Orientadores: Fresia Soledad Ricardi Torres Branco, Marcelo Adorna Fernandes

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências

Resumo: Dinossauros e demais avemetatarsálios compreendem um dos grupos de tetrápodes de maior sucesso. Eles são um ótimo modelo para estudar extremos evolutivos e como a vida reagiu a mudanças ambientais extremas os últimos 233 milhões de anos. Uma destas adaptações nos dinossauros saurísquios e...

Resumo: Dinossauros e demais avemetatarsálios compreendem um dos grupos de tetrápodes de maior sucesso. Eles são um ótimo modelo para estudar extremos evolutivos e como a vida reagiu a mudanças ambientais extremas os últimos 233 milhões de anos. Uma destas adaptações nos dinossauros saurísquios e nos pterossauros foi a Pneumatização do Esqueleto Pós-craniano (PSP), relacionada a um desenvolvido Sistema Respiratório semelhante aos sacos aéreos presentes nas aves. Divertículas projetam-se dos pulmões, resultando em um sofisticado sistema de refrigeração, com bastante disponibilidade de oxigênio no sangue. Isto resultou em uma vantagem evolutiva do grupo, permitindo-lhes suportar elevadas temperaturas imperantes no interior dos supercontinentes e, também, a manter o metabolismo acelerado. Contudo, por décadas permaneceu um enigma se a PSP teria surgido no ancestral comum dos avemetatarsálios, ou se pode ter surgido independentemente em diferentes grupos de dinossauros e pterossauros. Nos dinossauros, evidência de PSP não-ambígua está restrita aos Saurischia. Contudo, ainda não está elucidado até quão amplo filogeneticamente e o quão na base deste grupo ocorre a presença de PSP. Isto, porque, em organismos basais e distantes em relação aos Saurischia cretáceos, o registro da PSP não-ambígua é questionável nos fósseis, com base em observações macroscópicas. Este projeto almeja contribuir com esta temática em duas frentes de atuação. Primeiramente, busca avaliar as origens do sistema de sacos aéreos através do estudo de tecidos fossilizados (paleohistologia). Segundo, também aspira desenvolver um método mais robusto para identificação de traços destas divertículas em lâminas delgadas. Procurou-se por evidência de uma arquitetura trabecular óssea compatível com a presença não ambígua de sacos aéreos invasores do esqueleto. Para tal, utilizou-se microtomografia computadorizada para avaliar traços de divertículas pulmonares em fósseis de dinossauros iniciais do Triássico Superior da Bacia do Paraná. Paralelamente, foram avaliadas lâminas histológicas de diversos dinossauros, e um pterossauro, provenientes de diversas unidades do Cretáceo brasileiro. Os resultados deste projeto contribuem substancialmente para a resolução de um antigo enigma sobre a evolução, ao encontrar evidências para a ausência de sacos aéreos invasivos nos dinossauros mais antigos, do Carniano. Nesta tese também se apresenta a evidência mais cronologicamente antiga, e filogeneticamente inicial, de PSP não-ambígua, em um sauropodomorfo do início do Noriano. Portanto, nossos dados sugerem o fim da hipótese da homologia dos sacos aéreos invasivos e propõe múltiplas origens para a PSP em Avemetatarsalia, bem como apresenta a evolução gradual da pneumatização inicial em Sauropodomorpha. As lâminas delgadas, por outro lado, forneceram dados robustos para se estabelecer um método sólido para se diferenciar diferentes traços de tecidos moles no tecido ósseo, facilitando, objetivamente, a replicação destas análises em outros materiais ao redor do mundo

Abstract: Dinosaurs and other avemetatarsalians comprise one of the most successful groups of tetrapods. They are a great model for studying evolutionary extremes and how life reacted to the changing environments over the last 233 million years. One of these adaptations in saurischian dinosaurs and...

Abstract: Dinosaurs and other avemetatarsalians comprise one of the most successful groups of tetrapods. They are a great model for studying evolutionary extremes and how life reacted to the changing environments over the last 233 million years. One of these adaptations in saurischian dinosaurs and pterosaurs was the Pneumatization of the Postcranial Skeleton (PSP), related to an evolved Respiratory System similar to the air sacs present in birds. Diverticula protrude from the lungs, resulting in a sophisticated refrigeration system, with plenty of oxygen available in the blood. This resulted in an evolutionary advantage for the group, allowing them to withstand the high temperatures prevailing within the supercontinents, and also to maintain an accelerated metabolism. However, it is still an enigma whether PSP arose in the common ancestor of the avemetatarsalians, or if it may have emerged independently in different groups of dinosaurs and pterosaurs. In dinosaurs, evidence of non-ambiguous PSP is restricted to the Saurischia. However, it is not yet elucidated how phylogenetically broad and at the base of this group the presence of PSP occurs. This is because in organisms that are basal and distant from the Cretaceous Saurischia, the record of non-ambiguous PSP is questionable in fossils based on macroscopic observations. This project aims to contribute to this theme on two fronts. First, it seeks to evaluate the origins of the air sac system through the study of fossilized tissues (paleohistology). Second, it also aspires to develop a more robust method for identifying traces of these diverticula on thin sections. I searched for evidence of a trabecular bone architecture compatible with the non-ambiguous presence of invasive skeletal air sacs. To this end, computed microtomography was used to evaluate traces of pulmonary diverticula in early dinosaurs from the Upper Triassic of the Paraná Basin. Parallelly, I evaluated histological thin sections from several dinosaurs, and one pterosaur, from many units of the Brazilian Cretaceous. The results of this project contribute substantially to the resolution of an old enigma about evolution, by finding evidence for the absence of invasive air sacs in the oldest dinosaurs, from the Carnian. This thesis also presents the chronologically oldest, and phylogenetically earliest, evidence for a non-ambiguous PSP in an early Norian sauropodomorph. Therefore, our data suggests the end of the homology hypothesis for invasive air sacs and proposes multiple origins for PSP in Avemetatarsalia, as well as presents the gradual evolution of early pneumatization in Sauropodomorpha. The thin sections, on the other hand, provided robust data to establish a better method to differentiate different soft tissue traces in bone tissue, objectively facilitating the replication of these analyses in other materials around the world

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