Trocas de megaclima marcaram as grandes extinções da Terra

Análise de 539 milhões de anos de registros geológicos mostra que o clima do planeta passou longos períodos em cinco estados estáveis. As passagens de um para outro coincidem com as fases de maior extinção de espécies, incluindo as cinco grandes extinções em massa.

Em 539 milhões de anos, o clima da Terra não vagou ao acaso. Passou a maior parte do tempo preso a cinco grandes estados, cada um com dezenas de milhões de anos de duração, e saltou de um para outro em transições relativamente bruscas. Foi nessas passagens que se concentraram os períodos de extinção elevada, entre eles as cinco grandes extinções em massa da história do planeta.

A conclusão é de um estudo publicado em agosto na revista Nature Communications por seis pesquisadores do Reino Unido, dos Estados Unidos, da Lituânia e da Alemanha. O autor principal é Ivan Sudakow, da Escola de Matemática e Estatística da Open University, no Reino Unido, e do Instituto SETI, nos Estados Unidos. Assinam também a paleobióloga Corinne Myers, professora associada da Universidade do Novo México, cujo laboratório reuniu os dados usados na análise, pesquisadores da Universidade de Vilnius, o cientista Georg Feulner, do Instituto Potsdam de Pesquisa sobre o Impacto Climático (PIK), e Valerie Livina, do Laboratório Nacional de Física (NPL) britânico.

“Nossas análises identificaram cinco grandes estados de megaclima, com transições relativamente abruptas”, afirma Myers. “O comportamento do CO2 e da temperatura no Fanerozoico pode ser aproximado como uma passagem entre esses estados.” O Fanerozoico é o éon que começou há cerca de 539 milhões de anos e chega aos dias de hoje, o intervalo em que a vida complexa se diversificou e se espalhou pelo planeta.

Para chegar aos cinco estados, a equipe usou longas séries de isótopos de carbono e de oxigênio preservados em rochas de várias partes do mundo. A proporção entre esses isótopos funciona, ao mesmo tempo, como termômetro do passado e como registro do ciclo do carbono. Sobre essas séries, os pesquisadores aplicaram a análise de recorrência, ferramenta matemática que mostra quando um sistema volta a condições parecidas, e indicadores de alerta precoce, que detectam sinais de instabilidade antes de uma mudança brusca. Um modelo conceitual de clima e carbono com mais de um ponto de equilíbrio possível ajudou a explicar como o planeta salta de um estado para outro.

No gráfico de recorrência, cada estado aparece como um bloco manchado. O grupo apelidou os blocos de “caixas de haggis”, referência ao prato típico escocês e ao lugar onde o projeto nasceu: um workshop de duas semanas no verão de 2024 no Futures Institute, ligado ao Centro Internacional de Ciências Matemáticas da Universidade de Edimburgo, na Escócia.

O primeiro megaclima vai de 539 a 447 milhões de anos atrás. É uma fase de efeito estufa no início do Paleozoico, em que surgiu a maioria dos grandes grupos de animais. O segundo, de 447 a 358 milhões de anos, começa com a glaciação do fim do Ordoviciano, quando até 86% da biodiversidade recém-surgida desapareceu.

O terceiro, de 358 a 239 milhões de anos, inclui a era glacial do fim do Paleozoico, a formação do supercontinente Pangeia e a maior extinção de todas, na passagem do Permiano para o Triássico, que eliminou até 95% das espécies. O quarto, de 239 a 57 milhões de anos, é a grande estufa do Mesozoico, a era dos dinossauros. O quinto começa há 57 milhões de anos e chega até hoje. Nele o planeta esfriou, a Antártida se isolou e os continentes chegaram às posições atuais.

Para medir o efeito sobre a vida, o grupo criou um índice de vulnerabilidade da biosfera, que combina a velocidade com que gêneros de organismos surgem e desaparecem com a diversidade total de cada época. Valores acima de zero indicam uma biosfera sob estresse. Todos os intervalos de extinção elevada reconhecidos na literatura, com exceção do menor deles, no meio do Plioceno, aparecem com índice positivo.

“A vulnerabilidade da biosfera foi, em geral, mais alta em quase todos os períodos de extinção elevada, e particularmente alta nas cinco grandes extinções em massa”, diz Myers.

O índice também separa os megaclimas entre si. O Cambriano, quente, tem vulnerabilidade alta do começo ao fim. O Cenozoico, frio, tem a mais baixa de toda a série. Para os autores, o estado de fundo do clima, que dura dezenas de milhões de anos, define o nível básico de estresse da vida, e as fronteiras entre estados são as janelas em que esse estresse aumenta.

As transições têm gatilhos conhecidos. Nas grandes extinções aparecem erupções de grandes províncias ígneas, derrames de lava gigantescos que lançaram carbono na atmosfera, e o impacto do asteroide de Chicxulub, há 66 milhões de anos. No modelo da equipe, mudanças lentas no clima de fundo deixam o sistema mais sensível, e um choque desse tipo pode empurrá-lo para outro equilíbrio. Os autores ressalvam que isso não significa que toda extinção tenha sido causada por uma troca de estado.

Uma dessas províncias deixou marcas no Pará. A Província Magmática do Atlântico Central (CAMP, na sigla em inglês), cujas erupções o estudo associa à extinção do fim do Triássico, há cerca de 201 milhões de anos, tem grandes soleiras de diabásio na bacia do Amazonas. São corpos de rocha magmática que se infiltraram entre camadas de sedimentos. Eles aparecem perto de Medicilândia, Placas e Rurópolis, ao sul do rio Amazonas, e de Monte Alegre e Alenquer, ao norte, segundo estudo publicado em 2023 na revista Physics of the Earth and Planetary Interiors. Os geólogos chamam o conjunto de magmatismo Penatecaua. A extinção do fim do Triássico eliminou entre 75% e 85% das espécies, perda comparável à do fim do Cretáceo.

O estudo não faz previsões. Na introdução, os autores lembram que o aquecimento rápido e o aumento do CO2 na atmosfera estão entre os mecanismos de morte apontados para as extinções do passado, ao lado da falta de oxigênio e da acidificação dos oceanos. Myers defende que os próximos trabalhos mirem justamente as passagens entre estados. “Pesquisas futuras devem se concentrar nas transições entre as caixas de haggis, para ajudar a entender a natureza do estresse adicional que elas impõem à biosfera”, afirma. A pesquisadora também ressalta a importância de continuar estudando as mudanças ambientais em curso e o que elas podem significar para os ecossistemas atuais.

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