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27.4: A História Evolutiva do Reino Animal - Biologia

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Habilidades para desenvolver

  • Descreva as características que caracterizaram os primeiros animais e quando apareceram na Terra
  • Explique a importância do período Cambriano para a evolução animal e as mudanças na diversidade animal que ocorreram durante esse tempo
  • Descreva algumas das questões não resolvidas em torno da explosão cambriana
  • Discuta as implicações das extinções em massa de animais que ocorreram na história evolutiva

Muitas questões relacionadas às origens e à história evolutiva do reino animal continuam a ser pesquisadas e debatidas, à medida que novas evidências fósseis e moleculares mudam as teorias predominantes. Algumas dessas perguntas incluem o seguinte: Há quanto tempo os animais existem na Terra? Quais foram os primeiros membros do reino animal e que organismo foi seu ancestral comum? Embora a diversidade animal tenha aumentado durante o período cambriano da era paleozóica, 530 milhões de anos atrás, a evidência fóssil moderna sugere que as espécies animais primitivas existiram muito antes.

Vida Animal Pré-Cambriana

O período anterior ao período Cambriano é conhecido como período Ediacarano (de cerca de 635 milhões de anos atrás a 543 milhões de anos atrás), o período final da Era Proterozóica Neoproterozóica (Figura ( PageIndex {1} )). Acredita-se que a vida animal inicial, denominada biota ediacarana, evoluiu dos protistas nessa época. Algumas espécies de protesto chamadas de coanoflagelados se assemelham muito às células de coanócitos dos animais mais simples, as esponjas. Além de sua semelhança morfológica, as análises moleculares revelaram homologias de sequência semelhantes em seu DNA.

Por muito tempo, acreditou-se que a vida mais antiga compreendendo a biota ediacarana incluía apenas criaturas marinhas minúsculas, sésseis e de corpo mole. No entanto, recentemente tem havido evidências científicas crescentes sugerindo que espécies animais mais variadas e complexas viveram durante este tempo, e possivelmente até mesmo antes do período Ediacaran.

Os fósseis que se acredita representar os animais mais antigos com partes duras do corpo foram recentemente descobertos no sul da Austrália. Esses fósseis semelhantes a esponjas, chamados Coronacollina acula, datam de 560 milhões de anos e acredita-se que mostrem a existência de partes do corpo duras e espículas que se estendiam de 20 a 40 cm do corpo principal (estimadas em cerca de 5 cm de comprimento). Outros fósseis do período Ediacarano são mostrados na Figura ( PageIndex {2} ).

Outra descoberta recente de fósseis pode representar as primeiras espécies animais já encontradas. Embora a validade dessa afirmação ainda esteja sob investigação, esses fósseis primitivos parecem ser pequenas criaturas semelhantes a esponjas, com um centímetro de comprimento. Esses fósseis da Austrália do Sul datam de 650 milhões de anos, na verdade colocando o animal putativo antes do grande evento de extinção da era do gelo que marcou a transição entre o período Criogeniano e o Período Ediacarano. Até esta descoberta, a maioria dos cientistas acreditava que não havia vida animal antes do período Ediacaran. Muitos cientistas agora acreditam que os animais podem de fato ter evoluído durante o período criogeniano.

A explosão cambriana da vida animal

O período Cambriano, ocorrendo entre aproximadamente 542-488 milhões de anos atrás, marca a evolução mais rápida de novos filos animais e diversidade animal na história da Terra. Acredita-se que a maioria dos filos animais existentes hoje tiveram suas origens durante essa época, muitas vezes referida como a explosão do Cambriano (Figura 27.4.3). Equinodermos, moluscos, vermes, artrópodes e cordados surgiram durante este período. Uma das espécies mais dominantes durante o período Cambriano foi o trilobita, um artrópode que estava entre os primeiros animais a exibir um sentido de visão (Figura ( PageIndex {4} )).

A causa da explosão cambriana ainda é debatida. Existem muitas teorias que tentam responder a essa pergunta. As mudanças ambientais podem ter criado um ambiente mais adequado para a vida animal. Exemplos dessas mudanças incluem níveis crescentes de oxigênio atmosférico e grandes aumentos nas concentrações de cálcio oceânico que precederam o período Cambriano (Figura ( PageIndex {5} )). Alguns cientistas acreditam que uma plataforma continental extensa com numerosas lagoas ou piscinas rasas forneceu o espaço vital necessário para a coexistência de um grande número de diferentes tipos de animais. Também há suporte para teorias que argumentam que as relações ecológicas entre as espécies, como mudanças na teia alimentar, competição por alimento e espaço e relações predador-presa, foram preparadas para promover uma coevolução maciça repentina das espécies. No entanto, outras teorias alegam razões genéticas e de desenvolvimento para a explosão cambriana. A flexibilidade morfológica e a complexidade do desenvolvimento animal proporcionada pela evolução de Hox genes de controle podem ter fornecido as oportunidades necessárias para aumentos em possíveis morfologias animais na época do período Cambriano. Teorias que tentam explicar por que a explosão cambriana aconteceu devem ser capazes de fornecer razões válidas para a diversificação massiva de animais, bem como explicar por que ela aconteceu. quando ele fez. Há evidências de que apóia e refuta cada uma das teorias descritas acima, e a resposta pode muito bem ser uma combinação dessas e de outras teorias.

No entanto, questões não resolvidas sobre a diversificação animal que ocorreu durante o período Cambriano permanecem. Por exemplo, não entendemos como ocorreu a evolução de tantas espécies em tão curto período de tempo. Houve realmente uma “explosão” de vida neste momento específico? Alguns cientistas questionam a validade dessa ideia, porque há evidências crescentes que sugerem que mais vida animal existia antes do período Cambriano e que as chamadas explosões (ou radiações) de outras espécies semelhantes ocorreram mais tarde na história também. Além disso, a vasta diversificação de espécies animais que parece ter começado durante o período cambriano continuou até o período ordoviciano seguinte. Apesar de alguns desses argumentos, a maioria dos cientistas concorda que o período cambriano marcou uma época de evolução e diversificação animal impressionantemente rápida, sem paralelo em outros lugares da história.

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Veja uma animação de como pode ter sido a vida no oceano durante a explosão cambriana.

Evolução pós-cambriana e extinções em massa

Os períodos que seguiram o Cambriano durante a Era Paleozóica são marcados por uma evolução animal posterior e o surgimento de muitas novas ordens, famílias e espécies. À medida que os filos animais continuaram a se diversificar, novas espécies se adaptaram a novos nichos ecológicos. Durante o período Ordoviciano, que se seguiu ao período Cambriano, a vida vegetal apareceu pela primeira vez na terra. Essa mudança permitiu que espécies de animais antes aquáticos invadissem a terra, alimentando-se diretamente de plantas ou de vegetação em decomposição. Mudanças contínuas na temperatura e umidade durante o restante da Era Paleozóica devido aos movimentos das placas continentais encorajaram o desenvolvimento de novas adaptações para a existência terrestre em animais, como apêndices com membros em anfíbios e escamas epidérmicas em répteis.

Mudanças no meio ambiente geralmente criam novos nichos (espaços habitacionais) que contribuem para a especiação rápida e o aumento da diversidade. Por outro lado, eventos cataclísmicos, como erupções vulcânicas e colisões de meteoros que obliteram a vida, podem resultar em perdas devastadoras de diversidade. Esses períodos de extinção em massa (Figura ( PageIndex {6} )) ocorreram repetidamente no registro evolutivo da vida, apagando algumas linhas genéticas enquanto criava espaço para outras evoluírem para os nichos vazios deixados para trás. O fim do período Permiano (e da Era Paleozóica) foi marcado pelo maior evento de extinção em massa da história da Terra, uma perda de cerca de 95 por cento das espécies existentes na época. Alguns dos filos dominantes nos oceanos do mundo, como os trilobitas, desapareceram completamente. Em terra, o desaparecimento de algumas espécies dominantes de répteis do Permiano possibilitou o surgimento de uma nova linha de répteis, os dinossauros. As condições climáticas quentes e estáveis ​​da Era Mesozóica que se seguiu promoveram uma diversificação explosiva de dinossauros em todos os nichos concebíveis de terra, ar e água. As plantas também se irradiaram em novas paisagens e nichos vazios, criando comunidades complexas de produtores e consumidores, algumas das quais se tornaram muito grandes com a abundância de alimentos disponíveis.

Outro evento de extinção em massa ocorreu no final do período Cretáceo, encerrando a Era Mesozóica. O céu escureceu e as temperaturas caíram com o impacto de um grande meteoro e toneladas de cinzas vulcânicas que bloquearam a luz solar que entrava. As plantas morreram, os herbívoros e carnívoros morreram de fome e os dinossauros, em sua maioria de sangue frio, cederam seu domínio da paisagem a mamíferos de sangue quente. Na Era Cenozóica seguinte, os mamíferos irradiaram-se para nichos terrestres e aquáticos antes ocupados por dinossauros, e os pássaros, as ramificações de sangue quente de uma linha dos répteis dominantes, tornaram-se especialistas aéreos. O aparecimento e a predominância de plantas com flores na Era Cenozóica criaram novos nichos para insetos, bem como para pássaros e mamíferos. Mudanças na diversidade de espécies animais durante o final do Cretáceo e início do Cenozóico também foram promovidas por uma mudança dramática na geografia da Terra, conforme as placas continentais deslizaram sobre a crosta para suas posições atuais, deixando alguns grupos de animais isolados em ilhas e continentes, ou separados por cadeias de montanhas ou mares interiores de outros concorrentes. No início do Cenozóico, novos ecossistemas surgiram, com a evolução de gramíneas e recifes de coral. No final do Cenozóico, outras extinções seguidas de especiação ocorreram durante as eras glaciais que cobriram altas latitudes com gelo e então recuaram, deixando novos espaços abertos para colonização.

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Assista ao vídeo a seguir para saber mais sobre as extinções em massa.

Conexão de Carreira

Paleontólogo

Os museus de história natural contêm os moldes fósseis de animais extintos e informações sobre como esses animais evoluíram, viveram e morreram. Paleontogistas são cientistas que estudam a vida pré-histórica. Eles usam fósseis para observar e explicar como a vida evoluiu na Terra e como as espécies interagiram umas com as outras e com o meio ambiente. Um paleontólogo precisa ter conhecimento em biologia, ecologia, química, geologia e muitas outras disciplinas científicas. O trabalho de um paleontólogo pode envolver estudos de campo: pesquisa e estudo de fósseis. Além de cavar e encontrar fósseis, os paleontólogos também preparam fósseis para estudos e análises posteriores. Embora os dinossauros sejam provavelmente os primeiros animais que vêm à mente quando se pensa em paleontologia, os paleontólogos estudam de tudo, desde plantas, fungos e peixes até animais marinhos e pássaros.

Um diploma de graduação em ciências da terra ou biologia é um bom ponto de partida para a carreira de paleontólogo. Na maioria das vezes, uma pós-graduação é necessária. Além disso, a experiência de trabalho em um museu ou em um laboratório de paleontologia é útil.

Resumo

A mais rápida diversificação e evolução das espécies animais em toda a história ocorreu durante o período Cambriano da Era Paleozóica, um fenômeno conhecido como explosão Cambriana. Até recentemente, os cientistas acreditavam que existiam apenas poucas espécies animais minúsculas e simplistas antes desse período. No entanto, descobertas recentes de fósseis revelaram que animais adicionais, maiores e mais complexos existiram durante o período Ediacaran, e possivelmente até mesmo antes, durante o período Criogeniano. Ainda assim, o período cambriano, sem dúvida, testemunhou o surgimento da maioria dos filos animais que conhecemos hoje, embora muitas questões permaneçam sem solução sobre esse fenômeno histórico.

O restante da Era Paleozóica é marcado pelo aparecimento crescente de novas classes, famílias e espécies, e pela colonização inicial da terra por certos animais marinhos. A história evolutiva dos animais também é marcada por numerosos eventos importantes de extinção, cada um dos quais eliminou a maioria das espécies existentes. Algumas espécies da maioria dos filos animais sobreviveram a essas extinções, permitindo que os filos persistissem e continuassem a evoluir para as espécies que vemos hoje.

Perguntas de revisão

Qual dos seguintes períodos é o primeiro durante o qual os animais podem ter aparecido?

  1. Período ordoviciano
  2. Período cambriano
  3. Período ediacarano
  4. Período criogeniano

D

Que tipo de dados são usados ​​principalmente para determinar a existência e o aparecimento das primeiras espécies animais?

  1. dados moleculares
  2. dados fósseis
  3. dados morfológicos
  4. dados de desenvolvimento embriológico

B

O tempo entre 542-488 milhões de anos atrás marca qual período?

  1. Período cambriano
  2. Período siluriano
  3. Período ediacarano
  4. Período devoniano

UMA

Até que descobertas recentes sugerissem o contrário, acreditava-se que os animais existentes antes do período Cambriano eram:

  1. pequeno e oceânico
  2. pequeno e sem mobilidade
  3. pequeno e de corpo mole
  4. pequeno e radialmente simétrico ou assimétrico

C

A vida vegetal apareceu pela primeira vez na terra durante qual dos seguintes períodos?

  1. Período cambriano
  2. Período ordoviciano
  3. Período siluriano
  4. Período devoniano

B

Aproximadamente quantos eventos de extinção em massa ocorreram ao longo da história evolutiva dos animais?

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. mais de 5

D

Resposta livre

Descreva resumidamente pelo menos duas teorias que tentam explicar a causa da explosão cambriana.

Uma teoria afirma que fatores ambientais levaram à explosão cambriana. Por exemplo, o aumento dos níveis de oxigênio atmosférico e cálcio oceânico ajudou a fornecer as condições ambientais adequadas para permitir uma evolução tão rápida de novos filos animais. Outra teoria afirma que fatores ecológicos como pressões competitivas e relações predador-presa atingiram um limiar que apoiou a rápida evolução animal que ocorreu durante o período Cambriano.

Como é que a maioria, senão todos, dos filos animais existentes hoje evoluíram durante o período Cambriano, se tantos eventos de extinção em massa ocorreram desde então?

É verdade que vários eventos de extinção em massa ocorreram desde o período Cambriano, quando a maioria dos filos animais atualmente existentes apareceu, e a maioria das espécies animais foram comumente eliminadas durante esses eventos. No entanto, um pequeno número de espécies animais que representam cada filo geralmente eram capazes de sobreviver a cada evento de extinção, permitindo que o filo continuasse a evoluir em vez de se tornar totalmente extinto.

Glossário

Explosão cambriana
época durante o período cambriano (542-488 milhões de anos atrás), quando a maioria dos filos animais existentes hoje evoluíram
Período criogeniano
período geológico (850-630 milhões de anos atrás) caracterizado por um clima global muito frio
Período ediacarano
período geológico (630-542 milhões de anos atrás) quando os organismos multicelulares definidos mais antigos com tecidos evoluíram
extinção em massa
evento que elimina a maioria das espécies dentro de um período de tempo geológico relativamente curto

Vida Animal Pré-Cambriana

A época anterior ao período Cambriano é conhecida como Período Ediacarano (de cerca de 635 milhões de anos atrás a 543 milhões de anos atrás), o período final da Era Proterozóica Neoproterozóica ((Figura)). Os fósseis de Ediacaran foram encontrados pela primeira vez nas colinas de Ediacaran do sul da Austrália. Não há representantes vivos dessas espécies, que deixaram impressões que se assemelham a penas ou moedas ((Figura)). Acredita-se que o início da vida animal, denominado Biota Ediacarana, evoluiu de protistas neste momento.


A maioria da biota ediacariana tinha apenas alguns mm ou cm de comprimento, mas algumas das formas semelhantes a penas podiam atingir comprimentos de mais de um metro. Recentemente, tem havido evidências científicas crescentes sugerindo que espécies animais mais variadas e complexas viveram durante este tempo, e provavelmente antes do período Ediacaran.

Os fósseis que se acredita representar os animais mais antigos com partes duras do corpo foram recentemente descobertos no sul da Austrália. Esses fósseis semelhantes a esponjas, chamados Coronacollina acula, datam de 560 milhões de anos e acredita-se que mostrem a existência de partes do corpo duras e espículas que se estendiam de 20 a 40 cm do corpo em forma de dedal (estimado em cerca de 5 cm de comprimento). Outros fósseis do período Ediacarano são mostrados na (Figura)a, b, c.


Outra recente descoberta de fóssil pode representar as primeiras espécies animais já encontradas. Embora a validade dessa afirmação ainda esteja sob investigação, esses fósseis primitivos parecem ser pequenas criaturas esponjosas, de um centímetro de comprimento, de formato irregular e com tubos ou canais internos. Esses fósseis antigos da Austrália do Sul datam de 650 milhões de anos, na verdade colocando o animal putativo antes do grande evento de extinção da idade do gelo que marcou a transição entre o período criogeniano e o período ediacarano. Até esta descoberta, a maioria dos cientistas acreditava que não havia vida animal antes do período Ediacaran. Muitos cientistas agora acreditam que os animais podem de fato ter evoluído durante o período criogeniano.


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