Magnetic records of acidification events at the cretaceous-paleogene (KPg) and paleocene-eocene thermal maximum (PETM) boundaries

Tese de mestrado, Ciências Geofísicas (Geofísica Interna) Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2018The KPg mass extinction (~66 Ma) and the PETM (~56 Ma) are both abrupt and global climate events in Earth’s history. The KPg mass extinction is commonly attributed to the Chicxulub impact, but in the last decades it has been linked to the Deccan volcanism. The abrupt warming during the PETM is attributed to methane release from seafloor sediments as consequence of the ocean warming due to the North Atlantic Igneous Province (NAIP) volcanic activity. The mechanisms by which these magmatic events led to global climate changes are still poor constrained. A recent approach combining rock magnetic techniques and mineralogical data provided interesting benchmarks to identify period of iron oxides dissolution linked to environmental acidification. Here, magnetic techniques such as magnetic susceptibility and isothermal remanent magnetization are applied to two marine sections encompassing the KPg (Zumaia, Spain) and PETM (Egypt, GSSP) transitions, in order to provide new insights to identify period of severe environmental changes in the geological record and their link to magmatic activity. The magnetic results obtained for both sections, Zumaia and Dababiya, correlate with biostratigraphic, mineralogical and geochemical data from previous studies at different sections worldwide, demonstrating not only the reliability of the data as well as the global dimension of both events. The data obtained for Zumaia supports an important climate event preceding the KPg boundary. Volcanic markers like magnetite dissolution previously identified in Bidart and Gubbio are confirmed here in the case of the Zumaia section. Magnetite depletion also corroborates the presence of akaganéite and Mercury at Zumaia to support the volcanic theory. On a global scale, these markers correlate with global warming, an increase in atmospheric CO2, environmental acidification via acid rains and presence of high stress opportunistic planctik foraminifera blooms. This climate perturbation also corresponds to the age of the main Deccan eruptions, recently dated by U-P method on zircon, reinforcing the link with the Deccan traps. In contrary to the KPg transition, the PETM at Dababiya is characterized by an increase in magnetite content, which is interpreted as the dissolution of carbonate and relative enrichment in detrital materials (clays). In addition, high concentration of goethite is observed along the section, specially above the PETM, where an increase in biological productivity is observed (Khozyem et al., 2015). In the PETM interval goetite decreases considerably. Goethite content at Dababiya is interpreted as the diagenetic oxidation of pirite and thus an indicator of anoxia during PETM. The increase in magnetite and decrease in goethite at the PETM also correlates with higher ratios of V/Cr, indicative of anoxic conditions (Khozyem et al., 2015). The high magnetite/low goetite interval at Dababiya also correlates with the Carbon Isotope Excursion (CIE) minimum that characterizes the PETM and with a calcite and foraminifera disappearance, supporting an ocean acidification starting below the PE boundary. Mercury enrichments in the same interval, together with negative excursions of 187Os/188Os, supports the role of volcanism (NAIP) to initiate the concomitant warming and sea level rise that mark the PETM. Comparasion of the magnetic properties of the KPg and PETM highlight different climate processes: dissolution of detrital magnetite onland in the case of KPg point environmental acidification by acid rains, whereas ocean acidification due to methane release and subsequent carbonate dissolution characterized the PETM. These findings provide new clues to identify climate and environmental acidification in the geological record and improve our understanding of future anthropogenic climate changes.Ao longo da sua evolução, a Terra tem experienciado importantes mudanças climáticas que por vezes ocorrem de forma gradual ao longo de milhões de anos, mas por outras, de forma abrupta e repentina a escalas de tempo mais curtas, deixando marcas severas no registo geológico. Este projeto foca-se em dois grandes eventos climáticos da história da Terra: a extinção em massa do Cretácico-Paleogénico (KPg) e o pico térmico do Paleocénico-Eocénico (PETM), ocorridos há aproximadamente 66 e 56 Ma, respetivamente. O final do período Cretácico é assinalado pela segunda maior extinção da história da Terra, que levou ao desaparecimento de dois terços das espécies existentes (Courtillot, 2003). As mudanças climáticas que estão na origem desta extinção têm sido apontadas como sendo resultado de dois grandes eventos catastróficos distintos, mas que ocorreram no mesmo curto espaço de tempo: o impacto meteorítico de Chicxulub (México) e as erupções vulcânicas do Decão (Índia). A contribuição, individual ou conjunta, de cada um destes eventos para a extinção em massa é ainda um assunto controverso e de intenso debate dentro da comunidade científica. A teoria do impacto meteorítico, formulada por Alvarez et al. (1980), além da ocorrência global de um nível de Irídio, é suportada pela existência de uma enorme cratera na Península do Yucatán datada do final do Cretácico e ainda, pela ocorrência de microtectites, quartzo de impacto e espinelas ricas em Ni em diversos depósitos do KPg. Contudo, esta teoria não explica a natureza seletiva da extinção e a sua variabilidade geográfica bem como o decréscimo da diversidade de espécies observado antes da fronteira Cretácico-Paleogénico (Keller et al., 1993, 1995, 2011). Ainda assim, esta teoria continua a ser a mais aceite, especialmente fora da comunidade científica, devido à sua grande popularidade. Na última década, as erupções do Decão têm sido grande alvo de estudo por parte de diversos autores (Chenet et al. 2007; Font et al., 2011; Keller et al., 2014; Schoene et al., 2014; Renne et al., 2015), os quais mostraram existir uma relação clara entre o princípio da extinção e o vulcanismo. Na verdade, a província magmática do Decão constitui um dos maiores episódios vulcânicos da história da Terra. Estima-se que as escoadas tenham coberto uma área de 1,5 milhões de km2 e que tenham sido expelidos 1,2 milhões km3 de lava (Keller, 2014). Datações recentes com base nas razões U-Pb em zircões e 40Ar/39Ar em plagióclases mostraram que as erupções do Decão terão sofrido uma transição de um período de elevada frequência/baixo volume para um período de erupções de baixa frequência/elevado volume, durante o qual 80-90% do total das erupções terá ocorrido num espaço de tempo muito curto (753 ± 38 kyr), o qual não terá permitido um reequilíbrio por parte dos ecossistemas terrestres levando à extinção do final do Cretácico (Schoene et al., 2014; Renne et al., 2015). Tal como no KPg, também o intervalo que acompanha a transição do PE é assinalado por mudanças ambientais globais e abruptas. No final do Paleocénico, a Terra terá sofrido um aumento bastante significativo da temperatura tendo o oceano profundo atingido um aumento de 6ºC e o oceano superficial um aumento entre 5 e 8ºC (Zachos et al., 2006; Saleh, 2013). Este pico térmico do Paleocénico-Eocénico (PETM) coincide com uma anomalia (-2 a -7‰) da razão isotópica de carbono (δ13C), o que mostra ter existido um input rápido de uma grande quantidade de 13C no sistema oceano-atmosfera. Tal, terá levado a uma intensificação do efeito de estufa e, consequentemente, ao aquecimento global do planeta. O pico térmico do PE gerou uma série de desequilíbrios entre os ecossistemas terrestres levando à alteração dos padrões globais de precipitação, vegetação, circulação atmosférica e oceânica, ao aumento da salinidade, diminuição do pH e do oxigénio dissolvido na água dos oceanos e, ainda, à extinção de algumas espécies de foraminíferos bentónicos e a uma diversificação de alguns foraminíferos planctónicos (Alegrete t al., 2009; Luciani et al., 2007). A teoria mais aceite para explicar o PETM é a de que o vulcanismo associado à abertura do Atlântico Norte terá provocado um aumento da temperatura dos oceanos, conduzindo à destabilização de clatratos presentes nos sedimentos marinhos, libertando quantidades catastróficas de metano. A libertação deste metano terá levado à acidificação dos oceanos e contribuído para o aumento do CO2 atmosférico. Apesar de o aquecimento global atual estar a acontecer a taxas superiores às verificadas no PETM, as semelhanças entre estes dois eventos tornam o PETM um bom análogo para testar modelos climáticos de previsão das alterações atuais. Uma abordagem recente que combina dados de mineralogia com as propriedades magnéticas das rochas tem-se mostrado eficaz no reconhecimento de períodos de dissolução de óxidos de ferro durante episódios de acidificação ambiental. Neste projecto são aplicadas técnicas magnéticas em duas secções marinhas do KPg e PETM, Zumaia (Espanha) e Dababiya (Egipto), respectivamente: (1) suscetibilidade magnética (SM), que permite avaliar a contribuição de partículas dia-, para- e ferromagnéticas; (2) dependência da suscetibilidade face à frequência (Kfd), que permite averiguar a presença de partículas ultrafinas (<0.03μm), típicas de processos de alteração em carbonatos; (3) magnetização remanescente isotérmica (IRM), a qual permite diferenciar os principais minerais ferromagnéticos presentes numa dada amostra; e, por último (4) curvas de reversão de primeira ordem (FORC), utilizadas neste trabalho para averiguar a existência de biomagnetite. Litologicamente, a secção de Zumaia alberga sedimentos hemipelágicos de idade Maastrichtiana, essencialmente margas intercaladas com diversos depósitos turbidíticos, e Daniana, fundamentalmente calcários. Em Dababiya, os sedimentos Paleocénicos formam maioritariamente margas e xistos margosos enquanto os sedimentos do Eocénico formam essencialmente, argilitos ou margas com uma forte componente siltítica. Os resultados magnéticos obtidos para ambas as secções correlacionam-se com dados biostratigráficos, mineralógicos e geoquímicos de diferentes secções do globo, demonstrando não só a confiabilidade dos dados como também a dimensão global dos dois eventos. Os dados mostraram existir uma forte relação entre a SM e a litologia, indicando que a SM é essencialmente controlada pelo balanço entre o input detrítico e a produção de carbonatos. Os resultados de Zumaia mostram uma redução da concentração da magnetite (detrítica e biogénica) num intervalo que se estende desde os 50 cm antes da fronteira KPg até aos primeiros centímetros do Daniano. Estes resultados corroboram estudos anteriores desenvolvidos em Gubbio e Bidart, onde um intervalo de baixa SM e uma redução no conteúdo em magnetite foram também detetados abaixo da fronteira do KPg (Lowrie et al., 1990; Font et al., 2011, 2014; Abrajevitch et al., 2015). Diversos proxies como a akaganéite, Hg, CO2 atmosférico, paleotemperatura e 187Os/188Os da água dos oceanos, relacionam o intervalo de baixa SM encontrado em Zumaia com um episódio de vulcanismo intenso que, de acordo com as datações recentes (Schoene et al., 2014; Renne et al., 2015) terá correspondido ao vulcanismo do Decão. A atuação de chuvas ácidas, resultantes do intenso vulcanismo, explica a dissolução da magnetite detrítica e a ocorrência de uma acidificação ambiental que, por sua vez, terá contribuído para alterações na química da água e/ou nos sedimentos, destabilizando o limite óxico-anóxico e, consequentemente, o desenvolvimento de magnetite biogénica. Os resultados magnéticos de Zumaia corroboram a existência de um importante evento climático ocorrido durante o final do Maastrichtiano, mostrando que a extinção poderá ter tido inicio antes do impacto meteorítico. Ao contrário da transição do KPg, a secção do PETM em Dababiya é caracterizada por um aumento do conteúdo de magnetite, o qual é interpretado como resultado da dissolução de carbonatos e aumento relativo das componentes detríticas. Ao longo de toda a secção, existe uma grande concentração de goetite, especialmente acima do intervalo do PETM, onde é também observado um aumento da produtividade biológica (Khozyem et al., 2015). No intervalo do PETM a concentração de goetite é bastante menor. Em Dababiya, esta goetite foi interpretada como sendo resultado da oxidação da pirite e mostrou ser um bom indicador de anoxia durante o PETM. O aumento de magnetite e diminuição de goetite no PETM correlacionam-se com elevados valores da razão V/Cr típicos de condições anóxicas (Khozyem et al., 2015). O intervalo de elevada magnetite/baixa goetite correlaiona-se ainda com os valores mínimos da excursão isotópica de carbono que caracteriza o PETM e com o desaparecimento de calcite e foraminíferos, corroborando a ocorrência de uma acidificação ambiental com início antes da fronteira Paleocénico-Eocénico. Anomalias de mercúrio apresentadas neste trabalho em conjunto com excursões negativas da razão 187Os/188Os reportadas em sedimentos marinhos no Atlântico Norte, corroboram o papel do vulcanismo (NAIP) como mecanismo desencadeador do aumento de temperatura e aumento do nível médio do mar que marcam o início do PETM. A comparação entre propriedades magnéticas do KPg e do PETM sugerem diferentes processos climáticos: no caso do KPg, a dissolução da magnetite detrítica no continente aponta para a ocorrência de acidificação ambiental devido à actuação de chuvas ácidas, enquanto no PETM se verifica apenas acidificação do oceano devido à libertação de metano, o que terá levado à dissolução de carbonatos. Estas novos dados oferecem pistas importantes para identificar eventos de acidificação no registo geológico e também novas pistas para compreender as futuras alterações climáticas do Antropocénico

Viabilidade de pólen em germoplasma de Euterpe precatoria Mart.

Euterpe precatoria Mart., denominada de açaí-do-amazonas, palmeira perene, monocaule, distribuída por toda a Amazônia Ocidental, a qual possui ocorrência natural em áreas de várzea e terra firme. Porém, aqueles que a cultivam preferem a terra firme. Por possuir cachos pesados, com alto rendimento de polpa e frutos menores que 1g seu germoplasma vem sendo utilizado em programas de melhoramento genético. Mas, há escassez de informações sobre a espécie. O objetivo deste trabalho foi analisar a viabilidade de pólen em germoplasma de E. precatoria de duas áreas distintas. Para tanto foram coletadas ráquilas de inflorescências recém abertas de cinco plantas de açaí solteiro de duas áreas distintas: na área I, dois estádios florais: Botão em pré-antese (BPA) e Flor recém aberta (FRA) e na Área II Pólen armazenado (PA). A viabilidade polínica foi realizada pela técnica de esmagamento das anteras por meio da solução de Baker, contando-se 500 grãos/lâmina. Foi mensurada a porcentagem de pólens viáveis (corados de azul). A viabilidade média na Área I foi baixa nos dois estádios florais (2,2% para BPA e 4,4% para FRA); para a Área II as taxas médias de viabilidade polínica em pólen armazenado foram de 39,2%. Faz-se necessário o estudo das três características nos genótipos testados com o intuito de se obter maiores esclarecimentos a respeito da viabilidade polínica de germoplasma dessa palmeira

Viabilidade de grãos de pólen conservados in vitro em duas espécies do gênero Euterpe.

O aumento da produção de frutos e a necessidade de expandir plantios de Euterpe oleracea, para atender as demandas do mercado, vêm sendo estudado em várias áreas para esta espécie. Os melhoristas buscam subsídios para avanços nos programas de melhoramento a fim de obter cultivares que atendam os anseios da agroindústria, do produtor e do consumidor. O objetivo deste trabalho foi determinar a viabilidade de grãos de pólen conservados in vitro de duas espécies do gênero Euterpe para viabilizar cruzamentos controlados. Foram avaliados onze indivíduos de E. oleracea e cinco de E. precatoria possuidores de características desejáveis ao mercado de polpa. De cada indivíduo retirou-se uma inflorescência recém aberta, que foi levada ao laboratório para obtenção e armazenamento do pólen (-10°C) por um a sete meses. A viabilidade de pólen foi avaliada pelo método colorimétrico (solução de Baker) em três amostras/indivíduo. Cada amostra foi colocada em uma lâmina, hidratada, acrescida de uma gota do corante e incubada por meia hora, para posterior contagem de 500 grãos de pólen e obtenção do percentual de pólens viáveis. A viabilidade de pólen em E. oleracea foi alta com média de 72,1%, enquanto para E. precatoria foi baixa com média de 39,2%. Portanto, pólens conservados in vitro por até sete meses de E. oleracea apresentam viabilidade alta e podem ser utilizados em cruzamentos controlados. Porém, para E. precatoria é necessário fazer mais estudos para ajustes metodológicos

Parâmetros genéticos para caracteres de viabilidade de pólen em genótipos de açaizeiro (Euterpe oleracea Mart.).

Este trabalho teve como objetivo avaliar os parâmetros genéticos para caracteres florais e de pólen armazenado em genótipos de açaizeiro para subsidiar os programas de melhoramento genético. Avaliou-se a viabilidade polínica para 23 genótipos de Euterpe oleracea selecionados dentro da cultivar BRS Pará para dois estádios florais BPA (botão floral) e FRA (flor aberta), e para pólen armazenado (PA), obtidos de três ráquilas retiradas ao acaso. A viabilidade dos grãos de pólen foi determinada por meio do uso de métodos colorimétricos (solução de Baker), contando-se 500 grãos de pólen e expressos em porcentagens. Os genótipos apresentaram diferenças significativas ao nível de 1% de probabilidade para a viabilidade de pólen nos caracteres FRA e PA, obtendo valores médios de 89,84% e 66,43%, respectivamente. As viabilidades nos dois caracteres avaliados, FRA e PA, apresentaram valores altos para herdabilidade (82,48% e 92,41%), coeficientes de variação genéticos mais expressivos (7,55% e 31,59%) e a razão CVg/CVe acima de 1,40. Tais resultados demonstram que os genótipos são geneticamente diferentes para os caracteres FRA e PA, podendo selecionar os de alta viabilidade para uso em cruzamentos controlados

Repetibilidade de diferentes amostras florais na avaliação da viabilidade polínica em açaizeiros selecionados na cultivar BRS Pará.

Este trabalho teve como objetivo estimar a repetibilidade em diferentes amostras florais na avaliação da viabilidade polínica em açaizeiros selecionados na cultivar BRS Pará com vista a auxiliar no programa de melhoramento genético dessa palmeira. Foram avaliados três caracteres BF (botão loral), FA (lor aberta) e PA (pólen armazenado), sendo obtidos de três ráquilas retiradas de açaizeiros selecionados na BRS Pará. A viabilidade de pólen foi determinada por método de corante enzimático, sendo expresso em porcentagem. As estimativas de repetibilidade foram feitas por três metodologias. Os coeficientes de repetibilidade oscilaram de baixo a alto, em suas magnitudes, sendo que para BF os valores obtidos podem ser considerados insustentáveis para assegurar a identificação dos melhores genótipos. Para os caracteres FA e PA as estimativas de repetibilidade sugerem confiabilidade na identificação dos genótipos para programas de cruzamentos controlados. Os resultados demonstraram que para acurácia de ??% deve se utilizar 7? ráquilas na avaliação da viabilidade polínica no caráter BF, o que se torna inviável de serem realizadas. ?as, para os demais caracteres, FA e PA, a confiabilidade a ??% sugere que seis e cinco ráquilas seriam desejáveis, respectivamente, para avaliar a viabilidade polínica em genótipos de açaizeiro violáceos

Obtenção de híbridos intraespecíficos de açaizeiro para a produção de frutos.

Euterpe oleracea, palmeira nativa da região Amazônica, possui notável importância no mercado de frutos e palmito obtidos através da exploração de áreas nativas e comerciais. Atualmente, com o aumento da procura por frutos, os programas de melhoramento genético têm como desafios selecionar cultivares com características desejáveis ao mercado de polpa, a fim de atender as necessidades de produtores e consumidores. Um dos métodos que vem sendo testado é a produção de híbridos com o intuito de agregar características desejáveis. Este trabalho teve por objetivo obter híbridos intraespecíficos de E. oleracea com características desejáveis para a produção de frutos. Foram obtidos 15 híbridos de cruzamentos controlados dentro da população melhorada da cultivar BRS - Pará. Os cachos colhidos foram avaliados por sete caracteres relativos à produção de frutos e analisados por estatística simples. De um modo geral, os caracteres apresentaram coeficientes de variação (CV) de altas magnitudes, com destaque para os pesos de frutos por cacho (132,4%), de frutos imaturos (87,8%) e do cacho (84,3%). O rendimento de frutos por cacho e o peso de cem frutos exibiram médias menores que as da BRS ? Pará, mas com variações consideráveis de 84,8% a 7,6% e de 115,5 g a 75g, respectivamente. Tais resultados oferecem possibilidades para a produção de híbridos com características desejáveis para a produção de frutos.VII ENAAG

Viabilidade polínica em Euterpe precatoria Mart.

O açaí de terra firme, como é conhecida a espécie Euterpe precatoria, é encontrado na região Amazônica principalmente no lado ocidental. Tem estipe único, alto rendimento de polpa e teor de antocianina, e frutos pesando menos que 1g, e vem despertando interesse ao mercado de polpa. Essa espécie vem sendo estudada como fornecedora de caracteres desejáveis em programas de melhoramento genético do açaizeiro. O objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade polínica em indivíduos de E. precatoria. Para tanto foram coletadas ráquilas de inflorescências recém abertas de indivíduos dessa espécie conservados em três locais (áreas experimentais) da Embrapa Amazônia Oriental, sendo retirados ao acaso dois estágios florais: Botão em pré antese (BPA) e Flor recém aberta (FRA). A viabilidade de pólen foi realizada pela retirada e maceração de anteras e, posteriormente, homogeneização em corante, solução de Baker, contando-se 500 grãos/lâmina. A viabilidade foi mensurada pela porcentagem de pólens viáveis, (corados pela solução de azul). As médias para as viabilidades polínicas foram altas em dois locais 1 e 2, sendo de 79,7 e 85,7% para BPA e de 89,0% e 92,3% para FRA. Para o local 3 a média foi baixa, com 5,5% para BPA e 7,7% para FRA. Assim, recomenda-se o uso em polinizações controladas de grão de pólen dos locais 1 e 2

Viabilidade polínica em germoplasma de Euterpe oleracea Mart. selecionado para a produção de frutos.

O açaizeiro vem expandindo sua produção nos mercados nacional e internacional. Por ser uma espécie perene e nativa, há várias dificuldades, como a escolha das sementes, devido à escassez de sementes melhoradas. O objetivo deste trabalho foi determinar a taxa de viabilidade polínica dos grãos de pólen em germoplasma de Euterpe oleracea selecionado para a produção de frutos. Assim, foram coletadas ráquilas de inflorescências recém abertas de onze indivíduos e retiradas amostras em dois estádios florais: Botão em pré-antese e Flor recém aberta (BPA e FRA) e de Pólen armazenado (PA), com três repetições cada. A viabilidade foi avaliada por meio da coloração obtida de grãos de pólen após homogeneização em solução de Baker, pela contagem de 500 grãos/lâmina. A viabilidade polínica para os dois estádios florais foi alta, sendo maior para o primeiro estádio (BPA), com média de 87,73%. Para Pólen armazenado a média de grãos de pólen foi de 72,12%, sendo menor que as obtidas nos dois estádios florais, porém este resultado não deve causar prejuízo nas polinizações controladas. Logo, o germoplasma de Euterpe oleracea selecionado para a produção de frutos apresenta alta viabilidade polínica nos dois estádios florais e em pólen armazenado o que garante sucesso em cruzamentos controlados sem causar prejuízos na fecundação

Consulting project for the Iberian marketing Oil department of Galp Energia: strategy and marketing guidelines for Galp Energia's convenience business in the Iberian market

Field lab: Consulting la