Mudanças possivelmente antrópicas na cobertura vegetal na região de Búzios, Rio de Janeiro, identificadas através de análises de fitólitos

Com a finalidade de contribuir para a reconstituição paleoambiental da região de Búzios, RJ, foram escolhidos como indicadores de possíveis mudanças da vegetação os fitólitos, partículas de sílica amorfa que se acumulam em torno ou dentro das células vegetais. Foram analisadas amostras de um argissolo localizado no bairro de Tucuns, denominação vulgar de palmeiras que devem ter sido abundantes no local, mas que no presente quase não são mais encontradas, sendo a vegetação atual uma mata xeromórfica muito seca com predominância de cactáceas. Entretanto, entre os fitólitos presentes no solo predominam os de palmeiras. Como não há registro, no período de tempo estudado (5.800 anos), de climas mais úmidos, a diminuição da cobertura de palmeiras tem provavelmente origem antrópica, mostrando ser possível relacionar os resultados das análises fitolíticas com o histórico de ocupação e degradação da região

RECONSTITUIÇÕES DA VEGETAÇÃO E INFERÊNCIAS DE PALEOCLIMAS ATRAVÉS DA UTILIZAÇÃO DOS INDICADORES FITÓLITOS E ISÓTOPOS DE CARBONO – EXEMPLOS DE ESTUDOS NO BRASIL

A compreensão de grande parte das formações vegetais primárias do Brasil necessita muitas vezes de estudos paleoambientais. Este trabalho apresenta dois estudos realizados em áreas do Estado do Rio de Janeiro e um em Minas Gerais, onde estão sendo feitas reconstituições da vegetação e inferência de paleoclimas utilizando como indicadores os fitólitos e os isótopos de Carbono. Fitólitos são partículas microscópicas de sílica que se formam como resultado da absorção pelas raízes das plantas de ácido silícico da solução do solo, precipitando-se depois, principalmente pela transpiração do vegetal, no interior ou entre as células vegetais. Estas partículas são importantes microfósseis, apresentando configurações típicas da vegetação de origem, já que a forma do fitólito recorda como um “molde” a célula vegetal em que foi formado. Os isótopos estáveis de Carbono são utilizados em estudos ambientais devido ao fato de que a composição isotópica varia de forma previsível conforme o elemento se move através dos diversos compartimentos de um ecossistema. Nas plantas, há a discriminação dos isótopos do carbono nos processos biológicos do ciclo da fotossíntese, com um fracionamento constante para as de mesmo ciclo fotossintético. A razão entre os isótopos estáveis de carbono pode indicar que tipo de vegetal deu origem ao material estudado, complementando de maneira eficaz os resultados das análises fitolíticas

Reconstituição paleobiogeoclimática de áreas cársticas, arqueológicas e turfeiras na Serra do Espinhaço Meridional através de biomineralizações de sílica

Esta tese pretende contribuir para a compreensão das condições responsáveis pela evolução da paisagem da Serra do Espinhaço Meridional (SdEM) ao longo do Quaternário através de análises multiproxies, como biomineralizações de sílica (fitólitos), análises granulométricas e datações por 14C-AMS. Três áreas foram selecionadas para a pesquisa, num total de 52 amostras de solo e sedimentos. Na Área 1, encontram-se cavernas carbonáticas (Gruta Pau-Ferro) e siliciclásticas (Gruta Monte Cristo). Na Área 2, localiza-se o Complexo Arqueológico Cabeças e na Área 3 uma Turfeira na Cabeceira do Rio Araçuaí. Na Gruta Monte Cristo, foram coletados 2 perfis, um com sedimentos no interior da gruta e um de Organossolo no exterior. Na Gruta Pau-Ferro, foi coletado um perfil de Neossolo Litólico. Na Área 2, foram coletados sedimentos no interior do sítio arqueológico Cabeças 4, além de um perfil de Organossolo próximo ao sítio. Na área 3, foram selecionadas amostras de 20 em 20cm no testemunho da turfeira Rio Preto, próxima à Cabeceira do Rio Araçuaí. O Os resultados foram relevantes para inferência de principais mudanças ambientais ocorridas na região. Nos ambientes cársticos (Gruta Monte Cristo e Gruta Pau-Ferro), os fitólitos se mostraram bem preservados e trouxeram respostas em âmbito geomorfológico e evolução das grutas. Na Gruta Monte Cristo, foi possível identificar origem alóctone dos sedimentos e dinâmica da redistribuição da alteritas através do primocarste entre 4440/ 4230 anos cal AP a 660 a 550 anos cal AP. Através da análise de fitólitos, também foi possível observar que não houve mudança na vegetação, sempre de campos rupestres. Os índices mostram um aumento de temperatura no decorrer do tempo e condições propícias para evolução da caverna. Na Gruta Pau Ferro, as análises fitolíticas indicam uma vegetação predominantemente aberta, embora atualmente em muitos locais é encontrada uma mata seca, o que pode interferir na formação e fitofisionomias de vegetação de maneiras distintas, caracterizadas essencialmente pela escassez de solo e pela condicionante edáfica. Nesta área é observado um episódio mais frio e seco entre 440 e 250 anos cal AP. No contexto arqueológico, a comparação dos fitólitos do Sítio Arqueológico Cabeças 4 com o Organossolo próximo ao mesmo mostrou similaridades dos resultados, indicando que os mesmos auxiliaram a compreender as condições paleoclimáticas propícias para as ocupações humanas ao longo de 14200/13850 anos cal AP a 800/680 anos cal AP. Na Turfeira Rio Preto, através da análise de fitólitos, foi possível definir 4 fases climáticas, sendo a área de estudo mais abrangente cronologicamente, desde 25.000 anos cal AP. Através desses resultados, foi possível observar que, mesmo em áreas diferentes, a tendência de 25.000 anos cal AP até os dias atuais foi a presença de períodos de oscilação entre diminuição e aumento de temperatura, assim como na umidade, finalizando com a temperatura mais elevada e umidade estável. Portanto, foi possível relacionar tendências climáticas locais e regionais numa perspectiva geocronológica, contribuindo para a reconstituição paleoclimática da Serra do Espinhaço Meridional, além de associar os resultados locais com outros estudos a nível regional, e com eventos globais a partir de 25.000 anos cal AP, englobando desde o Pleistoceno Superior (Upper) até 440 anos cal AP, o Holoceno Superior (Meghalayan).CAPESThis thesis aims to contribute to understanding the conditions responsible for the evolution of the Espinhaço Mountain Range (SdEM) landscape throughout the Quaternary through multiproxy analyses, such as silica biomineralizations (phytoliths), granulometric analyses and 14C-AMS dating. Three areas were selected for the survey, from which 52 soil and sediment samples were taken. In Area 1, there are carbonatic caves (Pau-Ferro Cave) and siliciclastic caves (Monte Cristo Cave). The Cabeças Archaeological Complex is located in Area 2, while Area 3 includes a peat bog at the head of the Araçuaí River. Two profiles were collected at the Monte Cristo Cave, one with sediment inside the cave and one with Organosol outside. In the Pau-Ferro Cave, a Neolithic Litolic profile was collected. In Area 2, sediments were collected inside the Cabeças 4 archeological site, in addition to an Organosol profile close to the site. In area 3, samples were selected every 20 cm in the core from the Rio Preto peat bog, close to the head of the Araçuaí River. The results were relevant for inferring the main environmental changes that occurred in the region. In karst environments (Monte Cristo Cave and Pau-Ferro Cave), phytoliths were well preserved and provided answers in the geomorphological scope and evolution of the caves. In the Monte Cristo Cave, it was possible to identify the allochthonous origin of the sediments and the dynamics of alterite redistribution through the primokarst from 4440/4230 cal years BP to 660 to 550 cal years BP. Through phytolith analysis, it was also possible to observe that there was no change in vegetation, which was always in rupestrian fields. The indices show an increase in temperature over time and favorable conditions for evolution of the cave. In the Pau-Ferro Cave, phytolith analyses indicate predominantly open vegetation, although in many places a dry forest is currently found, which may interfere with vegetation formation and phytophysionomies in different ways, essentially characterized by soil scarcity and edaphic conditioning. In this area, a colder, drier episode between 440 and 250 cal years BP is observed. In the archaeological context, the comparison of phytoliths from the Cabeças 4 Archaeological Site with the nearby Organosol showed similarities in the results. This indicates that both samples helped understand the paleoclimatic conditions conducive to human occupations from 14200/13850 cal years BP to 800 / 680 cal years BP. Through phytolith analysis of the Rio Preto peat bog, it was possible to define 4 climatic phases, it being the most chronologically comprehensive study area, since 25,000 cal years AP. Through these results, it was possible to observe that, even in different areas, the trend from 25,000 years cal BP until the present day, was the presence of periods oscillating between decrease and increase in temperature, as well as in humidity, ending with the highest temperature and stable humidity. Therefore, it was possible to relate local and regional climate trends within a geochronological perspective, contributing to the paleoclimatic reconstitution of the Espinhaço Mountain Range. In addition, local results can be associated with regional studies and with global events from 25,000 cal years BP, encompassing from the Upper Pleistocene (Upper) up to 440 cal years BP, the Upper Holocene (Meghalayan).201 f

EXEMPLOS DE RECONSTITUIÇÕES DA VEGETAÇÃO E INFERÊNCIAS DE PALEOCLIMAS NO ESTADO DO RIO DE JANEIRO ATRAVÉS DA UTILIZAÇÃO DOS INDICADORES FITÓLITOS E ISÓTOPOS DE CARBONO

A compreensão de grande parte das formações vegetais primárias do Brasil necessita muitas vezes de estudos paleoambientais. Este trabalho apresenta dois estudos realizados em áreas do Estado do Rio de Janeiro, onde foram feitas reconstituições da vegetação e inferência de paleoclimas utilizando como indicadores os fitólitos e os isótopos de Carbono. Fitólitos são partículas de sílica que se formam como resultado da absorção pelas raízes das plantas de ácido silícico da solução do solo, precipitando-se depois, principalmente pela transpiração do vegetal, no interior ou entre as células vegetais. São importantes microfósseis, apresentando configurações típicas da vegetação de origem, pois a forma do fitólito recorda como um “molde” a célula vegetal em que foi formado. Os isótopos estáveis de Carbono são utilizados em estudos ambientais já que a composição isotópica varia de forma previsível conforme o elemento se move através dos diversos compartimentos de um ecossistema. Nas plantas, há um fracionamento constante dos isótopos do carbono para cada ciclo fotossintético. A razão entre os esses isótopos pode indicar que tipo de vegetal deu origem ao material estudado, complementando de maneira eficaz os resultados das análises fitolíticas

EXEMPLOS DE RECONSTITUIÇÕES DA VEGETAÇÃO E INFERÊNCIAS DE PALEOCLIMAS NO ESTADO DO RIO DE JANEIRO ATRAVÉS DA UTILIZAÇÃO DOS INDICADORES FITÓLITOS E ISÓTOPOS DE CARBONO

A compreensão de grande parte das formações vegetais primárias do Brasil necessita muitas vezes de estudos paleoambientais. Este trabalho apresenta dois estudos realizados em áreas do Estado do Rio de Janeiro, onde foram feitas reconstituições da vegetação e inferência de paleoclimas utilizando como indicadores os fitólitos e os isótopos de Carbono. Fitólitos são partículas de sílica que se formam como resultado da absorção pelas raízes das plantas de ácido silícico da solução do solo, precipitando-se depois, principalmente pela transpiração do vegetal, no interior ou entre as células vegetais. São importantes microfósseis, apresentando configurações típicas da vegetação de origem, pois a forma do fitólito recorda como um “molde” a célula vegetal em que foi formado. Os isótopos estáveis de Carbono são utilizados em estudos ambientais já que a composição isotópica varia de forma previsível conforme o elemento se move através dos diversos compartimentos de um ecossistema. Nas plantas, há um fracionamento constante dos isótopos do carbono para cada ciclo fotossintético. A razão entre os esses isótopos pode indicar que tipo de vegetal deu origem ao material estudado, complementando de maneira eficaz os resultados das análises fitolíticas

Mudanças possivelmente antrópicas na cobertura vegetal na região de Búzios, Rio de Janeiro, identificadas através de análises de fitólitos

Com a finalidade de contribuir para a reconstituição paleoambiental da região de Búzios, RJ, foram escolhidos como indicadores de possíveis mudanças da vegetação os fitólitos, partículas de sílica amorfa que se acumulam em torno ou dentro das células vegetais. Foram analisadas amostras de um argissolo localizado no bairro de Tucuns, denominação vulgar de palmeiras que devem ter sido abundantes no local, mas que no presente quase não são mais encontradas, sendo a vegetação atual uma mata xeromórfica muito seca com predominância de cactáceas. Entretanto, entre os fitólitos presentes no solo predominam os de palmeiras. Como não há registro, no período de tempo estudado (5.800 anos), de climas mais úmidos, a diminuição da cobertura de palmeiras tem provavelmente origem antrópica, mostrando ser possível relacionar os resultados das análises fitolíticas com o histórico de ocupação e degradação da região

Mudanças possivelmente antrópicas na cobertura vegetal na região de Búzios, Rio de Janeiro, identificadas através de análises de fitólitos

Com a finalidade de contribuir para a reconstituição paleoambiental da região de Búzios, RJ, foram escolhidos como indicadores de possíveis mudanças da vegetação os fitólitos, partículas de sílica amorfa que se acumulam em torno ou dentro das células vegetais. Foram analisadas amostras de um argissolo localizado no bairro de Tucuns, denominação vulgar de palmeiras que devem ter sido abundantes no local, mas que no presente quase não são mais encontradas, sendo a vegetação atual uma mata xeromórfica muito seca com predominância de cactáceas. Entretanto, entre os fitólitos presentes no solo predominam os de palmeiras. Como não há registro, no período de tempo estudado (5.800 anos), de climas mais úmidos, a diminuição da cobertura de palmeiras tem provavelmente origem antrópica, mostrando ser possível relacionar os resultados das análises fitolíticas com o histórico de ocupação e degradação da região

Analysis of geomorphic dynamics in ancient quartzite landscape using phytolith and carbon isotopes, Espinhaço Mountain Range, Minas Gerais, Brazil

Although there are important landscapes developed on underlying quartzite in Brazil, there is still very little known about the processes and mechanisms involved in their formation. Some recent research has drawn attention to the presence of karstic features associated with silica dissolution in this lithology. However, there are other relief forms and materials commonly encountered in the domain of quartzite in the Espinhaço Mountain Range in the southeast region of Brazil. The main objective of this research is to analyze the geomorphic processes associated with the material overlying relatively flat surfaces of low inclination that always occur near quartzite outcrops in the study area. This is relevant in order to attempt to understand the development of landforms in quartzite domains in tropical humid areas. A Geomorphic approach for the analysis of the material was used, in which geomorphic sites were identified and two soil profiles were described and sampled for laboratory analysis. This was complemented with laboratory analysis of phytoliths found in the soil, 13C analysis and 14C-AMS dating. The relatively shallow profiles show a sequence of similar horizons, in which the material varies from sandy organic material at the top to stony immediately below. The superficial horizons have predominantly finer sand and also clay, which is expected in humid tropical environments. Both profiles present a stony layer formed of angular to subangular quartz pebbles lying just on the top of the weathered quartzite in the C horizons where the oldest SOM 14C dating values were found. Considering the mean residence time (MRT), it is possible to assume that the first depositions in P2 are more than 10.000 yrs old (10,506-10,230 yr cal BP) and that the first profile in P1, located on the upper slope, presents younger SOM (5,919-5,664 yr cal BP). This suggests that the erosive processes were either more intense or more recent on this portion of the slope and that these deeper horizons may have previously been on the surface, when the material was deposited. Also, the high amount of phytoliths which are unclassified due to their destruction, along with the presence of the most robust types, can be interpreted as evidence of intense erosion and transportation of the material by surface runoff, enabling the assumption that the material is colluvium and that its source is a nearby quartzite outcrop. After deposition along the gently inclined slope, identified as a “colluvial ramp”, the material was relatively undisturbed, which allowed pedogenic processes to take place, forming Quartz-sand Neosols. The ramp itself seems to be the result of very slow rates of weathering and removal of the material, together with strong control from relatively flat Mesoproterozoic depositional macro-structures of the underlying rock. This study is one of the first attempts to use phytoliths combined with carbon isotope analysis for geomorphologic purposes, with very interesting results. Their relevance points to their potential for geomorphic studies.Bien que les paysages développés sur quartzite au Brésil s'étendent sur de grandes surfaces, les connaissances sur les processus et les mécanismes impliqués dans leur formation sont peu avancées. Des recherches récentes ont identifié des signatures karstiques associées à la dissolution de la silice. Cependant, il existe d'autres formes de relief et de matériaux couramment rencontrés dans le domaine quartzitique de la chaîne de montagnes de l'Espinhaço, localisée dans le sud-est du Brésil. L'objectif principal de cette recherche est d'analyser les processus géomorphologiques associés aux matériaux recouvrant les surfaces faiblement inclinées et relativement plates qui se trouvent toujours près des affleurements de quartzite, dans la zone d'étude. C'est une étape importante pour tenter de comprendre le développement des types de relief dans les régions quartzitiques des zones tropicales humides. L'approche géomorphologique a été privilégiée, et, sur les sites identifiés, deux profils de sol ont été décrits et échantillonnés pour des analyses en laboratoire. L'étude a été complétée par l'analyse de phytolithes retrouvés dans le sol, des analyses du δ13C et des datations par 14C-AMS (MRT) de la matière organique du sol (MOS). Les profils relativement peu profonds montrent une séquence d'horizons similaires, variant d’une couche sableuse avec beaucoup de matière organique en surface à un matériau caillouteux immédiatement en-dessous. Les horizons superficiels sont constitués principalement de sable fin et d’argile, ce qui est fréquent dans les milieux tropicaux humides. Les deux profils présentent un niveau de pierres angulaires à subangulaires, formé de galets de quartz se trouvant juste au-dessus de la quartzite altérée dans les horizons C, où les valeurs les plus anciennes des datations 14C de la MOS ont été trouvées. Compte tenu de la durée moyenne du temps de résidence (MRT), on peut supposer que les premiers dépôts du profil P2 datent de plus de 10 000 ans (10506-10230 ans cal BP) et que le premier profil (P1), situé sur le versant supérieur, présente une MOS (MRT) plus récente (5919-5664 ans cal BP). Ceci suggère que les processus d'érosion ont été soit plus intenses, soit plus récents, sur cette partie du versant et que les horizons plus profonds peuvent peut-être avoir déjà été en surface, lorsque le matériau s’est déposé. En outre, la grande quantité de phytolithes indéterminables en raison de leur altération, ainsi que la prédominance des types les plus robustes, peuvent être interprétées comme l'évidence d'une érosion intense et d'un transport du matériau par le ruissellement superficiel, suggérant que ce matériau est colluvial et que sa source correspond à l’affleurement de quartzite proche. Après son dépôt sur la « rampe colluviale », terme qualifiant cette topographie associée à une très faible pente, le matériau est resté relativement préservé, ce qui a permis l'occurrence des processus pédogénétiques, aboutissant à la mise en place de néosols quartzo-sableux. La rampe elle-même semble être le résultat d'une très faible altération et remobilisation du matériau, associée à un fort contrôle exercé par les macro-structures mésoprotérozoïques plates de la roche sous-jacente. Cette étude est l’une des premières utilisant les analyses de phytolithes combinées à celles des isotopes du carbone à des fins d'analyse géomorphologique, avec des résultats très intéressants. Leur pertinence souligne leur potentiel pour les études géomorphologiques