Estromatólitos estratiformes da lagoa Pernambuco, Rio de...

G�A3(2):87-92, jul/dez 2007© Copyright 2007 by Unisinos

RESUMO

A lagoa Pernambuco está localizada entre 22°55’31” - 22°56’02”S e 42°20’21” - 42°17’26” W, no nordeste do Estado do Rio de Janeiro, Brasil esua formação está relacionada à última transgressão ocorrida durante o Holoceno. Os objetivos deste estudo são descrever a morfologia internae caracterizar a composição cianobacteriana dos estromatólitos estratiformes encontrados no assoalho da lagoa Pernambuco. Nos estromatólitosestratiformes foram encontradas 31 espécies de cianobactérias, na qual a Família Chroococcaceae Nägeli 1849 foi a mais freqüente, respondendopor 32,2% do total de elementos presentes, seguida por Phormidiaceae Anagnostidis e Komárek 1988, com 25,8%. As outras famílias presentes sãoSynechococcaceae, Schizothricaceae, Oscillatoriaceae, Merismopediaceae, Pseudanabaenaceae e Nostocaceae Bourrelly 1970. Em nível específico,dominam Microcoleus chthonoplastes (Thuret) Gomont 1892 e Chroococcus minutus Keissler 1901. O condicionamento ambiental e climáticomoderno deste e de outros corpos lagunares nas áreas do litoral norte do Rio de Janeiro, submetidos a variações sazonais da influência marinhae a climas quentes e secos, é elemento fundamental para a formação destas estruturas estromatolíticas e constituem um bom análogo modernopara a compreensão de sua gênese pretérita.

Palavras-chave: estromatólito estratiforme, cianobactérias, lagoa Pernambuco, Rio de Janeiro, Brasil.

ABSTRACT

STRATIFORM STROMATOLITES OF LAGOA PERNAMBUCO, RIO DE JANEIRO, BRAZIL. The Pernambuco Lagoon is located between 22°55’31” - 22°56’02” Sand 42°20’21” - 42°17’26” W, in the northeastern portion of Rio de Janeiro State, Brazil, being its formation related to the last Holocenetransgression. The aim of this study was to characterize the cyanobacteria assemblage in the stratiform stromatolites found on the floor ofPernambuco Lagoon. 31 species of cianobactéria were found, the Family Chroococcaceae Nägeli 1849 being the most frequent, representing 32,2%of the total assemblage, followed by Phormidiaceae Anagnostidis and Komárek 1988. The other families are Synechococcaceae, SchizothricaceaeElenkin 1934, Oscillatoriaceae, Merismopediaceae, Pseudanabaenaceae, and Nostocaceae. Microcoleus chthonoplastes (Thuret) Gomont 1892 andChroococcus minutus Keissler 1901 are the dominant species. Understanding the modern environmental and climatic conditions that control thelagoon genesis in the coastal plain of Southeast Brazil, with seasonal marine influence and warm and dry climate are important in thecomprehension of the past requirements needed to the establishment of the stratiform stromatolites.

Key words: stratiform stromatolites, cyanobacteria, Pernambuco Lagoon, Rio de Janeiro, Brazil.

Loreine Hermida da Silva e SilvaDepto. Botânica, UNIRIO, Av. Pasteur, 458. sala 409, 22290-240 Rio de Janeiro RJ, Brasil.

Anderson Andrade Cavalcanti Iespa, Cynthia Moreira Damazio IespaPrograma de Pós-Graduação em Geologia, Instituto de Geociências, UFRJ, Av. Athos da Silveira Ramos, 274, Bloco F, Ilha do Fundão,Cidade Universitária, 21949-900 Rio de Janeiro RJ, Brasil. [email protected], [email protected]

Estromatólitos estratiformes da lagoaPernambuco, Rio de Janeiro, Brasil

INTRODUÇÃO

Os estromatólitos são depósitos atri-buídos à atividade das cianobactérias, gru-po de organismos que é registrado desdecerca de 3,5 bilhões de anos atrás. Os de-pósitos estromatolíticos, que representamo registro inicial da vida, são encontradoshoje principalmente na África do Sul e naAustrália (Formação Bitter Sring) e carac-terizam o período Arqueano. Declinamno final do Proterozóico, devido ao apa-recimento dos eucariontes e dos tiposmulticelulares da biota vendiana (Bengt-

son, 1994; Altermann e Kazmierczak,2003). Modernamente, se formam na cos-ta da Austrália, sob condições de águasmarinhas rasas e quentes e, de modo maislocalizado, em algumas outras regiõescosteiras do globo e em ambientes lacus-tres e lóticos de águas claras (Sabater et al.,2000; Stolz, 2003; Burns et al., 2004).

As cianobactérias exerceram um impor-tante papel no direcionamento seguidopelos processos evolutivos, já que foramas responsáveis pelo enriquecimento daatmosfera por oxigênio, que garantiu oaparecimento da vida mais complexa

(Schopf, 1983; Stolz, 2003). São organis-mos procariontes fotoautotróficos e or-ganotróficos que podem viver em condi-ções afóticas e anóxicas (Riding, 2002) ecapazes de tolerar altas temperaturas e sa-linidade, sendo encontradas, inclusive, emfontes hidrotermais com temperaturasentre 55-85ºC (Konhauser et al., 2001;Knauth, 2005).

Os estromatólitos por elas produzi-dos são estruturas organossedimenta-res litificadas resultantes da interação en-tre a comunidade microbiana e os ele-mentos químicos presentes no meio

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Estromatólitos estratiformes da lagoa Pernambuco, Rio de Janeiro, Brasil

tromatólito (Silva e Silva et al., 1999; Silvae Silva, 2002).

Os aspectos vistos permitem avaliara importância das estruturas estromato-líticas para desvendar a origem e a evolu-ção das primeiras formas de vida e o con-dicionamento ambiental que controlousua existência.

O objetivo deste trabalho é descrever amorfologia interna e composição ciano-bacteriana de estromatólitos estratiformesque se desenvolvem atualmente no asso-alho da lagoa Pernambuco, uma das quecompõem o importante sistema lacustree lagunar do litoral norte do Estado doRio de Janeiro.

ÁREA DE ESTUDO

A lagoa Pernambuco é um corpo aqu-ático costeiro, situado a leste da cidade deAraruama e a oeste da cidade de CaboFrio, a cerca de 100 km da cidade do Riode Janeiro, entre as latitudes 22o55’31” e22o 52’02”S e as longitudes 42o20’21” e42o17’26”W (Figura 1), fazendo parte dosistema lagunar de Araruama (Iespa,2006). Possui um formato alongado eapresenta uma série de pequenos bolsões(ou baías), separados por pontais (Figura2). A leste, o canal que a conecta com alagoa de Araruama possui cerca de 300 m

de comprimento e desemboca na praiados Nobres (Primo e Bizerril, 2002).

As áreas a oeste da lagoa, formadaspor colinas suaves, são constituídas porrochas do embasamento, na forma degnaisses e migmatitos de idade Pré-Cam-briano, e por rochas sedimentares ceno-zóicas. A composição mineralógica dossedimentos mostra a presença de arago-nita, dolomita, quartzo, calcita magnesia-na, caolinita e sílica amorfa. Na restingapodem ocorrer areias quartzozas e, nasáreas alagadas, solos higromórficos orgâ-nicos (Patchineelam e Rebelo, 1984; An-jos, 1999).

A pluviosidade média anual da regiãovaria de 750 mm a 900 mm e a evapora-ção média entre 890 mm e 1.370 mm,garantindo uma umidade relativa médiade 890 mm (Primo e Bizerril, 2002), quecaracteriza o clima como semi-árido, as-pecto importante para o desenvolvimen-to de lagoas hipersalinas (Fonseca, 2002).As temperaturas são relativamente uni-formes ao longo do ano, variando entre19°C e 31°C (Santelli, 1988), o que ga-rante médias de verão de 25,1°C e deinverno de 21,4°C (Primo e Bizerril,2002). A salinidade média da lagoa é de67,4‰ e o pH é alcalino, com valores de8,56 (Iespa et al., 2004). A área da lagoaé de 1,89 km² e seu perímetro de 12,34

(Batchelor et al., 2005). Crescem a partirda precipitação de carbonato de cálciosobre a esteira formada pelos filamen-tos da bactéria, já que a atividade fotos-sintética da bactéria capta o carbonato decálcio dissolvido na água e provoca a pre-cipitação dos sais que são aprisionadospela mucilagem que rodeia as colôniasde bactérias (Storrie-Lombardi et al.,2004). O polímero extracelular (EPS)secretado pelas cianobactérias sobre asesteiras precipita de CaCO

3, utilizando o

CO2 do meio, com o acréscimo de Ca2+ e

a degradação de EPS (Decho et al., 2005).Dois tipos de processos podem estar

envolvidos na precipitação de CaCO3. No

primeiro deles as cianobactérias fotos-sintéticas causam o aumento do pH nosistema supersaturado em CaCO

3, cau-

sando sua precipitação e a litificação la-minada. No segundo, a decomposiçãoda matéria orgânica causada pelas bacté-rias libera Ca2+ e, igualmente, provoca aprecipitação do carbonato de cálcio (Pa-erl et al., 2001).

Ao longo do tempo, formam-se su-cessivas camadas que fazem a estruturacrescer verticalmente, dependendo da re-gularidade temporal, do tipo de subs-trato e dos sedimentos e da baixa ener-gia do ambiente (Grotzinger e Roth-man, 1996; Altermann e Kazmierezak,2003; Braga e Martin, 1995). Os estro-matólitos podem ser estratiformes lami-nares ou colunares e ramificados, ounodulares (os trombolitos, Semikhatove Raaben, 2000), e a taxa de seu cresci-mento dependerá da profundidade, daturbulência, da salinidade e da concen-tração de carbonato de cálcio na região(Duane e Al-Zamel, 1999).

As comunidades microbianas forma-doras de estromatólito podem se tornarfortemente estáveis na presença de sílicacausando litificação do carbonato, primor-dial para a preservação do estromatólito(Draganits e Noffke, 2004).

Associados aos estromatólitos podemocorrer biodetritos, como conchas de mo-luscos e carapaças de ostracodes. A pre-sença maciça de conchas de gastrópodes ede ostracodes não interfere no desenvol-vimento da população cianobacteriana e,conseqüentemente, no crescimento do es-

Figura 1. Foto aérea da lagoa Pernambuco, indicando os pontos de coleta (CPRM).Figure 1. Aerial photo of the Pernambuco Lagoon showing the sampled points (CPRM).


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km. A profundidade máxima é de 2 m(Weber, 2001).

Os ventos dominantes ao longo doano provêm de nordeste e apresentamvelocidade variável, em média, 6m/sno período de primavera/verão (San-telli, 1988).

O sistema lagunar de Araruama é re-presentado ainda pelas lagoas Vermelha,Pitanguinha e Azul e pelo brejo do Es-pinho e ocupa uma estreita planície for-mada entre as duas barreiras arenosas quecaracterizam a costa (Turcq et al., 1999).Foi formado durante o último episódiode transgressão holocênica (Anjos, 1999).Restos de conchas de bivalves, gastró-podes, foraminíferos e ostracodes são co-mumente encontrados na região e cons-tituem uma das fontes de carbonato decálcio (Silva e Silva et al., 2004a).

A presença de estruturas microbianasna lagoa Pernambuco havia sido prelimi-narmente comunicada por Silva e Silva(2004b).

MATERIAIS E MÉTODOS

O estudo se baseou em coletas men-sais realizadas na região marginal da la-goa, nas porções de inframaré, intermarése supramaré, entre março e dezembro de2006. Foram retiradas amostras de estro-matólitos, com auxílio de espátula de pe-dreiro, em 10 estações com 500 m de dis-tância entre si e no entorno da lagoa. Emcada ponto foram coletadas cinco amos-tras de estromatólitos, de aproximada-mente 300 g cada, selecionadas segundoos seguintes critérios: integridade daamostra, coesão, coloração, porosidade etamanho, espessura, largura e compri-mento dos estratos (obtidos com paquí-metro).

O isolamento das cianobactérias dosedimento foi executado em laboratórioutilizando líquido de Perenyi. As ciano-bactérias foram tratadas com solução neu-tra de formol a 4%. A análise taxonômicaenvolveu a confecção de lâminas perma-nentes, semipermanentes e a fresco, comrealização de medidas em microscópio, quepermitiram a observação das característi-cas morfológicas. Desenhos das estrutu-ras foram feitos em câmara clara. Para cada

espécime foram realizadas seis mensura-ções, sendo averiguado o diâmetro dosfilamentos, das colônias e dos tricomas, aespessura das bainhas e o comprimentoe a largura das células.

Para analisar as microestratificações e aciclicidade nas sucessões das microfácies,foram preparadas lâminas petrográficas.

RESULTADOS

Os estromatólitos estratiformes con-sistem em placas poligonais planas, com-pactas, porosas e litificadas, com coloraçãocinza, que se formam sobre o assoalho are-noso da lagoa (Figura 3). Possuem umaespessura média de 1,8 cm, largura de 7,9

Figura 3. Estromatólitos estratiformes na lagoa Pernambuco.Figure 3. Stratiforms stromatolites at Pernambuco Lagoon.

Figura 2. Vista parcial da lagoa Pernambuco e de um dos pontais arenosos.Figure 2. Proximal view of one of the sand points that characterizes the Pernambuco Lagoon.


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cm e comprimento de 23,6 cm e são com-postos por laminações plano-paralelas aonduladas, milimétricas, micríticas, que al-ternam camadas escuras (ricas em matériaorgânica) e claras, estas constituídas de cal-cita com microcavidades de 0,3 cm de diâ-metro em média. Alguns pelóides aleató-rios de calcita estão presentes nas lamina-ções escuras. Apresentam fragmentos deconchas de bivalve, tais como Anomalocar-

dia brasiliana Gmelin 1791, de ostracodesdo gênero Cyprideis Jones 1857 e do gas-trópode Heleobia australis d’ Orbigny 1835(Figura 4). Na sua composição mineraló-gica, apresenta calcita, grãos de quartzo, fel-dspato e mica (Figura 5).

Foram constatadas 31 espécies de ciano-bactérias nas estruturas estromatolíticas:Aphanothece clathrata West e West 1906; A.

marina (Ercegovíc) Komárek e Anagnosti-dis 1995; A. salina Elenkin e Daniloo 1915;Chroococcus dispersus (Keissler) Lemmermann1904; C. giganteus W. West 1892; C. membra-

ninus (Meneghini) Nägeli 1849; C. microsco-

picus Komarkova-Legnerova e Cronberg1994; C. minimus (Keissler) Lemmermann1904; C. minor Nägeli 1849; C. minutus Keis-sler 1901; C. turgidus Nägeli 1849 (Figura 6);Cyanosarcina thalassia Anagnostidis e Panta-zidoa 1991 (Figura 7); Gomphosphaeria aponi-

na Kützing 1836; Joanesbaptistia pellucida (Di-ckie) Taylor e Drouet 1938; Kyrtuthrix macu-

lans (Gomont) Umezati 1958; Leptolyngbya

tenuis (Gomont) Anagnostidis e Komárek1988; Lyngbya aestuarii (Liebman) Gomont1892; Microcoleus chthonoplastes (Thuret)Gomont 1892; M. tenerrimus Gomont 1892;M. vaginatus (Vaucher) Gomont 1892; Osci-

llatoria subbrevis Schmidle 1901; Phormidium

acuminatum Gomont 1892; P. acutum (Bhühle Bisw.) Anagnostidis e Komárek 1988; P.

okenii (Gomont) Anagnostidis e Komárek1988; P. terebriforme (Gomont) Anagnosti-dis e Komárek 1988; P. willei (Gardner) Anag-nostidis e Komárek 1988; Pseudocapsa dubia

Ercegovi, 1925; Schizothrix arenaria (Berke-ley) Gomont 1892; S. friesii (Agardh) Go-mont 1892; Synechococcus elongatus Nägeli1849 e S. salinarum Komárek 1956.

DISCUSSÃO

Os estromatólitos estratiformes mos-traram a presença de 31 espécies de ciano-

Figura 4. Aspecto geral de um estromatólito estratiforme com fragmentos esparsosde conchas de bivalves (seta).Figure 4. General aspect of a stratiform stromatolite with sparse fragments ofbivalve shells (arrow).

Figura 5. Fotomicrografia do estromatólito estratiforme. A seta indica a calcita.Escala: 0,5 mm.Figure 5. Photomicrographie of the stratiform stromatolite showing calcite minerals(arrow). Scale bar: 0.5 mm.


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bactérias, com predomínio da FamíliaChroococcaceae Nägeli 1849, representan-do 32,2% dos tipos presentes. Este re-sultado corrobora aqueles obtidos paralagoa Vermelha por Silva e Silva et al.(2004a). As demais famílias observadasapresentaram os seguintes percentuais:Phormidiaceae Anagnostidis e Komárek1988, com 25,8%; Synechococcaceae Ko-márek e Anagnostidis 1995, com 19,4%;Schizothricaceae Elenkin 1934, com 6,5%;Oscillatoriaceae Gomont 1892, com6,5%; Merismopediaceae Elenkin 1933,com 3,2%; Pseudanabaenaceae Anagnos-tidis e Komárek 1988, com 3,2% e Nos-tocaceae Bourrelly 1970, com 3,2%.

Figura 6. Chroococcus turgidus Nägeli1849. Escala: 10μmFigure 6. Chroococcus turgidus Nägeli1849. Scale bar: 10μm

Figura 7. Cyanosarcina thalassia

Anagnostidis e Pantazidoa 1991.Escala: 10μmFigure 7. Cyanosarcina thalassia

Anagnostidis and Pantazidoa 1991.Scale bar: 10μm

A espécie Microcoleus chthonoplastes (Thu-ret) Gomont 1892 foi a dominante nestetipo de estromatólito, o que também se co-aduna com o que havia sido observado porWalter et al. (1973) em lagos da Austrália epor Silva e Silva (2002) e Silva e Silva et al.

(2005), nas lagoas Salgada e Pitanguinha.Estes elementos permitiram compro-

var uma origem a partir da atividade decianobactérias filamentosas para as estei-ras microbianas laminadas, onde atuamcomo responsáveis pela união e pelo apri-sionamento dos grãos. Comprova as ob-servações prévias feitas para a lagoa Per-nambuco por Iespa e Silva e Silva (2005).

CONSIDERAÇÕES FINAIS

As condições ambientais da lagoa, combaixa energia, sedimentos variados e subs-trato liso, colonizado por cianobactérias, cer-tamente favoreceram e foram causa da for-mação destas estruturas laminadas. O cará-ter raso do corpo de água e o clima quente eseco foram, igualmente, fatores favoráveisao desenvolvimento dos estromatólitos naregião (Silva e Silva e Senra, 2000). Posterior-mente, por precipitação e litificação, condi-ções para o desenvolvimento de estroma-tólitos individuais também se estabelecem.

A presença de carbonato de cálcio entre aslâminas e de microcavidades causadas porbactérias cocóides nos estromatólitos aquiestudados sugere condições químicas e físicassemelhantes às bioconstruções em outras áre-as modernas, sujeitas a climas tropicais, comoas Bahamas e o norte da Austrália (Garcia-Pichel et al., 2004). Como apontam Riding eLiang (2005), estes processos ficaram registra-dos em muitos momentos da história daTerra, permitindo o acompanhamento dasmudanças seculares de temperatura e salini-dade da água dos mares e, em especial, nasregiões costeiras do passado.

O conhecimento de análogos modernosdestas formações constitui, indubitavelmen-te, uma ferramenta importante para a compre-ensão das estruturas presentes no registro.

AGRADECIMENTOS

Este trabalho foi apoiado pela CAPES(Coordenação de Aperfeiçoamento dePessoal de Nível Superior), pela FAPERJ

(Fundação de Amparo a Pesquisa do Es-tado do Rio de Janeiro), através do IVP(Instituto Virtual de Paleontologia) e pelaUNIRIO (Universidade Federal do Esta-do do Rio de Janeiro). Agradecemos aCPRM (Serviço Geológico do Brasil) acessão da fotografia da aérea utilizada naFigura 1.

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Submetido em 05/08/2007Aceito em 30/10/2007


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