Russell Dean Christopher Bicknell
pós-doutor em paleontologia, Flinders UniversityJulien Kimmig
chefe da Divisão de Paleontologia do Museu de História Natural de Karlsruhe
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Mais fezes aumentaram o material orgânico e nutrientes nos oceanos, acelerando o desenvolvimento dos ecossistemas. Na foto, coprólitos (fezes fossilizadas) |
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Como todas crianças aprendem, todo mundo faz cocô. Mas quando isso começou?
E quais mudanças evolutivas e ambientais acompanharam o surgimento do cocô? Indo além, será que a evolução do excremento é a razão pela qual existimos?
Nossa nova pesquisa sugere que a evolução da matéria fecal ajudou a impulsionar um dos eventos ecológicos mais importantes da história da vida na Terra: a explosão cambriana.
E o cocô pode realmente ser a razão pela qual os animais foram um sucesso evolutivo tão grande.
Uma pista oculta para a explosão cambriana
Há cerca de 540 milhões de anos, a explosão cambriana transformou a vida na Terra. Durante um intervalo relativamente breve na escala geológica – algo entre 13 milhões e 25 milhões de anos –, surgiu a maioria dos principais grupos animais.
Por volta da mesma época, os primeiros ecossistemas marinhos se desenvolveram e se tornaram mais complexos. As redes tróficas marinhas começaram a se assemelhar às dos oceanos modernos.
Os cientistas há muito debatem o que impulsionou essa diversificação. O aumento dos níveis de oxigênio na atmosfera, inovações evolutivas e interações predador-presa cada vez mais complexas foram todos propostos como fatores.
Excremento fossilizado
A matéria fecal fossilizada, ou coprólitos, passou a apresentar diversas formas e tamanhos durante o Cambriano. Kimmig & Bicknell / Trends in Ecology & Evolution, CC BY
Mas grande parte da pesquisa sobre ecossistemas antigos e modernos ignora uma substância importante: as fezes. Os cientistas analisam fezes fossilizadas, conhecidas como coprólitos, mas geralmente apenas para obter evidências de dietas antigas e descobrir quais criaturas se alimentavam umas das outras.
Nosso estudo considerou esses fósseis como parte de um panorama muito mais amplo. Defendemos que eles também registram o surgimento de um processo ecológico fundamental.
À medida que os animais se tornaram mais abundantes e desenvolveram sistemas digestivos mais sofisticados, passaram a produzir mais matéria fecal. Mais fezes significavam que mais material orgânico e nutrientes eram distribuídos pelos oceanos. Isso, por sua vez, acelerou o desenvolvimento dos ecossistemas.
De aparelhos digestivos a ecossistemas complexos
Os primeiros animais surgiram cerca de 60 milhões de anos antes do início da explosão cambriana. Até o Cambriano, porém, há pouca ou nenhuma evidência de sistemas digestivos complexos, nem de coprólitos confirmados.
O registro fóssil de intestinos e coprólitos muda drasticamente durante o Cambriano. As primeiras fezes fossilizadas aparecem logo no início do Cambriano e tornam-se cada vez mais abundantes.
À medida que avançamos no tempo, surgem coprólitos mais diversificados. Evidências de dezenas de depósitos em todo o mundo mostram uma variedade de formas e tamanhos diferentes.
A matéria fecal varia de grânulos microscópicos a coprólitos na escala de centímetros, contendo conchas trituradas e outros fragmentos de animais.
Linha do tempo mostrando a evolução das fezes
Entre aproximadamente 560 milhões de anos atrás e 500 milhões de anos atrás, os intestinos dos animais e as fezes que eles produziam passaram por grandes mudanças. Kimmig & Bicknell / Trends in Ecology & Evolution, CC BY
Associado a essa mudança, houve um aumento no número de fósseis muito bem preservados com sistemas digestivos complexos, particularmente entre os primeiros artrópodes. Esses animais haviam desenvolvido intestinos anteriores especializados e glândulas digestivas capazes de processar uma variedade maior de alimentos.
Juntos, esses fósseis mostram que os animais estavam começando a processar e, em seguida, redistribuir matéria orgânica por meio de vias totalmente novas.
Ciclo de nutrientes em escala evolutiva
Hoje, as bolinhas fecais são um componente importante da bomba biológica: o processo que transporta carbono orgânico e nutrientes das águas superficiais para ambientes marinhos mais profundos.
Linha do tempo mostrando a evolução das fezes
Entre aproximadamente 560 milhões de anos atrás e 500 milhões de anos atrás, os intestinos dos animais e as fezes que eles produziam passaram por grandes mudanças. Kimmig & Bicknell / Trends in Ecology & Evolution, CC BY
Associado a essa mudança, houve um aumento no número de fósseis muito bem preservados com sistemas digestivos complexos, particularmente entre os primeiros artrópodes. Esses animais haviam desenvolvido intestinos anteriores especializados e glândulas digestivas capazes de processar uma variedade maior de alimentos.
Juntos, esses fósseis mostram que os animais estavam começando a processar e, em seguida, redistribuir matéria orgânica por meio de vias totalmente novas.
Ciclo de nutrientes em escala evolutiva
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A importância ecológica dessa inovação fica mais clara quando analisada em comparação com os oceanos modernos |
Hoje, as bolinhas fecais são um componente importante da bomba biológica: o processo que transporta carbono orgânico e nutrientes das águas superficiais para ambientes marinhos mais profundos.
À medida que as bolinhas fecais afundam, elas levam nutrientes para sustentar a vida muito além da superfície iluminada do oceano.
Nossa pesquisa sugere que o surgimento generalizado de matéria fecal durante o Cambriano pode representar a origem evolutiva desse processo.
À medida que a diversidade animal e a biomassa aumentavam durante o Cambriano, o mesmo teria ocorrido com a produção de grânulos fecais.
Isso teria significado mais fontes de energia e nutrientes afundando para habitats marinhos mais profundos e tornando os alimentos mais amplamente disponíveis em águas mais rasas.
O início da produção generalizada de matéria fecal teve um importante efeito de retroalimentação ecológica. Uma maior diversidade animal resultou em maior produção de matéria fecal, aumentando a redistribuição de carbono orgânico e nutrientes pelos ecossistemas marinhos.
A maior disponibilidade de nutrientes, por sua vez, provavelmente sustentou populações maiores, redes alimentares mais complexas e a colonização de habitats marinhos cada vez mais diversificados. Esses ecossistemas em expansão teriam, então, gerado uma produtividade biológica ainda maior.
Nossa observação aqui complementa outras hipóteses que explicam a explosão cambriana. A oxigenação, as interações ecológicas e as inovações evolutivas, sem dúvida, também tiveram papéis fundamentais.
O início da produção generalizada de matéria fecal teve um importante efeito de retroalimentação ecológica. Uma maior diversidade animal resultou em maior produção de matéria fecal, aumentando a redistribuição de carbono orgânico e nutrientes pelos ecossistemas marinhos.
A maior disponibilidade de nutrientes, por sua vez, provavelmente sustentou populações maiores, redes alimentares mais complexas e a colonização de habitats marinhos cada vez mais diversificados. Esses ecossistemas em expansão teriam, então, gerado uma produtividade biológica ainda maior.
Nossa observação aqui complementa outras hipóteses que explicam a explosão cambriana. A oxigenação, as interações ecológicas e as inovações evolutivas, sem dúvida, também tiveram papéis fundamentais.
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