Planeta em chamas? O oxigênio que alimentou o fogo ao longo das eras…

Fogo!

Os incêndios que têm assolado vários estados no Brasil recentemente não se comparam aos que infestaram a Terra durante a Era Paleozóica. Naquela época, os níveis de oxigênio na atmosfera terrestre ultrapassavam os 30% (contra os 21% atuais), os insetos eram gigantescos e até as plantas úmidas e verdes alimentavam fogos dezenas de vezes mais freqüentes e vigorosos em comparação aos que atualmente testemunhamos.

Como saber o nível de oxigênio na atmosfera terrestre nas eras passadas?

Os cientistas julgam que as variações nos níveis de oxigênio na atmosfera da Terra estão intimamente ligadas à evolução da vida, com um forte mecanismo de feedback entre a concentração do oxigênio atmosférico, a vida unicelular e a multicelular. Durante os últimos 400 milhões de anos o nível de oxigênio variou consideravelmente em relação aos 21% da concentração atmosférica da atualidade.

Agora, os cientistas do Museu Field de Chicago e da Universidade Royal Holloway de Londres, demonstraram que a concentração de carvão vegetal preservada em antigas, turfeiras, que agora se apresentam como carvão, fornecem uma medida da quantidade de oxigênio disponível na atmosfera do passado. Suas descobertas foram publicadas na revista Nature Geoscience.

Os mega-insetos paleozoicos

Até recentemente, os cientistas confiavam em modelos geoquímicos para estimar as concentrações do oxigênio atmosférico. No entanto, há uma série de modelos concorrentes, cada um com diferenças significativas e falta de uma maneira clara de encontrar uma resposta unificada. Contudo, todos os modelos sugerem que, há cerca de 300 milhões de anos, ao final do Paleozóico, os níveis de oxigênio na atmosfera eram muito maiores do que os atuais. Estas concentrações elevadas têm sido associadas ao gigantismo de alguns grupos de animais, especialmente notadas no ramo dos insetos.

A libélula gigante Meganeura monyi tinha uma envergadura de mais de 1 metro e meio quando o oxigênio da atmosfera terrestre estava acima de 30% de concentração.

Como exemplo, a libélula que viveu no período Carbonífero, a Meganeura monyi, com uma envergadura de mais de 1 metro e meio, constitui a personificação deste extraordinário fenômeno biológico. Alguns cientistas pensam que estas altas concentrações de oxigênio atmosférico também podem ter capacitado aos vertebrados proliferarem pela Terra.

A proliferação das plantas sobre a Terra

Os cientistas estimam que esses níveis mais altos de oxigênio foram uma conseqüência direta da colonização da Terra pelas plantas. Quando as plantas realizam fotossíntese estas liberam o oxigênio. Em contrapartida, quando o estoque de carbono armazenado nos tecidos das plantas decai (com os incêndios), o oxigênio atmosférico também se reduz.

A floresta Carbonífera era composta por plantas primitivas com sistemas de raízes fracas que caíam com facilidade e se empilhavam.

Para produzir um aumento líquido da concentração do oxigênio atmosférico ao longo do tempo a matéria orgânica deve ser enterrada e assim permanecer, isto é, ficar protegida da oxidação. A colonização da Terra pelas plantas, não só levou ao crescimento de novas plantas, mas também um aumento dramático na quantidade de carbono enterrado. O processo de acumulação do carvão no subsolo foi especialmente alto durante o Paleozóico, quando foram formadas enormes jazidas de carvão.

O paleontólogo e exobiólogo Peter Ward, em abril de 2007, descreveu este cenário na New Scientist:

“Se grandes quantidades de compostos reduzidos são rapidamente removidas do contato com a atmosfera – possivelmente enterrados em zonas de subducção, onde uma placa tectônica mergulha sob outra, ou armazenados em rochas sedimentares no fundo de pântanos úmidos – os níveis de oxigênio livre [na atmosfera] podem subir drasticamente.”

“O melhor exemplo disto ocorreu no período Carbonífero, quando vastas florestas acabaram enterradas nos pântanos de carvão. Devido ao fato das árvores serem primitivas estas possuíam pobres sistemas de raízes, assim, as árvores primordiais caíam facilmente e se empilhavam rápido o suficiente para perder o contato com o ar. A madeira é rica em carbono reduzido e assim, como resultado da remoção do contato da matéria orgânica morta com o oxigênio, os níveis de oxigênio livre bateram recordes [no Carbonífero]”.

Evidências do oxigênio abundante que alimentava as queimadas paleozóicas

O Dr. Ian J. Glasspool do Departamento de Geologia do Museu Field, afirmou:

“A concentração de oxigênio na atmosfera está fortemente relacionada ao índice natural de inflamabilidade. Quando a atmosfera atinge níveis do oxigênio abaixo de 15% os incêndios florestais jamais se propagam. No entanto, quando a concentração do oxigênio atinge níveis significativamente acima dos 25%, mesmo as plantas verdes e úmidas podem entrar em combustão. Os cientistas sugerem níveis de cerca de 30 a 35% para a era Paleozóica, onde os incêndios florestais teriam sido bastante freqüentes e catastróficos.”

Os pesquisadores, liderados pelo professor Andrew C. Scott da Universidade Royal Holloway de Londres, demonstraram que o carvão vegetal encontrado amostras de carvão tem permanecido em concentrações de cerca de 4 a 8% nos últimos 50 milhões de anos, indicando a estabilização da concentração do oxigênio atmosférico em níveis relativamente constantes. No entanto, houve períodos na história da Terra em que a concentração do carvão vegetal nas cinzas causadas pelos incêndios florestais chegou a níveis tão elevados de 70%. Este alto valor é uma evidência dos níveis muito elevados do oxigênio atmosférico que teriam promovido muitos incêndios quentes e de grande porte. Esses níveis são encontrados nos períodos Carbonífero e Permiano de 320 a 250 milhões de anos atrás e também no período Cretáceo Médio, cerca de 100 milhões de anos atrás. Veja o gráfico abaixo fornecido por Peter Ward:

A evolução da concentração do oxigênio atmosférico ao longo do tempo. Crédito: Peter Ward & New Scientist

O paradoxo do oxigênio, do fogo e da erosão

“É muito interessante”, exclamou o professor Scott, “que esta era a época de grandes mudanças na evolução da vegetação terrestre, com o desenvolvimento e propagação de novos grupos de plantas, tais como as coníferas no final do Carbonífero e plantas com flores no Cretáceo.”

De fato, o que intriga os cientistas é pensar que estes períodos de incêndio causados pela alta concentração de oxigênio atmosférico poderiam ter se perpetuado com mais incêndios, o que traria um aumento da mortalidade das plantas e, conseqüentemente, um aumento generalizado da erosão. A erosão acelerada, conseqüentemente, aumentaria o acúmulo no subsolo do carbono orgânico o que, em seguida, teria promovido o incremento das concentrações do oxigênio atmosférico. Paradoxalmente, “o mistério para nós”, destaca Scott, “tem sido a razão dos níveis globais de oxigênio terem aparentemente se estabilizado nos últimos 50 milhões de anos.”

Fontes

1. Geology Times: Oxygen fuels the fires of time (03/08/2010)
2. Nature: Polar gigantism dictated by oxygen availability
3. New Scientist: Oxygen – the breath of life por Peter Ward

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