Aves: Como elas surgiram?

Biologia

27/04/2014

As aves constituem dentre dos vertebrados um dos maiores grupos, estimando-se em mais de nove mil espécies, possuindo características diversificadas. As aves surgiram no Período Jurássico, sendo a mais antiga, o fóssil encontrado conhecido como o Archaeopteryx que apresentava características intermediárias entre os répteis e aves. Muitas espécies de aves surgiram e mais tarde se extinguiram junto aos dinossauros, entretanto, evoluíram transformando-se em um dos grupos de animais mais variados do planeta. Porém, a origem das aves é um tema muito polêmico devido a controvérsias de opiniões, acreditando-se que as aves evoluíram dos dinossauros predatórios de duas pernas, sendo essa opinião mantida por diversas descobertas de fósseis com tais características.

As aves conforme Silveira (2012) vêm fascinando o homem desde a antiguidade, seja pelo seu vôo, por seus diferentes cantos, ou por seus variados comportamentos, marcando profundamente diversas culturas ao redor do mundo. Estes atributos também contribuíram para que as aves se tornassem o grupo de vertebrados mais bem conhecido e popular. Apesar das espécies atuais serem bem conhecidas (em relação aos outros grupos de vertebrados), ainda existe controvérsias sobre a história evolutiva deste grupo.

Diversas hipóteses já foram propostas para explicar as relações filogenéticas das aves com os demais grupos de vertebrados. Aves, crocodilos e jacarés são répteis componentes do grande grupo Archosauromorpha, que inclui também os pterosauros e outros dinossauros que não são aves (CHIAPPE, L.M. & VARGAS, A., 2003 APUD FAVRETTO, 2009).

Porém, apenas há um século e meio, estudos sobre a origem e transformações das espécies começaram a ser realizados, sendo aprimorado um novo campo da ciência, a evolução.

A paleontologia (do grego Palaios = antigo; ontos = coisas existentes; logos = estudo) ocupa-se da descrição e da classificação dos fósseis, da evolução e da interação dos seres pré-históricos com seus antigos ambientes, da distribuição e da datação de rochas portadoras de fósseis, etc (MOLENA, 2009).

Além disso, unida a outras áreas do conhecimento, busca entender a evolução física da Terra, influenciando as formas de vida pré-histórica.

Um dos fatores que por vezes atrapalha o estudo da origem das aves refere-se ao registro fóssil. Sabe-se que o registro fóssil de aves não é bastante completo, devido aos inúmeros processos envolvidos na fossilização, que envolvem desde o local que o animal morto permanece até processos geológicos durante os milhões de anos que se passaram, e a própria estrutura óssea das aves (FOUNTAINE et al ., 2005 APUD FAVRETTO, 2009).

Aceitava-se, até recentemente, o icônico fóssil Archaeopteryx lithographica como o registro fóssil mais antigo atribuído a uma ave. Este fóssil data do final do Período Jurássico (cerca de 150 milhões de anos atrás). Contudo, um novo estudo sugeriu que Archaeopteryx não deve ser classificado como uma ave, mas sim como um Deinonicossauro (Deinonychosauria) (Figura1), um dos muitos grupos de dinossauros não avianos que foram extintos no final do período Cretáceo (SILVEIRA, 2012).

Portanto, é lícito considerar que os dinossauros, ao contrário do que se acredita, não foram extintos, sendo as aves são os representantes atuais deste grupo cujos representantes mais conhecidos e famosos extinguiram-se no final do Período Cretáceo.

Quando se fala na origem das aves, existem algumas questões fundamentais a serem analisadas: a origem das penas, a origem do vôo, comparações osteológicas e fisiológicas, questões estas, que, quando solucionadas implicam na origem do grupo em si. Para a realização deste trabalho foram analisadas bibliografias que sistematizam os principais esclarecimentos a cerca do surgimento das aves, reunindo uma série de informações para melhor entendermos a origem dessa classe de animais.

Revisão Bibliográfica

Como se inicia a história da Origem das Aves

A origem das aves ainda é um tema polêmico fazendo com que muitos biólogos acreditem que as aves evoluíram dos dinossauros predatórios de duas pernas, uma teoria que é sustentada por diversas descobertas de fósseis. A descoberta do Archaeopteryx  em particular, convenceu muita gente de que os dinossauros são a origem das aves modernas.

A história de Archaeopteryx se inicia em 1861, com a descoberta da impressão de uma pena em uma pedreira de calcário em Solnhofen, região da Bavária, Alemanha. Poucos meses depois, um esqueleto fóssil denominado Archaeopteryx lithographica que significa “asa antiga”, foi encontrado na mesma localidade e causou grande repercussão na comunidade científica por ser muito semelhante a um pequeno dinossauro terópode, também pertencente àquela região, o Compsognathus (MOLENA, 2009).

Conforme Benton (2008) o registro fóssil das aves é melhor do que foi geralmente assumido: das 153 famílias das aves viventes, 134 possuem representantes fósseis descritos e existe um adicional de 77 famílias extintas.

O fóssil poderia ser facilmente identificado como um réptil: cabeça de lagarto, mandíbulas com dentes ósseos implantados em alvéolos, cauda delgada e comprida com vértebras móveis, três dedos finos não fundidos que terminavam por garras. Mas com uma característica que iria gerar uma série de discussões a partir de então: todo o corpo do novo esqueleto encontrado era coberto por penas. Huxley (1863) reconheceu que como espécies contemporâneas, uma não poderia descender da outra, e sua aparência réptil-ave indicava que Archaeopteryx e Compsognathus fechavam o elo entre estas duas classes.

Anatomia

Conforme descrição de Campbell (2010) a ave mais antiga possui asas com penas, mas também conservava algumas características ancestrais, como dentes, dedos com garras nas asas e cauda longa. A Archaeopteryx voava bem e atingia altas velocidades, mas ao contrario das aves atuais, não podia decolar de uma posição em repouso.

Aves e dinossauros terópodes têm muito mais em comum do que apenas a presença de penas. O saco aéreo nas aves não é uma característica exclusiva delas, análises de ossos pneumáticos indicaram a presença de sacos aéreos nos dinossauros terópodes assim como no Archaeopteryx.

As aves compartilham centenas de características do esqueleto com os dinossauros, especialmente com as derivadas dos terópodes maniraptoranos como os dromeossaurídeos. Ainda que difícil de identificar no registro fóssil, as similaridades no sistema digestivo e cardiovascular, assim como similaridades comportamentais e a presença comum de penas, também ligam as aves aos dinossauros.

Os ovos de terópodes troodontideos apresentam características únicas com os ovos das aves (forma assimétrica, similaridade da estrutura dos poros da casca, presença da estrutura de calcita na porção interna e estruturas prismáticas presentes nas camadas da casca) (VARRICCHIO ET AL. 2002, ZELENITSKY et al. 2002; CHIAPPE & VARGAS 2003, APUDFAVRETTO, 2009).

Origem das penas

Favretto (2009) relata que o Arqueopteryx, datado do período jurássico também apresentava penas primitivas por todo o corpo. São várias as especulações sobre a origem das penas, alguns pesquisadores acreditam que surgiram como uma função específica, já outros defendem a idéia do surgimento das penas a partir de uma seleção sexual.

A seleção sexual pode sim ter sido um dos fatores para a origem das penas, já que além da conquista da fêmea, animais assim selecionados ganhariam condições mais propicias à sobrevivência como, por exemplo, uma melhor regulação da temperatura corporal. Porém a seleção sexual sozinha não poderia ter forçado o surgimento de penas mais complexas, já que em muitos casos os caracteres sexuais, geralmente ocorrem somente nos machos e não nas fêmeas, ou de forma menos aparente nas fêmeas (DARWIN, 1871 APUD FAVRETTO, 2009).

O aparecimento de apêndices penáceos em terópodes pode estar ligado à evolução de uma alta taxa metabólica, o que proporciona uma melhora nas habilidades locomotoras, assim como no comportamento distinto e na comunicação visual, o desenvolvimento de apêndices penáceos também pode ter tido um importante papel no que diz respeito à competição e ao sucesso nas radiações de terópodes maniraptores e seus descendentes de voo ativo no Jurássico (FAVRETTO, 2009). Portanto, acredita-se na teoria de que fatores externos (seleção natural) junto com a seleção sexual poderiam ter propiciado a origem das penas.

Origem do vôo

Com o avanço do conhecimento, especulações sobre a origem das penas têm caído por terra, como por exemplo, que surgiram com uma única função específica, como o voo (PRUM & BRUSH, 2004 APUD FAVRETTO, 2009). Existem duas teorias que discutem a origem do vôo nas aves, uma conhecida como chão-ar, ou seja, animais correndo começaram a voar, e outra árvore-ar, quando um animal arborícola, pulando de uma árvore e usando suas penas como um pára-quedas, alçaria vôo. A segunda teoria poderia ser mais fácil, ao contrário do surgimento do vôo no chão, que supostamente iria contra a força da gravidade (HEDENSTRÖM, 2002 APUD FAVRETTO, 2009).

O estudo de Favretto (2009) demonstra que as asas do Archaeopteryx poderiam sim gerar um impulso suficiente para fazê-lo voar, pois a força do impulso é perpendicular à gravidade e não contra ela, sendo assim, energia seriam irrelevantes. Por vezes, a teoria árvore-ar pode parecer mais adequada para a origem da afirmação do uso excessivo de voo, no entanto aerodinamicamente a teoria chão-ar também é possível. E assim, outros dinossauros que possuíam penas também poderiam suplementar seu deslocamento em corridas usando o impulso de suas asas. Ambas as teorias de origem do vôo falham ao apresentar as fases necessárias para um desenvolvimento mecânico, deixam lacunas em aberto, que acabam por prejudicá-las.

Em seu trabalho Lima* afirma que a teoria arborícola considera que os ancestrais das aves vivam no topo das árvores e pulavam de galho em galho entre elas e que de acordo com esse modo de vida, os indivíduos que se deslocassem mais e mais precisamente nas árvores teriam vantagem para escapar de predadores, buscar um parceiro e até alimentos e aqueles que tivessem estruturas que permitissem maior força de ascensão e maior planação teriam mais sucesso. Segundo essa hipótese, os ancestrais das aves passaram por estágios intermediários antes de alcançarem o sucesso do vôo batido. Já a teoria terrícola afirma que os ancestrais das aves eram corredores bípedes e usavam suas asas primitivas para capturar presas contra o solo, derrubá-las no chão ou ainda para saltos horizontais sobre as presas.

Adaptações

Durante a evolução das aves, o bico adquiriu uma variedade de formas adequadas a diferentes dietas. A estrutura do pé também mostra uma variação considerável. Várias aves utilizam os pés para pousar em galhos, raspar alimento, para defesa, natação ou caminhada e mesmo para a corte (CAMPBELL, 2010).

Classificação

Archaeopteryx de acordo com Lima* é considerada a ave mais primitiva e na classificação atual, a classe das Aves é constituída pela Archaeopteryx mais as aves modernas, além dos descendentes do ancestral comum mais recente. Os sedimentos mostram que o corpo da Archaeopteryx era revestido por penas de contorno, além de possuir as penas das asas assimétricas e diferenciadas em rêmiges primárias nos ossos da mão e em rêmiges secundárias no antebraço. Bem diferente das encontradas no Caudipteryx e Photoarchaeopteryx.

Conforme Silveira (2012) a presença de penas, antes considerada como um caráter diagnóstico para as aves, já não se aplica mais apenas a este grupo. Fósseis de dinossauros, descobertos recentemente na China, apresentam parte do corpo revestido por penas. A presença de ossos ocos e pneumatizados também não se aplicam mais, pois é sabido que vários dinossauros (entre eles o Tyranosaurus) já possuíam ossos deste tipo. Várias foram as tentativas de se classificar as aves. Foram usados diversos tipos de caracteres, incluindo aí os oriundos da osteologia, miologia, das vísceras, etologia e fisiologia. Recentemente, com os avanços das técnicas de biologia molecular, alguns novos arranjos foram propostos. Entretanto, muitas das classificações que foram propostas acabaram não sendo aceitas por muitos dos especialistas, não havendo consenso entre eles. O que se observa, desta maneira, é que ainda estamos longe de uma classificação que reflita as relações entre as ordens de aves e que seja aceita por uma grande parte dos ornitólogos.

As aves atuais podem ser divididas em duas grandes superordens, as Palaeognathae e as Neognathae. A superordem Palaeognathae compreende duas ordens, consideradas por muitos autores como as mais “primitivas” dentre as aves, a Ordem Struthioniformes e a Ordem Tinamiformes (SILVEIRA, 2012).

Conclusões

O mais antigo registro fóssil poderia ser identificado como um réptil: cabeça de lagarto, mandíbulas com dentes ósseos implantados em alvéolos, cauda delgada e comprida com vértebras móveis, três dedos finos não fundidos que terminavam por garras. Entretanto, esse fóssil possuía pena. Nesse sentido, Lima* conclui que fica difícil imaginar que as aves não surgiram a partir dos Terópodos, mas os registros fósseis encontrados atualmente não formam uma série evidente da evolução. Baseados nos argumentos do mesmo autor, nem sempre penas, vôo e aves estão relacionados. Mesmo com o aparecimento das penas nos dinossauros, o vôo batido evoluiu em três grupos distintos de vertebrados: os pterossauros, as aves e os morcegos, onde podemos dizer que as asas surgiram por meio da evolução convergente.

Com base nas informações aqui contidas, a origem das aves se dá por um conjunto de dados determinados por pesquisadores dos mais variados campos da biologia, talvez a dificuldade de esclarecimentos exatos sobre sua origem traz diversas contradições entre os pesquisadores do tema. Porém através de outras descobertas cientificas de fósseis, sejam possíveis que os pesquisadores tenham maiores esclarecimentos sobre a origem desses animais das mais variadas espécies que existiram em nosso planeta. Por fim o estudo bibliográfico foi de grande valia para aprimorar o conhecimento do surgimento e evolução das aves na área de geologia e paleontologia.

Bibliografia:

BENTON, M. J. Paleontologia dos Vertebrados. Traduzido pela editora. 3 ed. São Paulo. Atheneu Editora, 2008.

BERTONI-MACHADO, C. Tafonomia de vertebrados. Livro digital de paleontologia: a paleontologia na sala de aula. UFRGS. 2009. Disponível em: <http://www.ufrgs.br/paleodigital/Index.html>.

Campbell, N., REECE, J., URRY, L., CAIN, M., WASSERMAN, S., MINORSKY, P., JACKSON, R.. Biologia. 8 ed. Porto Alegre: Artemed, 2010.

ELZANOWSKI, A. Mesozoic Birds: above the head of dinosaurs. Edited by Luis M. Chiappe and Lawrence M. Witmer. p 129 – 159. 2002

FAVRETTO, M. A. Sobre a origem das aves (Theropoda: Aves). AO On-line Nº 150 - Julho/Agosto – Disponível em: < www.ao.com.br > (2009)

LIMA, M.G.A. et al. Aves : Teoria e prática Disponível em: <http://www.uece.br/uece/zootecnologia/evolucao.pdf>

MOLENA, F. P. Archaeopteryx (Dinosauria Saurischia): Características principais e importância no entendimento de filogenia e evolução das aves. Trabalho de Conclusão do Curso de bacharelado em Ciências Biológicas – Universidade Federal de São Carlos, Campus Sorocaba, 2009.

POMARÈDE, M. Aves são dinossauros? A polêmica continua. Atualidades Ornitológicas 128. (2005)

POMARÈDE, M. O erro científico do século. Tradução: Maria H. Silva. Atualidades Ornitológicas 146: 24 (2008)

POUGH, F. H., HEISER, J. B., MCFARLAND, W. A vida dos vertebrados. Tradução por Erika Schlenz. 2 ed. São Paulo: Atheneu, 1999

SILVEIRA,L.F. Apostila de Ornitologia Básica.Universidade de São Paulo.2012. Disponível em: http:<//www.ib.usp.br/~lfsilveira/pdf/d_2012_ornitologiabasica.pdf>

Grasiela Inês Jung[1]

John Lennon de Oliveira[2]

Luiza Ruff Trojahn[3]

Lúcio Roberto da Silva [4]

[1] Acadêmica do Curso de Biologia – Licenciatura da Universidade Luterana do Brasil Campus de Cachoeira do Sul. grasiela.jung@hotmail.com

[2] Acadêmica do Curso de Biologia – Licenciatura da Universidade Luterana do Brasil Campus de Cachoeira do Sul. luizaruff@hotmail.com

[3] Acadêmico do Curso de Biologia – Licenciatura da Universidade Luterana do Brasil Campus de Cachoeira do Sul. oliveirajlennon@gmail.com

[4] MS. Biólogo e Docente do Curso de Biologia – ULBRA Campus Cachoeira do Sul