Variation in stomatal numbers of Glossopteris leaves from the Lower Permian of Paraná Basin, Brazil

Abstract

-The stomatal density and index in compressed leaves of Glossopteris communis from two different roof shales from the Lower Permian in Paraná Basin, Brazil (Western Gondwana) have been investigated to test the possible relationship with modeled global changes in atmospheric CO 2 during the Phanerozoic. The obtained parameters show that the genus Glossopteris from the Cool Temperate biome can be used as CO 2 -proxy, despite the impossibility of being compared with living relatives or equivalents. When confronted with already published data for the Tropical Summer Wet biome, the present results confirm the detection of low levels of atmospheric CO 2 during the Early Permian, as predicted by the modeled curve. Nevertheless, the lower stomatal numbers detected at the climax of the coal interval (Faxinal Coalfield, Sakmarian) when compared to the higher ones obtained in leaves from a younger interval (Figueira Coalfield, Artinskian) could be attributed to temporarily high levels of atmospheric CO 2 . Therefore, the occurrence of an extensive peat generating event at the southern part of the basin and subsequent greenhouse gases emissions from this environment may have been enough to reverse regionally and temporarily the reduction trend in atmospheric CO 2 . Additionally, the Faxinal flora is preserved in a tonstein layer, which is a record of volcanic activity that could also cause a rise in atmospheric CO 2 . During the Artinskian, the scarce generation of peat mires, as revealed by the occurrence of thin and discontinuous coal layers, and the lack of volcanism evidence would be insufficient to affect the general low CO 2 trend.Key words: paleo-CO 2 proxy, pteridosperms, fossil cuticles, Rio Bonito Formation, peat-forming floras, Gondwana.RESUMO -Frequências estomáticas foram calculadas em cutículas de Glossopteris communis, procedentes de dois afloramentos do Permiano Inferior na bacia do Paraná, com o objetivo de relacioná-las com variações na concentração atmosférica de CO 2 modeladas para o Fanerozoico. Os resultados indicam que as glossopterídeas do bioma Temperado Frio podem ser utilizadas como equivalentes climáticos para inferência de níveis de CO 2 paleoatmosférico, apesar da impossibilidade de estabelecer um equivalente ecológico atual. Quando confrontados com dados obtidos para o bioma Tropical de Verão Úmido, os resultados aqui apresentados confirmam a detecção de baixos níveis de CO 2 na atmosfera durante o período, de acordo com o modelamento da curva. Porém, as frequências estomáticas mais baixas detectadas no clímax do intervalo formador de carvão (jazida de Faxinal, Sakmariano), quando comparadas às frequências mais altas obtidas nas folhas de intervalo mais jovem (jazida de Figueira, Artinskiano), poderiam ser atribuídas a níveis temporariamente altos de CO 2 na atmosfera. A ocorrência de extenso evento gerador de turfa na parte sul da bacia, com a consequente emissão de gases-estufa deste ambiente, poderia ter sido suficiente para reverter a tendência de queda de CO 2 atmosférico em âmbi...

Charcoalified logs as evidence of hypautochthonous/autochthonous wildfire events in a peat-forming environment from the Permian of southern Paraná Basin (Brazil)

“…Tonstein samples were collected between 1984 and 2009 (Boardman et al, 2012;Degani-Schmidt et al, 2011;Guerra-Sommer, 1992;Jasper et al, 2011b;Simas et al, 2012). Slabs were removed from the coal seam with pickaxe or hammer and chisel.…”

“…In spite of the occurrence of paleosols at the base of the coal seam, stems in growth position have not been found. The presence of cordaitalean plants and the dominance of glossopterid leaves occurring in horizontal layers occasionally still attached to short shoots with well-preserved epidermal patterns (Degani-Schmidt et al, 2011;Guerra-Sommer, 1992) point to a forested association (Simas et al, 2013).…”

Registro de Cutículas com Estômatos em Associação Palinológica da Formação Itapecuru (Albiano), Bacia do Parnaíba, Brasil

“…As células subsidiárias são poligonais, sub-retangulares, subquadrangulares ou subtriangulares e algumas dessas são compartilhadas pelos padrões estomáticos adjacentes (Figuras 3J; 3L; 4A; 4D; 4J). Schmidt et al (2011) documentaram compartilhamento semelhante em espécimes de cutículas fósseis procedentes de rochas do Permiano inferior da Bacia do Paraná.…”

“…Como exemplo, citam-se os estudos de cutículas de compressões carbonificadas de Glossopteridales do Gondwana brasileiro, cujos padrões foram usados para a identificação de gêneros dessa categoria de plantas (Klippel & Guerra-Sommer, 1984). Schmidt et al (2011) compararam as frequências estomáticas de folhas compressivas de rochas eopermianas da Bacia do Paraná e relacionaram os dados com a variação na concentração de CO 2 da paleoatmosfera.…”

Paleobotânica: o que os fósseis vegetais revelam?

“…Isso porque além de serem sensíveis às modificações climáticas em escala continental (15), algumas estruturas morfo-anatômicas específicas evidenciam mecanismos de sobrevivência em diferentes condições de umidade, incidência solar, temperatura, entre outros. A densidade de estômatos presentes na superfície foliar, por exemplo, é utilizada para inferir mudanças nas concentrações atmosféricas de CO 2 em diferentes períodos geológicos (16). Ou, a ocorrência de paleoincêndios, que também fica marcada no registro fóssil vegetal, por ser importante indicadora das mudanças climáticas ocorridas no passado (17), tem sido ferramenta para proposições relacionadas às alterações nos níveis de oxigênio atmosférico global (18) ao longo da história da Terra.…”