Análise dendrológicas no cretáceo inferior das Bacias do Araripe e Paraná : determinação de paleoclimas regionais e relação com biomas globais do mesozóico

Abstract

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 CO2 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 hiperáridas 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”.

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 periods. The controlling factor was water supply, originated mainly by cyclical precipitations. The great frequency of false growth rings can be attributed to occasional droughts during the growing period and also to another external factor represented by wood boring arthropod infestation. Dendrological data indicate a typical savanna climate and contrast with palaeoclimatic models that inferred subtropical desert conditions and arid to semi-arid conditions for the Early Cretaceous in the southern equatorial belt. The year-round warm tropical climate is defined by pluviometric and temperature regimes, with a very long dry season (winter) and a wetter, rainy season (summer). Consequently the wood assemblage is linked to a low latitude Summer-Wet biome, well characterized in previous palaeoclimatic model from the Jurassic-Cretaceous transition. The present inferences are in agreement with geological studies for the Afro- Brazilian Depression that indicates humid climatic conditions in the northern part in relation to those semi-arid conditions invigorating at its southern part. The arthropod-plant interaction provides the first relevant data for addressing evidences of phytophagy in an assemblage of coniferous silicified woods in Araripe Basin. A complex boring system, filled sometimes with small, oval to hexagonal coprolites, allowed to infer activities of oribatid termites (Isoptera). Peculiarities from wood preservation show that the damage was probably caused by herbivores, not detritivores. Dendrological data associated to results obtained in arthropod-plant interaction constrains the stratigraphic level of fossil wood occurrence in Missão Velha Formation to the interval Early Cretaceous. Otherwise, a monotypic coniferous wood association, showing affinities with extant Pinaceae, from northern portion of the Botucatu Formation (18°S) in Paraná Basin, is an evidence of some viii humidity under arid conditions prevailing in a Desert biome. Dendrological analysis for the monotypic wood assemblage indicated that growing conditions were periodic, but most stressed during the life cycle. Quantitative parameters controlling growth ring development should be highly related to environmental characters and not only a single consequence of climate. Taxonomic and physiologic parameters were also decisive as a response to environmental constrains. The conifer assemblage was developed during the climax of a greenhouse phase with increasing atmospheric CO2. The presence of growth rings as a common character indicates cyclical variation in tree growing conditions; nevertheless, typical latewood zone characterized by wall thickening and reduction of lumen size was not found. Simulations of Early Cretaceous climate indicate that arid desert biomes associated to hyper arid conditions may indeed have prevailed at southern lower latitudes during the pre-rift phase of Pangea. Integration of data obtained from different basins indicates that quantitative parameters utilized in dendrology can be highly related to environmental characters and not only a single consequence of climate. Thus growth rings were not determined by extrinsically factors alone; taxonomic and physiologic characters were decisive as a response to environmental constrains, especially in stress growing conditions. Taking into account dendrological analysis associated to palaeogeographic and sedimentological data it can be detected that arid to semi-arid peri-equatorial climatic conditions in Early Cretaceous greenhouse ecosystems have no modern analogs in present icehouse world.