Dentes de tubarões fósseis dão pistas sobre história do clima da Terra

Tubarões que caçavam perto da Antártida milhões de anos atrás registraram as variações climáticas do planeta em suas presas

Tubarão-tigre Striatolamia macrota: dentes indicam que a temperatura nas águas antárticas era bemmais elevada há dezenas de milhões de anos. Crédito: Christina Spence Morgan

Dezenas de milhões de anos atrás, tubarões-tigres caçavam nas águas da Península Antártica, deslizando sobre um próspero ecossistema marinho no fundo do mar.

Tudo o que resta deles hoje são seus dentes pontiagudos, mas esses dentes contam uma história.

Eles estão ajudando a resolver o mistério de por que a Terra, cerca de 50 milhões de anos atrás, começou a mudar de um clima de “estufa” que era mais quente do que hoje para condições de “fábrica de gelo” mais frias.

Mapa da temperatura da superfície do oceano medida por satélites mostra a Corrente Circumpolar Antártica, marcada por linhas escuras. O gelo marinho da Antártida aparece em azul claro. Crédito: Copernicus Marine Services/União Europeia
Pistas na Antártida

Muitas teorias sobre essa mudança climática se concentram na Antártida. Há evidências geológicas de que tanto a Passagem de Drake, entre a América do Sul e a Península Antártica, quanto a Passagem da Tasmânia, entre a Austrália e a Antártida Oriental, se alargaram e se aprofundaram durante esse período, conforme as placas tectônicas da Terra se moviam. As passagens mais largas e profundas teriam sido necessárias para que as águas dos principais oceanos se unissem e se formasse a Corrente Circumpolar Antártica. Essa corrente, que flui ao redor da Antártida hoje, retém as águas frias do Oceano Antártico, mantendo a Antártida fria e congelada.

A agora extinta espécie de tubarão-tigre Striatolamia macrota já foi uma constante nas águas ao redor da Península Antártica e deixou dentes fósseis primorosamente preservados no que hoje é a Ilha Seymour, perto da ponta da península.

Ao estudarmos a química preservada nesses dentes de tubarão, meus colegas e eu encontramos evidências de quando a passagem de Drake foi aberta, o que permitiu que as águas dos oceanos Pacífico e Atlântico se misturassem, e como era a sensação da água na época. As temperaturas registradas nos dentes do tubarão são algumas das mais quentes para as águas antárticas e confirmam simulações climáticas com altas concentrações atmosféricas de dióxido de carbono.

Oxigênio capturado em dentes muito afiados

Os tubarões-tigres têm dentes afiados que se projetam de sua mandíbula para agarrar a presa. Um único tubarão possui centenas de dentes em várias fileiras. Ao longo da vida, ele perde milhares de dentes à medida que novos crescem.

Informações ambientais importantes são codificadas na química de cada dente e ali preservadas ao longo de milhões de anos.

Por exemplo, a camada externa do dente de um tubarão é composta por uma hidroxiapatita esmaloide, semelhante ao esmalte dos dentes humanos. Ela contém átomos de oxigênio da água em que o tubarão viveu. Analisando o oxigênio, podemos determinar a temperatura e a salinidade da água circundante durante a vida do tubarão.

Os dentes da Ilha Seymour mostram que as águas da Antártida – pelo menos onde os tubarões viviam – permaneceram mais quentes por mais tempo do que os cientistas estimaram.

Outra pista vem do elemento neodímio, que adsorve e substitui outros elementos no esmalte externo do dente durante a fossilização inicial. Cada bacia oceânica tem uma proporção distinta de dois isótopos de neodímio diferentes com base na idade de suas rochas. Observar a proporção entre os dentes do tubarão nos permite detectar as fontes de água onde o tubarão morreu.

Se as condições forem estáveis, a composição do neodímio não mudará. No entanto, se a composição do neodímio mudar nos dentes fósseis ao longo do tempo, isso indica mudanças na oceanografia.

Ilustrações de dentes de tubarão-tigre usadas pelos cientistas. Crédito: Christina Spence Morgan
Tubarões grandes, água quente

Estudamos 400 dentes da Ilha Seymour, de todas as idades de tubarão, juvenil a adulto, de indivíduos que viveram entre 45 milhões a 37 milhões de anos atrás. A combinação do tamanho do dente e da química rendeu algumas pistas surpreendentes sobre o passado.

Alguns dos dentes eram extremamente grandes, sugerindo que esses antigos tubarões-tigres da Antártida eram maiores do que seu parente atual tubarão-touro, Carcharias taurus, que pode atingir cerca de 3 metros de comprimento.

Além disso, as temperaturas da água em que os tubarões viviam eram mais altas do que os estudos anteriores envolvendo conchas de moluscos da Antártida sugeriam. É possível que a diferença fosse entre as águas mais próximas da superfície e mais profundas no fundo do mar, ou os tubarões cujos dentes encontramos podem ter passado parte de suas vidas na América do Sul.

Um tubarão-tigre moderno, também conhecido como tubarão-lixa cinza, mostra suas fileiras de dentes. Crédito: Jlencion/Wikimedia, CC BY-SA
Migração no passado

Os tubarões-touros de hoje rastreiam as águas quentes. Na costa dos EUA, eles passam o verão e o início do outono entre o litoral de Massachusetts e Delaware. No entanto, quando as águas esfriam, migram para o litoral da Carolina do Norte e da Flórida. Como seus dentes se formam continuamente e avançam quase como uma esteira rolante, existem alguns dentes dentro da mandíbula que representam um habitat diferente daquele onde vive um tubarão. É possível que os antigos tubarões-touros também tenham migrado. Quando as águas da Antártida esfriaram, eles se dirigiram para o norte, para águas mais quentes em latitudes mais baixas.

Os dentes sugeriram que a temperatura da água dos tubarões era semelhante às temperaturas da água onde os tubarões-tigres modernos podem ser encontrados hoje. As concentrações de dióxido de carbono também eram três a seis vezes maiores do que hoje, então os cientistas esperariam temperaturas ampliadas nas regiões.

Finalmente, o neodímio nos dentes fósseis do tubarão-tigre fornece a evidência química mais antiga de água fluindo pela Passagem de Drake que se alinha com a evidência tectônica. O momento inicial da abertura da Passagem Drake, combinado ao efeito de resfriamento retardado, indica que há interações complexas entre os sistemas da Terra que afetam as mudanças climáticas.

E quanto a seus primos do norte?

Tubarões-tigres foram encontrados em todo o mundo durante o Eoceno. Isso sugere que eles sobreviveram em uma ampla variedade de ambientes. No Oceano Ártico, por exemplo, eles viviam em águas salobras que são menos salgadas do que o oceano aberto 53 milhões a 38 milhões de anos atrás e eram muito menores do que seus primos do sul da Antártida.

As diferenças na salinidade do habitat dos tubarões-tigres e no tamanho dos tubarões também aparecem no Golfo do México nessa época. Essa faixa de tolerância ambiental é um bom presságio para a sobrevivência dos modernos tubarões-tigres à medida que o planeta se aquece novamente. Infelizmente, o ritmo de aquecimento hoje é mais rápido e pode estar além da capacidade de adaptação do tubarão-tigre.

* Sora Kim é professora assistente de paleoecologia na Universidade da Califórnia em Merced (EUA).

** Este artigo foi republicado do site The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original aqui.

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