uma amostra de solo ou sedimento depende, por um lado, da produção pelas plantas, sabendo-se que as Poaceae são, entre todas as famílias de plantas, as maiores produtoras e, por outro lado, da granulometria das amostras, que pode facilitar a acumulação dos fitólitos (partículas mais finas, como silte e argila), ou, quando grosseiras (arenosas e cascalhentas), permitir sua percolação para camadas mais profundas. Perfil 1 (P1) – Lagoinha / Mossoró (RN) (Tabela 1 e Figuras 2 e 3) Zona I: corresponde ao horizonte BC (anterior a ~460 anos cal AP). Esta é a zona do perfil com menor estoque de fitólitos e maior porcentagem de não classificáveis, o que é esperado nos horizontes mais profundos. O índice D/P indica um ambiente com maior densidade arbórea que o atual, sugerindo um período de maior umidade. Zona II: corresponde ao horizonte B, podendo ser subdividida, devido aos índices fitolíticos, em Zona II a (horizonte B2) e Zona II b (horizonte B1). Esta zona apresenta o maior estoque de fitólitos do perfil, contrariamente à tendência normal de diminuição com a profundidade. As análises granulométricas revelam um aumento da fração mais fina (silte/argila), sobretudo no horizonte B1, o que pode facilitar a manutenção dos fitólitos no solo. O índice D/P diminui na direção da superfície, sendo similar ao da Zona I no horizonte B2 e um pouco menor no horizonte B1, e continua a indicar um ambiente mais úmido que o atual, que pode ter facilitado a formação de argilas. Zona III: corresponde ao horizonte A. Apesar de estar mais próxima da cobertura vegetal, possui um estoque de fitólitos inferior ao da Zona II. Grande redução do índice D/P (0), indicando a ausência de cobertura arbórea e o predomínio de gramíneas C3 (conforme observado nas análises isotópicas). A fisionomia da vegetação atual corrobora esses resultados e indica que o ambiente sofreu alteração antrópica, visto que é observada nas cercanias do perfil uma vegetação típica de pasto e alguns cajueiros (possivelmente plantados na região a fim de fazer sombra para o gado). Perfil 2 (P2) – Morro Pintado / Areia Branca (RN) (Tabela 1 e Figuras 2 e 3) Zona I: corresponde ao horizonte C3 (anterior a ~10000 anos cal AP). Esta é a zona do perfil com menor estoque de fitólitos e maior porcentagem de não classificáveis, o que é esperado nos horizontes mais profundos. O índice D/P indica um ambiente com maior densidade arbórea que o atual, sugerindo um período de maior umidade, o que é reforçado por ser também o horizonte que apresenta a maior porcentagem de argila do perfil. Zona II: corresponde aos horizontes C2 (~10200/9500 anos cal AP), C1 (~2300/1880 anos cal AP), A2 e A1. O índice D/P é menor que na Zona I, e o estresse hídrico é maior (com exceção do horizonte A2), indicando uma redução da umidade a partir de cerca de 9800 anos cal AP. Perfil 3 (P3) – Barragem Santa Cruz / Apodi (RN) (Tabela 1 e Figuras 2 e 3) Zona I: corresponde ao horizonte C (~3300/2400 anos cal AP). Esta é a zona do perfil com menor estoque de fitólitos e maior porcentagem de não classificáveis, o que é esperado nos horizontes mais profundos. O índice D/P é muito baixo (0,04), indicando um ambiente com menor densidade arbórea que o atual, sugerindo um período de menor umidade nesse período. Zona II: corresponde ao horizonte B. O índice D/P é maior que na Zona I, sugerindo um período de maior umidade, o que é reforçado por ser também o horizonte que apresenta a maior porcentagem de materiais finos (silte e argila) do perfil. Zona III: corresponde ao horizonte A. Apresenta o maior estoque de fitólitos de todos os perfis, mas provavelmente por uma mudança na vegetação com um aumento das gramíneas, já que o índice D/P volta a diminuir, indicando um ambiente mais seco. Perfil 4 (P4) – Aracati (CE) (Tabela 1 e Figuras 2 e 3) Zona I: corresponde ao horizonte C4 (~2900/1600 anos cal AP). O estoque de fitólitos é muito pequeno, mas não é o menor do perfil, já que não foram observados fitólitos nas amostras C2 e C3. Apesar de ser o horizonte mais profundo a apresentar fitólitos, possui uma boa porcentagem de classificáveis (83%), e o maior índice D/P do perfil, sugerindo um ambiente mais úmido que o atual, o que é reforçado por apresentar um pequeno aumento na fração argilosa em relação ao restante do perfil. Zona II: corresponde ao horizonte C1. Maior estoque de fitólitos do perfil, mas o D/P é zero então o estoque deve estar relacionado a uma mudança na vegetação com aumento de gramíneas, sugerindo um ambiente mais seco. Zona III: corresponde ao horizonte A2 (~720 anos cal AP). Maior estoque de Carbono orgânico de todos os perfis e aumento do índice D/P para valor similar ao da Zona I, indicando um ambiente mais úmido há cerca de 700 anos cal AP. Zona IV: corresponde ao horizonte A1. O índice D/P novamente é zero, indicando um ambiente mais seco no presente. Baseando-se em todos os resultados apresentados, verifica-se que a tendência em todos os perfis é de aumento da densidade arbórea e diminuição do estresse hídrico com a profundidade, ou seja, os ambientes passados apresentam indícios de clima relativamente mais úmido e maior quantidade de água disponível para as plantas. Esta situação ocorre em vários momentos, por condições abióticas diversas, por exemplo, por volta de 2200 anos cal AP (Perfil 4), há 465 anos cal AP (Perfil 1) ou num período anterior a 9000 anos cal AP (Perfil 2). As tendências encontradas podem ser relacionadas com Utida (2016), que através de estudos de isótopos de oxigênio em sedimentos terrígenos na caverna Urubu entre 7000 a 4000 anos foi cronologicamente associada ao clima mais úmido, o que é apoiado pelos baixos valores de δ¹⁸O de espeleotemas. Esse período também foi marcado pelo aumento da contribuição de Carbono orgânico do solo como indicado por valores mais baixos de δ¹³C dos mesmos espeleotemas. Ranulpho (2016) afirma que, em períodos muito mais antigos que os encontrados neste trabalho, ocorreu “o aporte e deposição de fitólitos de uma vegetação arbórea/arbustiva, substituída em superfície por vegetação de gramíneas. Períodos de climas mais secos foram correlacionados às datas do Último Máximo Glacial, com vegetação mais aberta composta por gramíneas, com ocorrência de eventos geomorfológicos menos intensos”. Portanto, pode-se concluir que apesar do clima predominantemente semiárido atual, a Caatinga já passou por inúmeros momentos de maior umidade e diversidade arbórea. Acerca das análises granulométricas, os resultados encontrados nos perfis de solo foram semelhantes aos de Ricardo (2016) para assembleias modernas. Observou-se que solos de granulometria mais fina, silte e argila, são correspondentes a ambientes mais úmidos, o que viabiliza a proliferação de vegetação mais alta e densa (AM2 – Floresta de Caatinga Média e AM3 – Floresta de Caatinga Alta semelhantes ao Perfil 3). Os solos da Caatinga, de uma maneira geral, apresentam boa preservação dos fitólitos e se mostraram, portanto, promissores para estudos paleoambientais.

Localização dos pontos de coleta


Resultados das análises fitolíticas, granulométricas e isotópicas dos perfis de solo


Zonas fitolíticas dos perfis de solo com Coniss


Exemplos de tipos de fitólitos e espícula observados nos perfis de solo. Barra de escala: 20 µm.

Considerações Finais

Apesar das limitações do uso de fitólitos no solo para um maior detalhamento dos táxons da vegetação sobrejacente, foi possível observar em todos os perfis a presença de morfotipos diagnósticos de algumas famílias, como os de Poaceae, Cyperaceae e Arecaceae, além dos característicos das dicotiledôneas lenhosas, que permitiram o cálculo dos índices fitolíticos de densidade arbórea e estresse hídrico, importantes para a inferência das condições paleoclimáticas da região. Apesar dos solos rasos, pedregosos e com pouca matéria orgânica, que são fatores limitantes para algumas análises ambientais, os resultados encontrados permitiram contribuições importantes para o conhecimento de condições paleobiogeoclimáticas da Caatinga. Os fitólitos se mostraram promissores para estudos neste bioma, pois se conservam bem nos solos da região, sobretudo por esta ser uma área com carência de lagos ou turfeiras para a utilização de outros proxies para reconstituições da vegetação. A tendência observada em todos os perfis estudados foi a de redução da cobertura arbórea do passado até os dias atuais. Este aumento da aridez pode ser devido a causas naturais de variações do clima da região, mas não se pode ignorar a hipótese de que esta tendência natural seja agravada pela influência antrópica na fisionomia vegetal da Caatinga atual, pois a região é histórica e erroneamente associada à baixa diversidade e seca, portanto com poucas ações afirmativas de preservação e conservação.

Agradecimentos

Ao CNPq, pelo financiamento da pesquisa através do Edital Universal 445209/2014-3.

Referências

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