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Fósseis: evidências do processo evolutivo

 

12/11/2013

Autor e Coautor(es)
CAIO SAMUEL FRANCISCATI DA SILVA
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JABOTICABAL - SP ROSA MARI DE SOUZA SIMIELLI PROFA

Estrutura Curricular
Modalidade / Nível de Ensino Componente Curricular Tema
Ensino Médio Biologia Origem e evolução da vida
Dados da Aula
O que o aluno poderá aprender com esta aula
  • Compreender o conceito “fóssil”
  • Identificar os principais processos de fossilização;
  • Reconhecer os fósseis enquanto evidências do processo evolutivo;
  • Compreender a utilização do método científico pela ciência;
  • Compreender a ciência enquanto produção humana;
  • Desenvolver pesquisas em diferentes meios (livros, revistas, internet, etc.);
  • Selecionar informações em diferentes meios (livros, revistas, internet, etc.);
  • Organizar dados obtidos em diferentes meios (livros, revistas, internet, etc.);
  • Elaborar e organizar argumentos de modo gráfico e roal;
  • Expressar-se de modo coerente;
  • Trabalhar em grupo;
  • Respeitar diferenças de opiniões.
Duração das atividades
Cinco a oito aulas de 50 minutos cada.
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno

Biodiversidade; Ecologia; Geologia; Método científico.

Estratégias e recursos da aula

ETAPA 1 – O que é um fóssil?

Por meio de um brainstorming, questione os alunos sobre o significado do conceito “fóssil”. Questões como, por exemplo, “O que é um fóssil?” ou “Quais as características de um fóssil?” poderão ser propostas neste momento. Professor, ressalte que os estudantes deverão responder sem receios e/ou censuras, de modo a demonstrar o que verdadeiramente pensam sobre o assunto. Anote todas as respostas oferecidas pelos alunos na lousa.

Ao final do brainstorming, diga aos estudantes que selecionará as palavras e/ou frases que serão importantes para esta primeira etapa como, por exemplo, restos, evidências, organismos, animais, vegetais, rochas, preservados, etc. Tais palavras e/ou frases auxiliarão nesta primeira sistematização do conceito “fóssil”:

 

Fósseis são restos de organismos e/ou evidências de suas atividades preservados em rochas.

 

É importante ressaltar que, caso necessário, esta primeira conceituação poderá ser revista e/ou ampliada ao longo da presente sequência didática.

 

ETAPA 2 – Como são formados os fósseis?

Após a elaboração do conceito “fóssil”, explore com os alunos os processos de fossilização. Para tanto, em um primeiro momento, por meio de exposição dialogada, esclareça sobre a formação e a preservação dos fósseis; e, finalmente, por meio da realização de pesquisas, os estudantes reunirão informações sobre os diferentes tipos de fossilização e as compartilharão com os seus pares.

Para o primeiro momento desta etapa discuta com seus alunos que a fossilização é um processo raro que exige a presença de condições biológicas, físicas e químicas favoráveis para a sua ocorrência, fato que explica a incompletude do registro fóssil. Neste momento, é importante destacar a existência de subfósseis e pseudofósseis.

Abaixo, segue alguns excertos do livro Paleontologia de Ismar de Souza Carvalho que poderão auxiliar nestas discussões. (Caso julgue necessário, poderá distribuir cópias destes excertos aos seus alunos).

 

"Preservação dos fósseis

A fossilização de um organismo resulta da ação de um conjunto de processos físicos, químicos e biológicos que atuam no ambiente deposicional. Têm mais chances de seres preservados aqueles organismos que possuem partes biomineralizadas por carbonatos, fosfatos, silicatos ou constituídas por materiais orgânicos resistentes, como a quitina e a celulose. Mesmo assim ocorrem no registro geológico muitas preservações excepcionais de partes moles.

Após a morte dos organismos, no ciclo natural da vida, as partes moles entram em processo de decomposição devido à ação de bactérias e as partes duras ficam sujeitas às condições ambientais, culminando com sua destruição total. A fossilização representa a quebra deste ciclo e portanto deve ser sempre vista como um fenômeno excepcional. No decorrer do tempo geológico, apenas uma percetagem ínfima das espécies que um dia habitaram a biosfera terrestre preservou-se em rochas. Muitas espécies surgiram e desapareceram sem deixar vestígios, existindo portanto muitos hiatos no registro paleontológico.

Vários fatores atuam na preservação dos indivíduos e favorecem a fossilização. O soterramento rápido após a morte, a ausência de decomposição bacteriológica, a composição química e estrutural do esqueleto, o modo de vida, as condições químicas que imperam no meio, são alguns desses fatores, cujo somatório determinará o modo de fossilização.

Mesmo depois dos fósseis já estarem formados, outros fatores concorrem para a sua destruição nas rochas, como águas percolantes, agentes erosivos, vulcanismo, eventos tectônicos e metamorfismos. As rochas onde os fósseis são encontrados indicam as condições que prevaleceram no ambiente onde esses organismos viviam ou para o qual seus restos foram transportados." (CARVALHO, 2004, p. 4-5)

 

"Tipos de fossilização

Os fósseis podem ser preservados de diferentes modos, dependendo dos fatores e das substâncias químicas que atuaram após a morte do organismo. Podemos reunir os tipos de fossilização em dois grandes grupos: restos e vestígios. Restos, quando alguma parte do organismo ficou preservada e vestígios, quando temos apenas evidências indiretas do organismo ou de suas atividades." (CARVALHO, 2003, p. 5-6))

 

"Outras considerações

Somente os restos ou vestígios de organismos com mais de 11.000 anos são considerados fósseis. Este tempo, calculado pela última glaciação, é a duração estimada para a época geológica em curso: o Holoceno ou Recente.

Os fósseis ocorrem em sua grande maioria em rochas sedimentares. Excepcionalmente, alguns foram encontrados em rochas metamórficas de baixo grau e em rochas ígneas eruptivas.

Não é imprescindível que o organismo fossilizado seja um ser extinto. Muitos animais e vegetais que vivem nos dias de hoje são encontrados no registro fossilífero. Alguns grupos sofrerão poucas modificações ao longo do tempo geológico, e há formas conhecidas desde o Paleozóico. São denominados de fósseis-vivos ou formas-relíquias e como exemplos podemos citas o Ginkgo biloba, Lingula sp., Limulus sp. eLatimeria chalumnae.

Quando os restos ou vestígios possuem menos de 11.000 anos, são denominados de subfósseis. São encontrados alguns exemplos nas literatura, como um bisão preservado em turfeira e um homem antigo, mumificado, em depósitos de caverna. Encaixam-se neste caso os sambaquis, acúmulos de conchas, ossos e carvão resultantes da atividade humana, muito frequentemente no litoral brasileiro.

Ainda são utilizados os ermos dubiofósseis e pseudofósseis. São considerados dubiofósseis algumas estruturas que podem ser de origem orgância, mas cuja natureza ainda não foi comprovada. Já os pseudofósseis são estruturas comprovadamente inorgânicas, que se assemelham a organismos, tais como os dendritos de pirolusita (óxido de manganês) cujo hábito cristalino lembra impressões de um vegetal." (CARVALHO, 2004, p. 10-11).

 

Ao longo das discussões, utilize imagens, como as que seguem abaixo, para ilustrar o processo de fossilização:

 

Figura 01. Fossilização: restos. (Fonte: http://jpostema.napsk12.org/blob/full/150186.gif)

 

http://davidebonadonna.it/wp-content/uploads/2010/09/28-Fossilization.jpg

Figura 02. Fossilização: restos. (Fonte: http://davidebonadonna.it/wp-content/uploads/2010/09/28-Fossilization.jpg)

 

http://davidebonadonna.it/wp-content/uploads/2010/09/27-Footprint.jpg

Figura 03. Fossilização: vestígios. (Fonte: http://davidebonadonna.it/wp-content/uploads/2010/09/27-Footprint.jpg)

 

http://cn7esc.files.wordpress.com/2009/11/5gerando20um20fossil20-20animacao.gif

Figura 04. Animação em Flash® do processo de fossilização de restos. (Fonte: http://cn7esc.files.wordpress.com/2009/11/5gerando20um20fossil20-20animacao.gif)

 

É importante que, ao longo das discussões, os alunos exponham suas apropriações do conteúdo desenvolvido. Deste modo, é importante solicitar que os estudantes expliquem, com suas próprias palavras, os conceitos trabalhos e/ou estabeleçam relações entre os mesmos. Para tanto, faz-se necessário que você professor elabore seu roteiro de discussão com questões norteadoras que auxiliarão a interação professor-aluno e aluno-aluno em sala de aula, bem como a exploração do conteúdo abordado. (O roteiro de questões a ser elaborado deve considerar as características de seus alunos: se são participativos ou não; se preferem expor seus argumentos de modo oral ou gráfico; etc.).

Após o desenvolvimento dos conteúdos referente à fossilização, é possível abordar os diferentes tipos de formação de fósseis. Para tanto, sugiro a realização de pesquisas em pequenos grupos.

Inicialmente, divida a classe em grupos de até quatro alunos e oriente cada grupo a pesquisar sobre um determinado processo de fossilização. A seguir, são apresentados os diferentes processos de fossilização que podem ser pesquisados pelos estudantes:

 

  • Âmbar (preservação total de restos);
  • Congelamento (preservação total de restos);
  • Carbonificação (preservação com alteração de restos);
  • Recristalização (preservação com alteração de restos);
  • Substituição (preservação com alteração de restos);
  • Incrustração (preservação sem alteração dos restos);
  • Permineralização (preservação sem alteração dos restos);
  • Concreção (preservação sem alteração dos restos);
  • Formação de moldes (vestígios).

 

Para a elaboração da pesquisa, faz-se necessário a apresentação de roteiros de pesquisa para os alunos, isto é, um roteiro com questões que orientarão a busca por informações pelos estudantes. Tal roteiro poderá contemplar questões como:

 

PROCESSO DE FOSSILIZAÇÃO:

  1. Em que condições ambientais ocorrem este tipo de fossilização? Dê exemplos.
  2. Descreva e/ou ilustre as principais etapas deste processo de fossilização.
  3. Exemplifique, com imagens, o fóssil resultante a partir da condição de fossilização descrita anteriormente.

 

É importante ressaltar que o esboço de roteiro sugerido poderá ser ampliado de acordo com as características de seus alunos. Nesta perspectiva, a construção de um roteiro de pesquisa em conjunto com os estudantes também apresenta-se como uma possibilidade viável, pois, desta maneira, os alunos demonstrarão quais são seus interesses em relação ao tema pesquisado.

A atividade de pesquisa poderá ser realizada na sala de aula, na biblioteca ou no laboratório de informática da escola. As fontes consultadas poderão compreender livros didáticos e/ou paradidáticos, revistas e endereços eletrônicos (caso opte pelo uso da internet, destaque questões referentes à confiabilidade dos sites pesquisados). Professor, é desejável que os alunos disponham de mais de uma fonte para consulta, pois, desta maneira, poderão contrastar e selecionar informações durante a elaboração da atividade.

Todavia, a atividade de pesquisa não deve se limitar ao mero “responder” às questões presentes no roteiro de pesquisa. Faz-se necessário comunicar os achados de cada pequeno grupo à classe, de modo a compartilhar as informações buscadas e sintetizadas pelos estudantes. Para tanto, a construção de painéis (em cartolinas e/ou papel pardo) poderá configurar-se como uma produção concreta que permite a socialização dos saberes. Neste caso, oriente seus estudantes a elaborarem painéis criativos que sejam agradáveis aos seus leitores, isto é, painéis que contenham muitas ilustrações e informações escritas que sejam estritamente necessárias para o entendimento do mesmo.

Ao término da atividade, solicite que os grupos apresentem seus painéis. Tal apresentação poderá seguir os moldes de um pequeno simpósio, no qual os painéis são fixados nas paredes da sala de aula e alunos e professores visitam os mesmos. Em cada “parada”, o grupo responsável pelo painel toma a palavra e o apresenta. (É desejável que os alunos interroguem-se sobre as informações compartilhadas neste momento). Ao longo das apresentações, indague os alunos sobre os critérios utilizados para a seleção de informações.

Ao final das apresentações, efetue, juntamente com os alunos, comparações entre os diferentes tipos de fossilização. Para o fechamento deste momento, você professor poderá sistematizar (sintetizar) na lousa, em conjunto com os estudantes, os processos de fossilização pesquisador. Tal sistematização poderá ocorrer à medida que o grupo classe explora a figura que segue abaixo:

 

http://www.coladaweb.com/files/fossilizacao.jpg

Figura 05. Processos de fossilização. (Fonte: http://www.coladaweb.com/files/fossilizacao.jpg)

 

ETAPA 3 – Paleontólogos em campos: fósseis enquanto evidências do processo evolutivo

Após o desenvolvimento de conceitos vinculados à formação de fósseis, explore com seus alunos o fato de o registro fóssil possibilitar o estudo de organismos que habitaram nosso planeta no passado, além de constituir uma das evidências do processo evolutivo. Para tanto, a simulação sugerida nesta etapa possibilitará que os estudantes, ao longo de proposições e testes de hipóteses (vivência do método científico), trabalhem com “fragmentos fósseis” enquanto indícios de animais que viveram no passado e que estabelecem relações de parentesco com os organismos viventes.

Para a simulação sugerida, é necessária a preparação prévia de materiais que serão utilizados ao longo da atividade:

  • Um envelope pardo com “fragmentos fósseis” (ANEXO 1) recortados para cada grupo;
  • Uma cópia da “Planilha de investigação” (ANEXO 2) para cada grupo;
  • Uma copio do “Manual dos Ossos” (ANEXO 3) para cada grupo.

Primeiramente, divida a classe em grupos de até quatro integrantes e distribua, para cada grupo um envelope contendo os “fragmentos fósseis” (oriente os alunos a não explorarem o conteúdo do envelope) e uma “Planilha de investigação. Diga a seus estudantes que eles participaram de uma simulação, na qual desempenharão o papel de paleontólogos que desenvolverão uma investigação. Esclareça que o envelope simboliza um determinado terreno (uma região fossilífera) que será explorado e que os achados desta exploração deverão ser registrados na “Planilha de investigação”.

Para dinamizar a simulação e torná-la lúdica, conte uma história como a que segue abaixo, por exemplo. A narração das aventuras e desventuras de uma equipe de paleontólogos poderá ser realizada em conjunto com os alunos, solicitando que estes discorram sobre detalhes da expedição ou que, alternadamente, dêem continuidade a história. Todavia, é importante observar as orientações para a condução da atividade (texto em laranja) e o número de “fragmentos fósseis” (texto em vermelho) obtidos em cada dia da expedição.

(OBSERVAÇÃO: No ANEXO 1, você professor encontrará duas opções de fósseis, podendo escolher entre Xenosmilus hodsonae,Scaphognathus crassirostris ou ambos. Além da história – texto em azul – é possível também modificar o número de “fragmentos fósseis” – texto em vermelho – com os quais os alunos trabalharão. Desta maneira, você professor decidirá se os estudantes “encontrarão” todas as “peças fósseis” ou somente parte destas).

 

  

Paleontólogos em campos: contando uma história

Você e seus colegas paleontólogos estão participando de uma expedição que ocorre próxima à região de Uberaba (Minas Gerais – Brasil), que é reconhecida pelas inúmeras descobertas de registros fósseis. Vocês se prepararam para esta ocasião, levando os instrumentos (pás, picaretas, pincéis, etc.) necessários para a escavação e todos os suprimentos (barracas de acampamento, água, comida, etc.) para passar alguns dias no campo.

Na primeira manhã, vocês saem cedo do acampamento e logo começam o trabalho. Após várias horas cavando, observando o solo, procurando cuidadosamente o lugar mais adequado para fincar pás e picaretas, suando muito – afinal, o calor é escaldante – vocês encontram algo. Que sorte! Sua equipe descobriu quatro fragmentos fósseis! (Solicite que os alunos retirem, aleatoriamente e sem olhar dentro do envelope, quatro “peças fósseis”).

Anoitece. Vocês voltam para o acampamento para descansar e organizar seus achados. (Dê aos estudantes alguns minutos para manipular suas “peças fósseis”, refletir e registrar suas hipóteses na “Planilha de Investigação”. Saliente que, por enquanto, os alunos não poderão observar e interagir com os demais grupos).

Na segunda manhã da expedição, sua equipe vai mais cedo para o campo, confiante que fará novas e grandes descobertas. Porém, durante a ida ao campo, seu veículo apresentou alguns defeitos e vocês perderam toda amanhã resolvendo o problema. Vocês finalmente conseguem chegar à área de escavações e, lutando contra o calor, o cansaço e o desânimo do dia, conseguem encontrar mais três fragmentos fósseis. ( Solicite que os alunos retirem, aleatoriamente e sem olhar dentro do envelope, três “peças fósseis” ). Após a descoberta, voltam para o acampamento. (Dê aos estudantes alguns minutos para manipular suas “peças fósseis”, organizar e comparar as descobertas de “ontem” com as de “hoje”, refletir e registrar suas hipóteses na “Planilha de Investigação”. Saliente que, por enquanto, os alunos não poderão observar e interagir com os demais grupos).

Na manhã seguinte, sua equipe parte novamente para a área de escavações. Devido à chuva que caiu durante a madrugada, o clima está ameno e já não faz tanto calor como nos dias anteriores. Após várias horas de trabalho e refazendo outros, uma vez que as enxurradas inundaram e/ou soterraram algumas das áreas escavadas, vocês encontram mais três fragmentos fósseis. ( Solicite que os alunos retirem, aleatoriamente e sem olhar dentro do envelope, três “peças fósseis” ). Neste momento, sua equipe conta com um total de dez “peças fósseis” em três dias de trabalho. (Dê aos estudantes alguns minutos para manipular suas “peças fósseis”, organizar e comparar as descobertas de “ontem” com as de “hoje”, refletir e registrar suas hipóteses na “Planilha de Investigação”. Saliente que, por enquanto, os alunos não poderão observar e interagir com os demais grupos).

Após retornarem para Jaboticabal (São Paulo – Brasil), sua equipe se dirige ao Museu de Paleontologia da cidade de Monte Alto (São Paulo – Brasil) para depositar os fragmentos fósseis encontrados e efetuar estudos comparativos com as peças presentes neste museu. Ao chegarem ao museu, vocês descobrem que outros paleontólogos também participaram de expedições na mesma região em que sua equipe trabalhou. Vocês ficam entusiasmados com a ideia de compartilhar seus achados e tentar buscar soluções em conjunto com outros pesquisadores. Assim, vocês buscam por parcerias para descobrir a qual animal pertenceria os fragmentos fósseis encontrados. (Solicite aos grupos que estabeleçam parcerias, isto é, que dois ou três grupos se juntem para compartilhar suas “peças fósseis” e suas hipóteses na tentativa de descobrir a qual animal pertence os fragmentos fósseis. Dê aos estudantes alguns minutos para que discutam e registrem suas hipóteses. Após este momento, solicite que os grupos retornem para sua configuração inicial).

No dia seguinte, sua equipe fica sabendo que a biblioteca da cidade adquiriu a última edição do “Manual dos Ossos”, um livro que traz ilustrações dos esqueletos de diversos tipos de animais. Este manual poderá ajudá-los em sua investigação, pois comparando seus fragmentos fósseis ao esqueleto de animais que vivem atualmente, vocês poderão ter indícios do tipo de animal descoberto. (Distribua uma cópia do “Manual dos Ossos” para cada grupo. Aguarde alguns minutos para que os estudantes discutam e registrem suas hipóteses. Após os registros, solicite que os alunos respondam, em grupo, as questões da seção “Para pensar...” presentes na “Planilha de investigações”).

  

 

Após os grupos finalizarem seus registros, solicite que cada equipe diga qual o tipo de animal acredita que encontrou, bem como as razões que a levaram a pensar na possibilidade apresentada. Caso não haja consenso entre as equipes, ressalte que todos os grupos “escavaram” o mesmo animal e estimule os estudantes a levantarem hipóteses sobre como poderiam continuar suas investigações para descobrirem qual o tipo de animal encontrado. Se necessário, permita que os alunos estabeleçam, novamente, relações com outros grupos e/ou voltem a consultar o “Manual dos Ossos”.

Finalmente, peça para que os alunos, em pequenos grupos, respondam as questões da seção “Para pensar...” da “Planilha de investigações”. Posteriormente, discuta com a classe tais questões, estimulando os diversos grupos a apresentarem suas considerações. Ao longo das discussões, estabeleça comparações entre as respostas oferecidas pelos alunos ressaltando:

  1. que o trabalho desenvolvido pelos alunos (construir hipóteses e pensar sobre sua pertinência) se assemelha ao trabalho empreendido pelos cientistas/pesquisadores e, deste modo, a ciência é uma produção humana;
  2. que os fósseis desempenhem papel fundamental para a compreensão dos organismos que já habitaram a Terra, o registro fóssil é incompleto (retomar as condições necessárias para a fossilização) e, sendo assim, os cientistas/pesquisadores trabalham com apenas um “recorte histórico”;
  3. que a comparação entre fragmentos fósseis e os organismos viventes possibilita a compreensão de como os seres vivos de outros períodos (eras) interagiam com os meios abióticos e bióticos. É importante ressaltar, neste momento, que os fósseis constituem evidências do processo evolutivo, indicando mudanças não apenas nas características dos organismos, mas também no número de espécies, gêneros, famílias, ordens, classes, filos ao longo do tempo e do espaço (distribuição geográfica dos seres vivos).

 

ANEXO 1 – "Fragmentos fósseis"

Xenosmilus hodsonae

As figuras que seguem abaixo são baseadas em fósseis reais de Xenosmilus hodsonae, um felino pertencente ao grupo dos chamados tigres-dentes-de-sabre que habitou, durante Cenozóico, regiões que correspondem à atual América do Norte.

 

Xenosmilus bones

Figura 06. Fragmentos fósseis (Fonte: http://www.ucmp.berkeley.edu/education/lessons/xenosmilus/xenosmilus_bones.html).

 

http://prehistoric.ucoz.ru/img/reconstr/Xenosmilus.jpg

Figura 07. Reconstituição artística (Fonte: http://prehistoric.ucoz.ru/img/reconstr/Xenosmilus.jpg).

 

Scaphognathus crassirostris

As figuras que seguem abaixo são baseadas em fósseis reais de Scaphognathus crassirostris, um réptil voador pertencente ao grupo dos pterossauros que habitou, durante o final o Jurássico, regiões que correspondem à atual Alemanha.