Universidade Federal do Rio Grande do Norte Centro de Ciências Exatas e da Terra Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica DISSERTAÇÃO DE MESTRADO Associações de Foraminíferos e Padrões Sedimentares da Plataforma Externa do Rio Grande do Norte, NE-Brasil Autora: Allany de Paula Uchôa Andrade Orientadora: Dra. Patrícia Pinheiro Beck Eichler (PPGG/UFRN) Co-Orientador: Dr. Moab Praxedes Gomes (PPGG/UFRN) Dissertação nº 218 / PPGG Natal-RN, dezembro de 2018. Universidade Federal do Rio Grande do Norte Centro de Ciências Exatas e da Terra Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica Associações de Foraminíferos e Padrões Sedimentares da Plataforma Externa do Rio Grande do Norte, NE-Brasil Autora: Allany de Paula Uchôa Andrade Dissertação de Mestrado apresentada em 13 de dezembro de 2018, ao . Programa de Pós Graduação em Geodinâmica e Geofísica – PPGG da Universidade Federal do Rio Grande do Norte – UFRN, para obtenção do título de Mestre em Geodinâmica e Geofísica, com área de concentração em Geodinâmica. Comissão Examinadora: Prof. Dr. Narendra Kumar Srivastava (DG/UFRN) Profa. Dra. Patrícia Pinheiro Beck Eichler (DG/PPGG/UFRN) Prof. Dr. Werner Farkatt Tabosa (UNI/UnP) Dedico aos meus pais, Alberto Andrade e Maria de Fátima Uchôa, que são acima de tudo, meus maiores amigos. “Coragem, coragem, se o que você quer é aquilo que pensa e faz. Coragem, coragem, eu sei que você pode mais!” (Por Quem Os Sinos Dobram - Raul Seixas) SUMÁRIO Agradecimentos..................................................................................................................i Resumo..............................................................................................................................ii Abstract............................................................................................................................iii CAPÍTULO 1 – Introdução ..............................................................................................1 1.1- Apresentação..................................................................................................2 1.2- Objetivos ..................................................................................................4 1.3- Localização.....................................................................................................5 1.4- Caracterização da Área de Estudo..................................................................6 1.4-1. Plataforma Continental Norte do Rio Grande do Norte..................6 1.4-2. Parâmetros Meteorológicos e Oceanográficos..............................12 1.4-3. Ondas e Correntes Marinhas..........................................................13 1.4-4. Marés ............................................................................................13 CAPÍTULO 2 – Revisão Sobre o Tema.........................................................................14 2.1- Introdução.........................................................................................15 2.2- Plataformas Mistas............................................................................15 2.3- Sedimentação Carbonática Plataformal............................................17 2.4- Aplicação de Foraminíferos como bioindicadores em ambientes plataformais..............................................................................................18 2.4-1. Relação entre Abióticos e Foraminíferos..........................19 2.5- Principais ocorrências na plataforma continental do Nordeste do Brasil........................................................................................................20 CAPÍTULO 3- Materiais e Métodos...............................................................................24 3.1- Processamento do Material Biológico..........................................................27 3.2- Processamento do Material Sedimentológico..............................................28 3.2-1 Análise granulométrica...............................................................................30 3.2-2 Análise do Teor de Carbonato (CaCO3) ....................................................31 3.2-3 Análise do Teor de Matéria Orgânica........................................................32 3.3- Softwares utilizados......................................................................................33 3.3-1 ArcGis 10.3.....................................................................................35 3.3-2 Métodos Estatísticos.......................................................................35 CAPÍTULO 4 – Resultados............................................................................................38 4.1- Dados sedimentológicos...............................................................................39 4.2- Dados bióticos (foraminíferos) ....................................................................45 4.2-1 Descrição Qualitativa dos Foraminíferos.......................................45 4.2-2 Descrição Quantitativa dos Foraminíferos.....................................49 4.2-2-1 Análises Univariadas – índices ecológicos (Dominância, Diversidade e Equitividade) ........................................................49 4.2-2-2 Análises Multivariadas....................................................51 4.2-2-2-1 MDS.................................................................51 4.2-2-2-2 Cluster..............................................................52 4.2-2-2-3 PCA..................................................................53 4.2-2-2-4 Best...................................................................54 CAPÍTULO 5 – Discussões.............................................................................................60 CAPÍTULO 6 – Conclusões............................................................................................66 7- REFREÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................68 ANEXOS ........................................................................................................................84 ANEXO 1 – Tabela contendo a descrição das amostras coletadas.................................85 ANEXO 2 – Tabela contendo a frequência absoluta dos foraminíferos.........................90 ANEXO 3 – Quadro com índices ecológicos na qual estão representados o número de espécies (S), número de estações (N), equitatividade (J’), diversidade (H’) e dominância (Lâmbda) da área. Os valores destacados em cores amarelas e azuis mostram a alta correlação da Equitatividade e Diversidade de espécies diferentes.................................93 ANEXO 4 – ARTIGO - Associações de Foraminíferos e Padrões Sedimentares da Plataforma Externa do Rio Grande do Norte, NE-Brasil................................................96 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 – Porções plataformais, média e externa, da plataforma equatorial adjacente ao litoral do RN. A área para o presente estudo está localizada entre os vales incisos Piranhas-Açu e Apodi-Mossoró. Fonte: Gomes & Vital, 2010.........................................3 Figura 2 – Mapa de localização da área de estudo com os dados de batimetria (linhas pretas) ...............................................................................................................................6 Figura 3 – Carta sedimentológica da plataforma continental brasileira, entre São Bento do Norte e Porto do Mangue (NE do Brasil) (Modificado de Vital et al, 2008). .............8 Figura 4 – Mapeamento faciológico sedimentar da plataforma continental, focando a região de estudo (Modificado de Gomes et al, 2015) .......................................................9 Figura 5 – Fácies sedimentares interpretadas por Nascimento et al., 2018 (modificado)......................................................................................................................9 Figura 6 – Registro fotográfico submerso do Campo de Recifes do Açu, próximo ao Paleovale do Rio Açu (Nascimento Silva et al., 2018). 1) Cascalho bioclástico, margem Leste do Paleovale; 2) Areia bioclástica com grânulos; 3) Areia bioclástica com ondulações no destaque, em direções NNW-SSE, indicando fluxo de correntes inferiores; 4) Próximo a margem Oeste do Paleovale, jardim de macroalgas verdes (Halimeda), em areia siliciclástica; 5) Topo de recife com formas globosas revestidos por algas finas com cristas recifais indicando orientações de NW-SE, na margem ocidental do Paleovale; 6) Flanco de recifes, próximos a margem oriental do Paleovale. .........................................................................................................................................12 Figura 7 – Exemplo de processos de mistura de sedimentos proposto por Mount (1984), para formação de plataformas mistas (modificado). ......................................................16 Figura 8 – Produção anual (em milhões de toneladas) de carbonato de cálcio provindas de regiões recifais e ricas em foraminíferos simbiontes, em plataformas rasas com profundidades entre 0 e 30 m (Modificado de Langer, 2008). .......................................18 Figura 9 - Principais ocorrências bentônicas identificadas no Vale do Açu (Retirado de Gomes et al, 2015). .........................................................................................................22 Figura 10 - Espécies simbióticas identificadas por Moura et al. (2016). 1- Aphistegina gibbosa, 2- Amphisorus hemprichii, 3- Archaias angulatus, 5- Heterostegina depressa, 4- Borelis schlumbergeli, 6- Peneroplis carinatus, 7- Laevipeneroplis proteus. ............23 Figura 11 – Coleta de dados sedimentares do fundo marinho a bordo do navio Manhães, juntamente com a coleta de outras variáveis abióticas, com utilização do CTD (aparelho de cor laranja, canto inferior esquerdo). .........................................................................26 Figura 12 – Retirada dos sedimentos do fundo marinho e acondicionamento em sacos e potes plásticos, ainda a bordo do navio Manhães............................................................26 Figura 13 – Fluxograma esquemático das etapas metodológicas, preparando amostragens do material biótico e abiótico paralelamente, até a confecção do produto final, a Dissertação. ........................................................................................................27 Figura 14 - Sequência de peneiras de 8,0 mm, 4,00 mm, 2,00 mm, 1,00 mm 0,500 mm, 0,250 mm, 0,125 mm, 0,0063 mm e a PAN em um agitador de peneiras............................................................................................................................31 Figura 15 – Esquema ilustrando a preparação das amostras para o teor de CaCO3.......32 Figura 16 – As amostras para pesagem do teor de matéria orgânica em cadinhos na Mufla...............................................................................................................................33 Figura 17 – Etapa laboratorial, na qual incluiu separação dos foraminíferos após triagem, através da lupa petrográfica, em uma lâmina de fundo preto (ao lado do pincel). As amostras após seu quarteamento foram separadas em sacos plásticos para a obtenção desses dados. Nas lâminas menores foram colados pelo menos 100 indivíduos de mesma ou diferentes espécies, para posteriormente a contagem absoluta dos espécimes. No detalhe acima, uma lâmina como exemplo de distribuição dos foraminíferos..........37 Figuras 18 e 19 – Padrões de distribuição similares dos teores de matéria orgânica e carbonato de cálcio. ........................................................................................................40 Figura 20 – Distribuição da fração Cascalho, ao longo da área de estudo. O teor de Cascalho foi aqui estabelecido como a soma das frações Areia Muito Grossa e Grânulo............................................................................................................................42 Figura 21 – Fácies principais identificadas no presente estudo. As Fácies Carbonáticas são compostas pelas Fácies Areia Bioclástica, Cascalho Bioclástico; as Fácies Mistas, Areias Biosiliciclásticas e Cascalho Biosiliciclástico; e as Fácies Siliciclásticas são compostas por Areias Siliciclásticas e Cascalho Siliciclástico.......................................43 Figura 22 – Definição das Subfácies Sedimentares. Granulometria e teor de Carbonato de Cálcio foram utilizados como principais critérios de identificação. A nomenclatura foi baseada no modelo proposto por Dias (1996), Freire et al (1997), modificado por Vital et al (2005), por ser o mais aplicado ao modelo de sedimentação plataformal brasileira..........................................................................................................................44 Figura 23 – Fluxograma sumarizando a separação das fácies e subfácies sedimentares associadas, identificadas na área de estudo. Fácies Carbonáticas: Areia Bioclástica – Areia Bioclástica com Cascalho; Areia Bioclástica Lamosa com Cascalho; Areia Bioclástica com Nódulos ou Conchas; Areia Bioclástica Grossa a Muito Grossa. Cascalho Bioclástico – Cascalho Bioclástico Areno Lamoso; Cascalho Bioclástico Arenoso. Fácies Mistas: Areia Biossiliciclástica – Areia Biossiliciclástica Lamosa com Cascalho; Areia Biossiliciclástica Fina a Muito Fina. Cascalho Biossiliciclástico – Cascalho Biossiliciclástico Arenoso. Fácies Siliciclásticas: Areia Siliciclástica – Areia Média Siliciclástica; Areia Siliciclástica com Cascalho; Areia Siliciclástica Fina a Muito Fina. Cascalho Siliciclástico – Cascalho Siliciclástico Arenoso. ........................45 Figura 24 – Algumas ocorrências de foraminíferos reconhecidas através da lupa. 1- Amphistegina gibbosa; 2- Amphisorus hemprichii; 3- Archaias angulatus; 4- Borelis melo; 5- Heterostegina depressa; 6- Peneroplis carinatus; 7- Laevipeneroplis proteus.............................................................................................................................47 Figura 25 – Buccella peruviana, importante bioindicador de águas frias (Eichler et al., 2012), reconhecida através do MEV.. ............................................................................47 Figura 26 – Principais foraminíferos observados na amostra AR–161 (MEV), bentônicos: a) Quinqueloculina lamarckiana b) Amphistegina gibbosa c) Elphidium sp. d) Amphisorus hemprichii e) Buccella peruviana f) Peneroplis sp. g) Uvigerinella obesa h) Textularia sp. i) Spiroloculina sp. j) Trochammina inflata l) Oolina sp. m) Triloculina sp. ................................................................................................................48 Figura 27 – Grupos de estações analisados através do MDS. ........................................52 Figura 28 – Grupos de estações formados a partir da análise do Cluster. ......................53 Figura 29 – Gráfico de análise de PCA de acordo com os valores de PC1 e PC2. ........55 Figura 30 - Distribuição de seis espécies de foraminíferos. A) Quinqueloculina lamarckiana; (B) Quinqueloculina patagonica; (C) Textularia sp. (D) Pyrgo sp. E) Globigerina rubra (F) Ammonia tepida. Notar pelos mapas de distribuição de A) Q. lamarckiana e B) Q. patagônica, bem como através das análises multivariadas em MDS que tais espécies são concorrentes, ou seja, onde uma espécie predomina, a outra tende a reduzir sua distribuição. ..................................................................................................57 Figura 31 - Distribuição de seis espécies de foraminíferos. (A) Amphisorus hemprichii (B) Amphistegina gibbosa (C) Peneroplis pertussus; (D) Peneroplis carinatus; (E) Buccella peruviana (F) Peneroplis sp. Para Amphisorus hemprichii a ocorrência é restrita na área da pesquisa; a abundância de Amphistegina gibbosa ocorre tanto nas fácies siliciclásticas como nas fácies carbonáticas, devido a sua concha, que sendo robusta supostamente de ambientes de alta energia; a abundância de Buccella peruviana evidencia padrão de abundância nas porções mais distais, indicando provável área de ressurgência. ...................................................................................................................58 Figura 32 - Análise MDS 1: Distribuição da espécie Quinqueloculina lamarckiana. .........................................................................................................................................59 Figura 33 - Análise MDS 2: Distribuição da espécie Quinqueloculina patagonica. .........................................................................................................................................59 ÍNDICE DE TABELAS Tabela 1 – Classificação granulométrica seguindo o modelo de Wentworth (1922) apud Suguio (1973). ................................................................................................................29 Tabela 2 – Modelo de classificação dos sedimentos do fundo marinho, segundo Freire et al. (1997). .......................................................................................................................34 Tabela 3 – Modelo de classificação dos sedimentos marinhos, de Freire et al. (1997), modificado por Vital et al. (2005). .................................................................................34 Tabela 4 – Modelo de classificação de sedimentos do fundo marinho de Dias (1996), modificado de Larsonnier (1977). ..................................................................................35 Tabela 5 – Fácies principais e subfácies reconhecidas, seguindo modelo proposto por Dias (1996), modificado por Vital et al (2008). A definição das Fácies Sedimentares principais se baseou essencialmente no teor de Carbonato de Cálcio (CaCO3). O teor de Matéria Orgânica Total (MOT) foi acrescentado a Tabela a nível informativo, e não influenciou na definição das fácies. ................................................................................41 Tabela 6 – Quadro gerado pelo PCA, destacando a boa variação cumulativa de PC2 (em negrito). ...........................................................................................................................54 Tabela 7 – Valores de PC1 e PC2 para as variáveis utilizadas. ......................................54 AGRADECIMENTOS Agradeço acima de tudo a Deus, que melhor compreende e dá forças a este ser humano tão falho que sou. Em seguida, com a mais absoluta certeza, aos meus pais, Alberto Andrade e Fátima Uchôa, meus melhores amigos, minhas almas gêmeas. Agradeço a Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), em especial ao Programa de Pós Graduação em Geodinâmica e Geofísica (PPGG), ao Laboratório de Geologia e Geofísica Marinha e Monitoramento Ambiental (GGEMMA), e a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), por me proporcionarem o suporte acadêmico e material, espaço físico, a oportunidade de integrar sua Equipe Multidisciplinar, pelo aprendizado e pela concessão da bolsa. Serei sempre grata pela orientação, ensinamentos, apoio, compreensão, amizade, e toda sabedoria que me foi transmitida, através dos meus orientadores, Dra. Patrícia Pinheiro Beck Eichler e Dr. Moab Praxedes Gomes. Agradeço aos Professores, pois sem eles, seria impossível prosseguir na jornada do conhecimento. Minha eterna gratidão a vocês, Moab Gomes, Patrícia Eichler, Narendra Srivastava, Marcela Marques, Francisco Hilário, Vanildo Pereira, Francisco Oliveira, Paulo Roberto Cordeiro e Helenice Vital. Agradeço aos amigos e colegas que me apoiaram, seguraram minha mão, ajudando-me a levantar e seguir, direta ou indiretamente, nessa jornada. Agradeço muito pela paciência, compreensão e apoio dos meus colegas-amigos de trabalho do Núcleo de Parques Eólicos e Solares do Instituto de Desenvolvimento Sustentável e Meio Ambiente (NUPE / IDEMA). E agradeço sempre por ter meus dois gatinhos de estimação, adotados e muito carinhosos. Meus anjinhos de pelos, que não saíram do meu lado, literalmente, até concluir meu trabalho. i Resumo Foraminíferos tem contribuído na investigação de processos de sedimentação, produtividade carbonática, qualidade da água, nutrientes e saúde ambiental de ambientes plataformais. Nesse estudo, utilizou-se associações de foraminíferos para compreender a influência de nutrientes e fatores abióticos que controlam a produção carbonática na cobertura sedimentar recente da plataforma externa do Rio Grande do Norte, na região dos Recifes do Açu. Análises granulométricas, de teores de CaCO3 e de matéria orgânica permitiram o reconhecimento de quatorze fácies sedimentares. Dados biológicos quantitativos e qualitativos foram utilizados nas análises estatísticas univariadas e multivariadas. A presença de espécie de foraminífero planctónico Globigerina rubra, e das espécies bentônicos Quinqueloculina patagonica e Peneroplis pertussus está relacionada à intrusão de correntes oceânicas sobre a quebra da plataforma. Além disso, a presença de Buccella peruviana, se correlaciona aos altos teores de CaCO3 e matéria orgânica. Observou-se que a diversidade de organismos simbiontes se relaciona à produção carbonática e ao ambiente plataformal pristino. As espécies de foraminíferos supracitadas indicam a ocorrência de fenômenos oceânicos sob a influência do Giro Tropical e ressurgência. Palavras-chave: foraminíferos; diversidade; dominância; recifes; ressurgência; ecótono ii Abstract Foraminifera as tools have contributed to the investigation of sedimentary processes, carbonate productivity, water quality, nutrient intakes and environmental health of continental shelves. Here we show how foraminiferal associations are influenced by nutrients and abiotic factors that control the carbonate production in the modern outer shelf of Rio Grande do Norte, in the region of Açu Reefs. Granulometric analysis, CaCO3 and organic matter content allowed us to identify six sedimentary facies. Quantitative and qualitative biologic data were used on the univariate and multivariate statistical analyzes. The presence of the planktonic foraminiferal species Globigerina rubra, and the benthic species Quinqueloculina patagonica, and Peneroplis pertussus is related to the intrusion of ocean currents over the shelf break. The presence of Buccella peruviana is correlated with high CaCO3 and organic matter contents. It was observed that the diversity of symbiotic organisms is related to carbonate production and the pristine shelf environment. These foraminiferal species indicate the occurrence of oceanic phenomena under the influence of Tropical Gyre and resurgence. Keywords: foraminifera; diversity; dominance; reefs; upwelling; ecotone iii Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO 1 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO 1.1- Apresentação A cobertura sedimentar atual da plataforma continental reflete a natureza predominante de sua composição, siliciclástica ou carbonática, origem, autóctone ou alóctone, e a ação de transporte e retrabalhamento, promovida pela atividade hidrodinâmica, como ondas, marés e correntes (Ponzi, 2004). A ausência ou um baixo aporte siliciclástico, águas com temperaturas mornas e ampla zona fótica favoreceram a formação dos maiores sistemas encontrados hoje como Bahamas, Caribe, Yucatán, Golfo Arábico, Austrália Ocidental, Indonésia, que possuem extensas plataformas carbonáticas ou plataformas mistas (Langer et al, 1997, Langer & Hattinton, 2000; Langer, 2008) com o desenvolvimento de extensos campos de recifes, como por exemplo, a Grande Barreira de Corais na Austrália, em especial sua porção Norte, a ilha Raine Reef (curiosamente o substrato recente é composto predominantemente por foraminíferos, segundo Dawson et al, 2012). Dentro desse contexto, a Plataforma Equatorial Brasileira, adjacente ao Estado do Rio Grande do Norte representa um modelo típico de plataforma mista siliciclática- carbonática, com aumento significativo de coberturas carbonáticas costa afora. Essa plataforma possui uma extensão de 43 km da linha de costa até a quebra da plataforma (Gomes, et al, 2016), e devido a sua distribuição sedimentar e geomorfológica, pode ser dividida em três seguimentos (Vital et al, 2008, Gomes & Vital, 2010, Gomes et al, 2014, Gomes et al., 2015, Gomes et. al, 2016): 1) Plataforma interna, essencialmente siliciclástica, com 24 km de comprimento, em profundidades de 0 a 15 m; 2) Plataforma média, de sedimentação mista, com 10 km de extensão, de 15 a 30 m de profundidade, e; 3) Plataforma externa, predominantemente carbonática, onde ocorrem os Recifes do Açu (Nascimento Silva et al, 2018), possuindo em torno de 8 km de extensão, até a quebra 2 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado plataformal, em profundidades variando de 25 a 70 m, que é onde a área de estudo está inserida (Figura 1). As profundidades variam, principalmente nas porções média e externa, onde ocorrem as escavações mais profundas feitas pelos vales incisos dos rios Apodi-Mossoró e Piranhas-Açu, e essencialmente na externa ocorrem, também, os cânions submarinos (Almeida et al., 2015). Tais feições geomorfológicas são determinantes para o transporte e distribuição dos sedimentos ao longo da plataforma. A dinâmica sedimentar somada à morfologia plataformal, que por sua vez foi moldada através de variações eustáticas do nível do mar ocorridas entre o Pleistoceno-Holoceno, reativações de falhas mesozoicas durante o Cenozóico, processos hidrodinâmicos e sedimentares recentes, são fatores que contribuem de forma direta para o equilíbrio biológico do ecossistema marinho nessa porção. Figura 1 – Porções plataformais, média e externa, da plataforma equatorial adjacente ao litoral do RN. A área para o presente estudo está localizada entre os vales incisos Piranhas-Açu e Apodi-Mossoró. Fonte: Gomes & Vital, 2010. A plataforma externa possui até então alguns estudos, principalmente voltados para a evolução plataforma no Neógeno com enfoque morfo-estratigráfico (Gomes et al, 2014; 2015; 2016; Nascimento Silva et al, 2018). Entretanto, pouco se sabe sobre o processo de sedimentação carbonática, mistura de sedimentos e fatores ambientais primários que condicionam a produção de sedimentos carbonáticos nesse ambiente de transição entre águas rasas e águas profundas. No entanto há diversos estudos em plataformas externas de ambientes tropicais que mostram, por meio de bioindicadores, que a resposta da 3 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado saúde/qualidade dos habitats, especialmente recifais, está diretamente relacionada com as características dos sedimentos carbonáticos (como, por exemplo, Ghiold & Enos, 1982; Linton & Warner, 2003; Batista et al, 2007; Schueth & Frank, 2008; Beaman et al, 2008; Araújo & Machado, 2008; Cooper et al, 2009; Barbosa et al, 2009; Dawson et al, 2012, Browne et al, 2012; Reymond et al, 2012; Guedes et al, 2015). Esse tipo de estudo ambiental usando foraminíferos como biondicadores ambientais, fornece informações a respeito da dinâmica marinha, da sedimentação carbonática, condicionada pela salinidade, temperatura, entre outras variáveis abióticas, que refletem à qualidade das águas do ecossistema. Estes próprios organismos são constituintes significativos dos sedimentos carbonáticos de plataformal, porque além de possuírem ampla distribuição geográfica, abundância de espécies na natureza, suas carapaças ou tecas são bastante sensíveis – e adaptáveis – ao meio onde vivem, e quando mortos, depositam e se somam ao substrato marinho para a produção carbonática (Ribeiro- Hessel, 1982; Vilela, 2000). Devido à tamanha sensibilidade ao ambiente, às tecas de foraminíferos oportunistas e simbiontes indicam diretamente a qualidade de um determinado ambiente. Para a análise de assembleias de foraminíferos utiliza-se de variáveis ecológicas estatísticas, tais como Dominância versus Diversidade, que diretamente indicam a situação da “saúde” do meio ambiente, e serão assuntos abordados pela presente pesquisa. 1.2- Objetivos O presente trabalho tem como objetivo avaliar a dinâmica e distribuição sedimentar e biótica da plataforma externa adjacente à área próxima a sua quebra, início do talude, na porção entre os vales incisos Piranhas-Açu e Apodi-Mossoró. Tais informaçãoes foram obtidas pelos sedimentos e foraminíferos coletados na interface sedimento-água. Através do estudo da granulometria e dinâmica populacional bentônica e planctônica dos foraminíferos, foram evidenciadas correlações na formação carbonática, e distribuição de nutrientes marinhos. Amostras sedimentares de superfícies que foram coletadas próximas a antigos recifes de corais entre os vales incisos Piranhas-Açu e Apodi-Mossoró, e foram caracterizadas pela granulometria, teores de carbonato de cálcio e matéria orgânica, e assembleias de foraminíferos. A perspectiva ambiental e oceanográfica foi correlacionada com a distribuição das fácies sedimentares nos termos de retrabalhamento dos sedimentos 4 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado para o desenvolvimento de plataformas de sedimentação mistas carbonática-siliciclástica, e mais especificamente, para identificar condições atuais para produção de carbonato de cálcio associado aos foraminíferos da plataforma, avaliando também a possibilidade de ressurgência, determinantes para avaliação da qualidade ambiental e dinâmica sedimentar na plataforma. Diante do contexto acima descrito, os objetivos específicos da dissertação se voltaram a responder as seguintes questões: ➔ O que as assembleias de foraminíferos podem fornecer como informações a respeito das condições oceanográficas na porção externa plataformal? ➔ Há correlações pertinentes entre fatores abióticos e bióticos? Ou seja, respectivamente, dados de temperatura, salinidade, teores de matéria orgânica, carbonato de cálcio, tamanho dos grãos, possuem relação direta com os bioindicadores? ➔ E essas correlações refletem na dinâmica, saúde do ecossistema e sedimentação carbonática? O ambiente atual é favorável para a produção carbonática? 1.3- Localização A área estudada se encontra na região da plataforma continental adjacente a Bacia Potiguar em sua porção imersa, a uma distância da costa cerca de 40 km, no litoral de Ma- cau-RN, e cerca de 30 km de Areia Branca-RN (Figura 2). A região de levantamento de dados possui aproximadamente 4,5 km de largura por 22 km de extensão, com uma área de 96,5 km². A profundidade a área estudada está limitada entre as isóbatas de 16 m e 68 m. As estações de coleta para o material sedimentológico localizam-se na porção externa da plataforma, região na qual se encontra entre os vales incisos do Rio Piranhas-Açu e do Rio Apodi-Mossoró, bem como se localizam próximos a recifes de corais. 5 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 2 – Mapa de localização da área de estudo com os dados de batimetria (linhas pretas). 1.4- Caracterização da Área de Estudo 1.4-1 Plataforma Continental Norte do Rio Grande do Norte A Bacia Potiguar está localizada no Nordeste brasileiro, estando inclusa no Estado do Rio Grande do Norte e parte do Estado do Ceará. Segundo Pessoa Neto (2003) a im- plantação sedimentar na parte atual submersa da Bacia Potiguar teve seu início no Neo- campaniano assim permanecendo até os dias atuais, com a deposição contínua e lateral- mente mista, composta pelas formações Tibau (arenitos e conglomerados, originados de leques costeiros e preenchimentos de vales incisos) e Guamaré (calcarenitos e calcilutitos originados de bancos algais de borda da plataforma e bioconstruções) em sua porção pro- ximal; e deposição contínuamente mista, composta pela Formação Ubarana (folhelhos ma- rinhos e calcilutitos, resultantes da deposição contínua em talude e bacia). Estas unidades compõem um grande ciclo regressivo iniciado no Neocampaniano, estendendo-se até o Holoceno, formando um sistema costeiro-plataforma-talude-bacia. 6 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Segundo Vital et al. (2010), em relação ao sistema costeiro-plataformal, o litoral do Estado do Rio Grande do Norte apresenta dois setores: i) Setor Leste, no qual compõe o Rio Sagi, onde se localiza na divida dos estados RN e PB, até o Alto de Touros, e; ii) Setor Norte, a partir do Alto de Touros até Tibau, entre a divisa RN-CE. A plataforma continental adjacente ao RN é caracterizada como uma sedimentação mista, siliciclástica e carbonática, sendo a parte externa composta por uma cobertura de sedimentos essencialmente carboná- ticos. Esta plataforma é considerada relativamente rasa, com largura média de 40 km na qual sua quebra ocorre em profundidades médias de 60 m. Sujeita às ações da corrente marinha sul equatorial, ventos fortes e variações de marés, representa um ambiente bastan- te dinâmico. Além da atuação hidrodinâmica, a sedimentação mista carbonática-siliciclástica re- cente da plataforma continental adjacente ao Estado do Rio Grande do Norte está relacio- nada com a tectônica mesozoica-cenozóica Equatorial e Sul (Milani & Thomas Filho, 2000), na qual é definida como a zona mais tectonicamente ativa do Brasil. Os movimentos verticais das estruturas de grabens e horsts geradas na fase Rift da Bacia Potiguar, existen- tes na plataforma foram fundamentais para a atual e irregular morfologia plataformal, que por sua vez afeta na sedimentação. Para o Holoceno, há poucos estudos anteriores relacionados ao desenvolvimento da plataforma continental adjacente ao RN, se comparado a estudos focados na evolução Me- sozóica-Cenozóica costeira e plataformal Equatorial. No entanto, tem ocorrido recente in- teresse na hidrodinâmica, morfologia e desenvolvimento geológico da plataforma Equato- rial adjacente ao RN, durante o Neógeno, especialmente em relação às variações do nível do mar, através da análise de dados sísmicos, sensores remotos, sedimentos de leitos mari- nhos ou superficiais e geomorfológicos (Bezerra et al., 2003; Schwarzer et al., 2006; Lima e Vital, 2006; Caldas et al., 2006; Stattegger et al., 2006; Costa Neto et al., 2007; Vital et al., 2008; Vital et al., 2010; Ferreira et al., 2012; Gomes et al., 2014; Gomes et al., 2015; Gomes et al., 2016; Nascimento Silva et al., 2018). Para a análise de dados dos sedimentos superficiais marinhos, que consiste em uma forma de investigação direta do substrato marinho, foram analisados por Vital et al. (2008, Figura 3), Gomes et al. (2015, Figura 4), e em seguida por Nascimento Silva et al., 2018 (Figura 5) nos quais sua caracterização faciológica corroborou com os dados sísmicos e sensores remotos, redefinindo o substrato sedimentar marinho plataformal recente. A clas- 7 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado sificação faciológica foi baseada nos modelos Larsonneur (1977), Dias (1996), e Freire et al. (1997), modificados por Vital et al. (2005). A plataforma interna, na qual sua profundi- dade varia de 0 a 15 m, extendendo-se até 15 m a partir da linha costeira, foi classificada como essencialmente siliciclástica, composta por areias e lama terrígenas; a porção média, na qual extende-se dos 15 m até 25 m e profundidades variando entre 15 a 25 m, e essenci- almente mista; e a plataforma externa, com profundidades variando de 25 a 70 m, extende dos 25 m até a sua quebra, sendo composta por sedimentos carbonáticos. Figura 3 – Carta sedimentológica da plataforma continental brasileira, entre São Bento do Norte e Porto do Mangue, NE do Brasil (Vital et al, 2008). 8 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 4 – Mapeamento faciológico sedimentar da plataforma continental, focando a região de estudo (Gomes et al, 2015). Figura 5 – Fácies sedimentares interpretadas por Nascimento et al., 2018. Outras importantes feições geomorfológicas remanescentes de um perído de nível do mar mais baixo são as rochas praiais, ou Beach Rocks, que representam antigas linhas 9 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado de costa. Formam uma extensão linear E-W, e são identificados através de sensores remor- tos e dados sísmicos distando cerca de 17 km da linha de costa atual. O lineamento, de provável origem neotectônica, mais extenso localiza-se próximo à quebra da plataforma, com expressão contínua entre a Coroa das Lavadeiras, em frente à região de São Bento do Norte, e o vale inciso do Rio Açu (Vital et al., 2008; Gomes & Vital, 2010). Campos de dunas submersas se distribuem nas porções interna e média da plataforma (Gomes & Vital, 2010), foi interpretada como o retrabalhamento de sedimentos, e dispostas paralelas e transversalmente à linha de costa, indicando duas direções principais das correntes (E-W e NE-SW, respectivamente). As dunas longitudinais são representadas como formas de leito simétricas grande comprimento de onda (Vital et al. 2008), com comprimento variando de 100-500 m e altura entre 0,5 a 6 m, e as assimétricas apresentam comprimento variando de 60-190 e altura entre 0,5-1m, e distância máxima entre cristas é de 1,5 Km (Gomes et al. 2007a). As dunas longitudinais ocorrem lateralmente a esse campo de dunas e a margem leste e oeste do paleovale do Rio Açu, na extensão da plataforma interna, que apresentam uma extensão contínua e paralela à linha de costa, estendendo-se desde a profundidade de 2 m até o início da plataforma média. A morfologia de cristas apresenta larguras variando 300 e 800 m, alturas entre 1 e 3 m e comprimento entre 300 e 1500m (Gomes & Vital, 2010). As dunas transversais ocorrem na plataforma média, e são perpendiculares à linha de costa. Sua origem ainda não foi bem definida, mas pode estar ligada a correntes mais profundas que atingem a borda da plataforma. Os recifes de corais ocorrem largamente em ambientes rasos e de sedimentação mista, anexos à costa (Montaggioni, 2005; Abbey et al., 2011; Droxler & Jorry, 2013; Harper et al., 2015). Esses estudos relatam ainda a respeito da fragilidade dessas construções biogênicas, uma vez que processos costeiros, bem como marinhos pouco profundos, tais como regime hidrodinâmico, salinidade, pH da água, sedimentação, enriquecimento de nutrientes, turbidez, penetração da luz solar, saturação de carbonato de cálcio e temperatura, podem tanto afetar o desenvolvimento dos recifes como também a produção carbonática plataformal. Para a plataforma Sul Americana, há uma ampla gama de estudos focados em processos relacionados à porção interna, onde habitam recifes vivos (por exemplo, Testa & Bosense, 1998). No Brasil, os recifes de coral distribuem-se por cerca de 3000 km da costa nordeste, desde o sul da Bahia até o Maranhão, constituindo os 10 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado únicos ecossistemas recifais conhecidos do Atlântico sul. Estudos recentes se destacam na região offshore do Amazonas (Moura et al., 2016), e Abrolhos, Bahia (p. e. Bastos et al., 2015), ocorrendo intensa produção carbonática, e onde Araújo & Machado (2008) investigam a saúde recifal através de foraminíferos como bioindicadores. No entanto descobertas recentes de ambientes recifais em ambiente de plataforma externa marcam um corredor desse ecossistema ao longo da plataforma brasileira (Leão et al., 2016), em especial na porção Equatorial adjacente ao Estado do Rio Grande do Norte (Gomes et al., 2015; Nascimento Silva et al., 2018). Os estudos mais recentes nessa região nos quais se destacam Nascimento et al. (2018), que através de dados sísmicos e análises do substrado sedimentar plataformal recente, observaram que a morfologia do Campo de Recifes Açu na plataforma Equatorial adjacente ao RN, próxima ao Paleovale do Rio Açu (Figura 6), representa o auge do relevo nessa região, com cerca de 10 m de altura, em profundidades inferiores a 30 m. A cobertura sedimentar no entorno dos recifes é composta por fragmentos de algas macroalgas verdes (Figura 6-4), rodolitos, esponjas, moluscos, briozoários, e foraminíferos diversos. Esse campo de recifes possui forma globosa no topo (Figura 6-5), são revestidos por microalgas, e seu entorno é coberto por areais a grânulos bioclásticos e siliciclásticos, e em algumas porções por cascalhos bioclásticos. Nascimento Silva et al. (op. cit.) ainda observaram que o crescimento dos recifes e bioconstruções agregadas, diminui a medida que a profundidade plataformal aumenta. Na porção externa da plataforma, devido a maiores profundidades com o aumento do nível do mar após a deglaciação, o Campo de Recifes do Açu se encontra fossilizado e não ultrapassou o estágio juvenil, devido sua antiga posição topográfica, aprofundada com o aumento do nível do mar, onde reduziu a incidência solar. Pessoa Neto (2003) e Gomes et al. (2014) investigaram a porção rochosa pleistocênica da Formação Guamaré e observaram que o Campo de Recifes Açu chegou a se desenvolver até 4 m de altura, do Pleistoceno até o início do Holoceno, com idades entre 3 a 6 mil anos, como resposta a transgressão marinha holocênica. 11 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 6 – Registro fotográfico submerso do Campo de Recifes do Açu, próximo ao Paleovale do Rio Açu (Nascimento Silva et al., 2018). 1) Cascalho bioclástico, margem Leste do Paleovale; 2) Areia bioclástica com grânulos; 3) Areia bioclástica com ondulações no destaque, em direções NNW-SSE, indicando fluxo de correntes inferiores; 4) Próximo a margem Oeste do Paleovale, jardim de macroalgas verdes (Halimeda), em areia siliciclástica; 5) Topo de recife com formas globosas revestidos por algas finas com cristas recifais indicando orientações de NW-SE, na margem ocidental do Paleovale; 6) Flanco de recifes, próximos a margem oriental do Paleovale. 1.4-2 Parâmetros Meteoro-Oceanográficos Ventos Todo o Nordeste brasileiro está localizado no cinturão de ventos alísios, que alcan- çaram o litoral setentrional do Estado do Rio Grande do Norte, provenientes de direções Nordeste, como também controlados pelos movimentos da Zona de Convergência Intertro- pical ou ZCT (Dominguez et al, 1992). A zona litorânea setentrional do RN, no qual a área de estudo é adjacente em sua porção Equatorial, a direção dos ventos é de Leste para Oes- te, de Nordeste para Sudoeste e de Sudeste para Noroeste. Devido à presença dos ventos alísios, as massas d’água são bem misturadas, e sua velocidade média de 5 m/s a 9 m/s (entre os meses de abril a outubro) influenciou bastante na dinâmica costeira (Chaves, 2005). 12 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado 1.4-3 Ondas e Correntes Marinhas As correntes marinhas são resultantes da direção preferencial dos ventos no litoral, como já acima mencionado, de Leste para Oeste, e do fluxo de ondas provenientes de Les- te para Nordeste. Com isso, a deriva litorânea tem sentido Leste-Oeste, com migração para Oeste, direções que são constatadas e evidenciadas por feições geomorfológicas deste lito- ral potiguar. Nessa região, portanto, a direção das ondas ocorre de Leste para Nordeste. A Corrente Norte Brasileira flui paralela a quebra da plataforma, portanto na direção Leste- Oeste, com velocidades aproximadas de 30-40 cm/s, sobrepostas por componentes de on- das e marés (Knoppers et al, 1999). 1.4-4 Marés O litoral setentrional – equatorial adjacente ao RN apresenta um regime de meso- marés semi-diurnas, e classificado no grupo de costas mistas, ou seja, dominado por ondas e por marés (Masselink & Turner, 1999), com amplitudes de marés entre 3,3 m (amplitude máxima) a 1,2 m (amplitude mínima). Sendo que o litoral em sua porção Oriental do RN é dominado por ondas, e o litoral Setentrional, dominado por marés, de alta energia, e maior responsável pelo transporte de sedimentos (Vital et al., 2005). Esse regime dominado por marés provoca uma mobilidade contínua de sedimentos ao longo do fundo da plataforma interna, mais próxima da costa, bem como forma pequenos deltas de maré vazante ao lon- go de ilhas de barreiras e foz de rios, e contribui para a formação dos “spits” (feições lenti- culares arenosas perpendiculares à linha de costa Setentrional) (Vital et al., 2005). 13 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado CAPÍTULO 2 – revisão sobre o tema 14 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado CAPÍTULO 2 – revisão sobre o tema 2.1 – Introdução Este capítulo apresenta uma revisão geral sobre os temas relevantes que serão abordados ao longo do presente estudo, dos quais englobam ambientes plataformais de sedimentação mista, produção de carbonato de cálcio por influências biótica e abiótica, até o objeto-chave da presente pesquisa, os foraminíferos como bioindicadores, por auxiliarem a respostas de todas as questões acima levantadas. Essa revisão bibliográfica a luz dos temas aqui abordados, etapa fundamental para a pesquisa, corroborou para o desenvolvimento de ideias e discurssões, objetivando considerações, conclusões, cerne a preencher as lacunas científicas para este estudo de caso. 2.2- Plataformas Mistas Emery (1952) observou que os sedimentos de origem detrítica exibem uma tendência de diminuição no tamanho dos grãos na medida em que se distancia da costa. Os sedimentos orgânicos, autigênicos, residuais e reliquiares ocorrem onde não são diluídos ou cobertos pelos sedimentos detríticos, em locais como bancos, altos e na borda externa da plataforma continental. Essa distribuição é devida ao tempo insuficiente, desde a subida do nível do mar pós-glacial até o presente, para o aporte sedimentar preencher os espaços da antiga topografia. Emery (op. Cit.) também considera como fatores ambientais que contribuem para a distribuição irregular dos sedimentos as correntes de fundo, exposição a ondas de tempestade, proximidade de desembocaduras fluviais significativas, praias arenosas contíguas, relevo e materiais antecedentes, abundância de organismos calcários, e atividade vulcânica recente. A relação morfodinâmica entre as formas de leito e a circulação plataformal corrobora a ideia de que os ambientes da plataforma têm uma relação com os processos atuais (Anderton, 1976). Esses estudos demonstraram que, muito do que inicialmente se considerava como sedimento reliquiar, na verdade, apresenta uma variedade de graus de 15 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado resposta aos processos atuais, por retrabalhamento ativo por processos físicos e biológicos e que sedimentos puramente relictos são menos comuns do que originalmente se pensava (Macmanus, 1975; Allen, 1980). Segundo Mount (1984), os sedimentos siliciclásticos quando transportados do continente para o fundo marinho plataformal causam efeito inibidor sobre organismos que segregam carbonato de cálcio. Tal fato gera mistura desses dois tipos de materiais sedimentares, de gêneses distintas, que quando depositados e precipitados no mesmo substrato marinho, transforma em um ambiente de sedimentação mista. Mount (op. cit.) descreveu os processos de transporte siliciclástico e sua deposição somada ao material carbonático: i) Transporte de terrígenos causado por tempestades esporádicas, entre outros eventos episódicos de alta energia (Figura 7-A); ii) Mistura de fácies sedimentares, onde a mistura de sedimentos ocorre ao longo de limites difusos, entre fácies contrastantes (Figura 7-B); iii) Mistura in situ, onde carapaças de organismos mortos depositam sobre um substrato siliciclástico anterior (Figura 7-C). A mistura de carapaças de organismos mais comum é entre devidos efeitos da turbidez, instabilidade do substrato e bloqueio de nutrientes por mecanismos associados a influxos siliciclásticos, e; iv) Mistura de fontes pelo soerguimento e posterior erosão das mesmas. Figura 7 – Exemplo de processos de mistura de sedimentos proposto por Mount (1984), para formação de plataformas mistas (modificado). 16 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Para Johnson e Baldwin (1996), os materiais de natureza siliciclástica são introduzidos na plataforma continental principalmente através dos rios que levam sedimentos do continente em direção à linha de costa. Quando a plataforma experimenta uma sedimentação dessa natureza, fica caracterizado o processo de suprimento alóctone. A sedimentação bioquímica da plataforma, por sua vez, resulta da acumulação de camadas de conchas de carbonato de cálcio dos organismos que vivem em águas rasas, e caracteriza o suprimento autóctone. A produtividade, os tipos e a abundância de sedimentos carbonáticos na plataforma continental são controlados em primeira instância pelas condições climáticas, temperatura, salinidade e intensidade fótica, embora outros fatores também exerçam influência significativa, como o comportamento do nível relativo do mar, da turbidez das águas, da natureza do substrato, do fluxo de nutrientes e do regime hidrodinâmico. A ausência ou um baixo aporte siliciclástico também é um fator importante, já que as maiores áreas de deposição carbonática atual (Bahamas, Caribe, Yucatán, Golfo Arábico, Austrália Ocidental, Indonésia, etc.) ocorrem sob essas condições. Leeder (1999) observou que os aspectos físicos (circulação gerada por ondas e marés) em ambientes carbonáticos da plataforma continental podem ser comparáveis àqueles dos ambientes siliciclásticos, embora os sedimentos carbonáticos se diferenciem por: (i) sua origem ser local (in situ); (ii) apresentarem gradientes espaciais e temporais nas taxas de produção registrados nos sedimentos (ex. anéis de crescimento dos recifes, ornamentação das conchas de gastrópodes, etc.); (iii) exibirem uma tendência em se litificar quando expostos, e oferecer resistência à energia hidrodinâmica por conta das suas construções recifais; (iv) possuírem propriedades hidrodinâmicas diferentes por causa da sua forma no caso de sedimentos inconsolidados e (v) apresentarem intrínseca relação com os fatores ambientais (p. e. clima e profundidade). 2.3- Produção Carbonática Plataformal A formação de carbonato de cálcio em plataformais continentais está diretamente relacionada à construção de recifes, tendo em vista que em sua composição há predomi- nância de bioconstruções de algas coralináceas somada a carapaças depositada de organi- mos compostas por este material. Embora os recifes de corais ocupem apenas cerca de 0,17% da superfície oceânica global, eles contribuem em torno de 25% em média anual da produção de carbonato de cálcio mundial (Smith & Kinsey, 1976; Langer et al., 1997; Langer, 2008). Algas coralináceas e foraminíferos estão entre os maiores bioconstrutores 17 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado recifais. A produção carbonática em plataformas possui estreita relação a elevados teores de matéria orgânica nesses mesmos ambientes, uma vez que grandes quantidades de cara- paças resultam do acúmulo de organismos marinhos, que, quando morrem, suas caracpaças se depositam junto ao substrato. Para Langer et al. (1997) e Langer (2008), nos campos de recifes vivos, os foraminíferos simbiontes desempenham um papel fundamental para a produção de carbonato de cálcio em ambientes tropicais modernos, ou seja, uma vez vivos, localizam-se em ambientes marinhos rasos, com profundidades entre 0 a 30 metros (Figura 8). Para Hallock et al. (1992), Langer et al. (1997) e Langer (2008), as plataformas mari- nhas rasas do Índico e Pacífico representam as maiores produtoras de carbonato de cálcio (somam 75% da produção mundial), devido a alta diversidade de corais e foraminíferos (Goldbeck & Langer, 2008; Langer e Hottinger, 2000; Roberts et al. 2002; Veron, 1995). Figura 8 – Produção anual (em milhões de toneladas) de carbonato de cálcio provindas de regiões recifais e ricas em foraminíferos simbiontes, em plataformas rasas com profundidades entre 0 e 30 m (Modificado de Langer, 2008). 2.4- Aplicação de Foraminíferos como bioindicadores em ambientes plataformais A utilização de foraminíferos em trabalhos que avaliam as condições apresentadas pelos ecossisstemas é possível pelo fato de esses organismos apresentarem um conjunto de características que os torna essenciais em estudos dessa natureza. Dentre estes, bem como a facilidade de coleta, a sensibilidade do grupo a alterações nos parâmetros abióticos e 18 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado bióticos, são bastante utilizados como objetos de estudo para correlações bioestratigráficas, datações relativas, além de serem importantes marcadores de salinidade, temperatura, alcalinidade, disponibilidade de oxigênio, profundidade, tipo do substrato, turbidez da água (Murray, 1991; Boltovsky et al., 1991), monitoramento ambiental, entre outros. Embora ocorram também em ambientes transicionais e em água doce, os foraminíferos localizam- se em maior diversidade nos oceanos, no qual ocupam praticamente todos os hábitats. As suas carapaças ou tecas, de formas variadas, em sua maioria de composição calcária, e em menores proporções aglutinantes por partículas de sedimentos (Barner, 1984), podem indicar condições ambientais, possibilitando a caracterização dos ambientes marinhos (Sanjinés, 2006). Outros trabalhos suportam a hipótese da existência de relação entre a concentração de nutrientes as diferenças na direção de enrolamento de foraminíferos planctônicos. Estudos na baía de Walvis no sudoeste da África, concluem que diferenças sazonais entre enrolamento sinistral e dextral, ocorrem em regiões onde as duas populações coexistem e estas diferenças são mais bem controladas pela mudança sazonal nas condições de concentração de nutrientes do que pela mudança nas condições da temperatura (Ufkes et al, 1993) mostrando que os morfotipos sinistrais de N. pachyderma predominando durante a ressurgência na região. Assim, é sugerido que o fenômeno de ressurgência pode ter influência na dominância de diferentes morfotipos de uma dada espécie de foraminífero dentro de sua população. Estes argumentos são reforçados com o trabalho de Naidu e Malmgren (1996), realizado no Mar da Arábia, onde se observou que o morfotipo sinistral da espécie Globigerina bulloides se mostra dominante em áreas de ressurgência ricas em nutrientes. Trabalhos que relacionam foraminíferos como bioindicadores em ambientes plataformais vêm crescendo nos últimos anos, através de sua importância ao monitoramento ambiental. Trabalhos de Eichler & Bonetti (1993), Eichler et al (1995) em estuários e canais, e mais recentes como Eichler et al (2009) e Eichler et al (2012) na plataforma externa, e em áreas recifais como o que foi discutido por Gomes et al (2015) contribuíram para o enriquecimento do tema. 2.4-1 Relação entre Abióticos e Foraminíferos A relação entre os foraminíferos com os fatores abióticos para análises e avaliação ambiental é a mais aceita, em ambientes marinhos nos quais inserem plataforma e talude. 19 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Por exemplo, o significado do fator abiótico de profundidade reside nas mudanças de pressão, ocorrentes principalmente nas espécies calcárias hialinas (Bandy, 1976). Para este autor o aumento da profundidade está diretamente relacionado ao decréscimo de temperatura e à solubilidade do carbonato de cálcio, arredondando as carapaças ou tecas, na ornamentação e tamanho dos foraminíferos. A influência do substrato sobre foraminíferos bentônicos pode ser refletida na distribuição qualitativa e quantitativa dos espécimes, bem como na morfologia das tecas (Boltovskoy, 1965; Murray, 1991), para a quantificação da formação carbonática. Em relação à temperatura, que controla de maneira semelhante à maioria dos organismos marinhos, também controla atividades vitais dos foraminíferos (tais como suas distribuições geográficas e batimétricas), e cada espécie possui temperaturas ótimas, bem como limites críticos, podendo tolerar por pouco tempo temperaturas críticas. Em temperaturas muito baixas, as carapaças podem sofrer alterações no tamanho e na forma (direção de enrolamento das câmaras) (Boltovskoy, 1965). A salinidade, assim como a temperatura, condiciona a distribuição horizontal e as atividades vitais dos foraminíferos. Devido a maior uniformidade de salinidade em oceano aberto, sua influência sobre a distribuição dos foraminíferos é observada mais comumente em regiões costeiras, onde há grande aporte de água doce (Eichler et al., 1995, Debeney et. al., 1998). Eichler-Coelho (1996) constatou alterações morfológicas nas carapaças de foraminíferos calcários, no complexo estuarino-laguna Cananéia-Iguape, em função da diminuição da salinidade pelo aporte de água doce no sistema, promovida pelo Rio Ribeira de Iguape. Tal estudo corrobora com as observações feitas por Boltovskoy et al (1991) e por Alve (1995), que demonstraram ser a variação da salinidade a responsável provável nas modificações morfológicas dos foraminíferos. 2.5- Proncipais ocorrências de foraminíferos na plataforma continental do Nordeste do Brasil Através do estudo em testemunhos e amostragens de fundo coletados ao longo da plataforma continental brasileira, uma diversidade de gêneros e espécies de foraminíferos foram identificadas, permitindo uma melhor compreensão da evolução plataformal, bem como sua paleoecologia, variações de nível de mar, salinidade, consequências de ações antropófitas, entre outras acima citadas, em especial, a região Nordeste. 20 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado A alta diversidade de foraminíferos estimulou muitos trabalhos no Litoral do Estado da Bahia, por exemplo, realizados por Araújo & Machado (2008); Ribeiro Neto et al (2011) e Araújo et al. (2011) no Complexo Recifal de Abrolhos. Em relação aos trabalhos publicados na região próxima do presente estudo, focam o Paleovale do Açu, Litoral do Estado do Rio Grande do Norte, através do estudo de assembleias de foraminíferos ocorridos no Quaternário (sendo a região de interesse para a posterior dissertação) destacam-se as publicações mais recentes: Costa (2015), Gomes et al (2015), e Moura et al (2016). Gomes et al (2015), através de imagens de Sonar lateral e fotografia subaquática, somadas a dados batimétricos e sedimentológicos, revelaram características notáveis a interação de múltiplos processos na plataforma continental do Nordeste Brasileiro. Os dados de alta resolução cobrem uma área de 500 km2, que compreende a porção submersa da Bacia Potiguar; A área inclui o paleovale inciso parcialmente cheio do antigo Rio Açu. Esta imagem foi integrada com 673 amostras de sedimentos de superfície para distinguir os limites dentro da região de mistura siliciclástica-carbonática. Especial atenção foi dada às porções plataformais média e externa, onde ocorre um grande campo de recifes entre 20 e 50 m de profundidade. O substrato do recife é composto por calcários, provavelmente pertencente à Formação Guamaré (Bacia Potiguar imersa). As inspeções de mergulho revelaram diversas colônias bentônicas de corais sobre recifes fósseis. As principais espécies de foraminíferos e corais identificados são Amphisorus hemprichii, Amphistegina gibbosa, Archaias angulatus, Heterostegina antillarum, Homotrema rubra, Peneroplis carinatus e P. Proteus (Figura 9). 21 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 9 - Principais ocorrências bentônicas identificadas no Vale do Açu (Retirado de Gomes et al, 2015): a) Amphisorus hemprichii; b, c, d) Amphistegina gibbosa (visualizações dorsal, ventral e lateral); e) Archaias angulatus; f) Heterostegina antillarum; g, h) Homotrema rubra; i) Peneroplis carinatus; j) Peneroplis proteus. Escalas: 100 µm em (h), 500 µm nas demais. Moura et al. (2016) investigaram a qualidade ambiental de micro-habitats de foraminíferos relacionada às condições oceanográficas físicas e sedimentológicas na plataforma externa adjacente ao vale inciso do Rio Açu (região de Macau, RN), visando caracterizar diferentes graus de poluição, contaminação orgânica e potencial de proliferação de organismos construtores dos recifes nos ambientes holocênicos (Figura 10). As espécies dominantes identificadas são a Quinqueloculina lamarckiana seguida por Amphistegina gibbosa. Porém encontraram espécies simbióticas às algas, tais como: Amphisorus hemprichii, Archaias angulatus, Heterostegina depressa, Borelis schlumbergeli, Peneroplis carinatus, Laevipeneroplis proteus. 22 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 10 - Espécies simbióticas identificadas por Moura et al (2016). 1- Aphistegina gibbosa, 2- Amphisorus hemprichii, 3- Archaias angulatus, 5- Heterostegina depressa, 4- Borelis schlumbergeli, 6- Peneroplis carinatus, 7- Laevipeneroplis proteus. 23 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado CAPÍTULO 3 – MATERIAIS E MÉTODOS 24 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado CAPÍTULO 3 – MATERIAIS E MÉTODOS 3- Materiais e Métodos Para o início da execução do presente trabalho, foram realizadas quatro etapas essenciais: campo, levantamento bibliográfico, laboratório e confecção de resultados para elaboração da Dissertação. As amostras 103 a 207, foram coletadas em 2016 para a Pesquisa “Ciências do Mar 2” em parceria da Marinha do Brasil com a UFRN/GEMMA. O cruzeiro teve início com a saída da Base Naval de Natal dia 17 de março de 2016, deslocando-se para a região de plataforma continental adjacente a Macau-RN, e retorno dia 23 de março de 2016. Durante o trajeto houve aquisição de dados sísmicos sonográficos, que foi realizada nos dias 18 e 19/03/2016. As coletas de sedimento de fundo foram realizadas nos dias 21 e 22/03/2016. Os dados de sedimento foram coletados em transectos perpendiculares a quebra da plataforma totalizando 48 amostras, para o “grupo” de numeração 103 a 207, para o presente estudo processadas para análises sedimentar e biótica. O “grupo” 4 a 68 (12 amostras) já havia sido coletado em campanhas anteriores. As amostras sedimentares superficiais de fundo plataformal foram coletadas utilizando uma draga do tipo Van Veen e um guincho (Figura 10). O presente estudo consta de 61 amostras. Os dados sedimentológicos constam em uma planilha com localização em UTM 24S WGS84, profundidade e tipo de fundo (Anexo 1), além de ter sido feita uma descrição macroscópica inicial. Juntamente com as amostras sedimentares foram coletados dados de temperatura, salinidade, velocidade do som na água e profundidade utilizando um CTD - sigla do inglês Conductivity, Temperature and Depth - ou seja, para medir as variáveis abióticas Condutividade, Temperatura e Profundidade (Figura 11). 25 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 11 – Coleta de dados sedimentares do fundo marinho a bordo do navio Manhães, juntamente com a coleta de outras variáveis abióticas, com utilização do CTD (aparelho de cor laranja, canto inferior esquerdo). A draga ou coletor Van Veen coletou os primeiros centímetros da camada superior do fundo. Com uma espátula foi retirado os 2 (dois) primeiros centímetros de substrato e transferidos para recipientes de plástico com Rosa de Bengala diluído em álcool. O Rosa de Bengala diluído em álcool é utilizado para a coloração dos espécimes vivas e álcool para evitar o ataque bacteriano, adquirindo assim uma coloração rosa (Eichler et al., 2007). Outra parte do material sedimentar foi separada e acondicionada em sacos plásticos para análise granulométrica (Figura 12). Figura 12 – Retirada dos sedimentos do fundo marinho e acondicionamento em sacos e potes plásticos, ainda a bordo do navio Manhães. 26 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Em suma, o fluxograma a seguir esquematiza de forma geral as etapas desta seção de Materiais e Métodos, a fim de ilustrar os procedimentos realizados para a confecção final da presente Dissertação (Figura 13). Figura 13 – Fluxograma esquemático das etapas metodológicas, preparando amostragens do material biótico e abiótico paralelamente, até a confecção do produto final, a Dissertação. 3.1- Processamento do Material Biológico Para a amostragem de foraminíferos, foram coletados aproximadamente 50 cm³ de sedimento. Tais amostras foram lavadas e peneiradas em via úmida utilizando-se uma peneira de 0,062mm, e a fração retida nesta peneira foi colocado em filtros de papel e levadas para uma estufa para secagem a uma temperatura de 60°C. Em seguida realizou-se o quarteamento, em que as amostras foram divididas em frações menores. Depois de finalizado esse procedimento, foram realizado a etapa de triagem dos foraminíferos (entre outros bioclastos) do material sedimentar com um pincel 27 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado para coloca-los em lâminas de fundo preto para identificação das espécies, através de uma lupa estereoscópica com zoom de até 8x, acoplada a uma câmera digital para obtenção de fotografias, e em paralelo, algumas fotografias foram obtidas através do MEV (Microscópio Eletrônico de Varredura). As classificações dos foraminíferos foram baseadas nos trabalhos de Boltovskoy et al. (1980), Cushman (1950) e Loeblich & Tapan (1988). Após sua identificação, foram confeccionadas tabelas de abundância absoluta no que se refere ao número de indivíduos em um volume de 50 cm³ de sedimento e de abundância relativa expressa por valores em percentagem (Anexo 2). 3.2- Processamento do Material Sedimentológico Pertencendo ao outro grupo de análises, o material sedimentológico para a sua granulometria, baseou-se no método descrito por Suguio (1973), no qual se define a mesma com base nas classes granulométricas de Wentworth (1922), como mostra a Tabela 1. Além da separação granulométrica, para essa etapa concomitantemente foi separado material para análises dos teores de matéria orgânica e carbonato de cálcio. Valem salientar que o parâmetro tamanho dos grãos os quais definem a granulometria dos sedimentos analisados é baseado tantos em sedimentos siliciclásticos (grãos de quartzo relictos) e fragmantos e organismos “vivos” e “mortos” de carapaças dos bioclastos presentes, tais como moluscos, fragmentos de recifes corais, algas calcárias, espículas, artrópodes, equinodermas, tubos de vermes, foraminíferos e radiolários, entre outreos fragmentos de difícil identificação, no qual o Software SAG utilizado para a tanto, foi baseada pela classificação de Folk (1968). Porém, a classificação faciológica definitiva foi baseada principalmente através dos estudos de Dias (1996), Freire et al. (1997), ambos modificados por Vital et al. (2005), pois tais estudos são atualmente os melhores aplicáveis ao modelo sedimentar marinho, especificamente para ambiente plataformal brasileiro. 28 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Tabela 1 – Classificação granulométrica seguindo o modelo de Wentworth (1922) apud Suguio (1973). Para a então definição das fácies principais, foi aqui estabelecido que: →Para valores inferiores a 30% de CaCO3 o material faciológico correspondente é siliciclástico; →Para valores entre 30% a 65% de CaCO3, o material faciológico correspondente foi definido como Misto, e; →Para valores superiores a 65% de CaCO3, o material faciológico correspondente foi definido como carbonático. Posteriormente, a definição das subfácies, que de forma definidas foi fundamentado nos modelos de Dias (1996) e Vital et al (2005), nos quais a natureza e tamanho dos grãos principais e acessórios, bem como nos teores de carbonato de cálcio. O teor de carbonato de cálcio e o teor de matéria orgânica é o valor que resulta da diferença entre o peso inicial e o peso final da amostra. O processamento sedimentológico foi desenvolvido no Laboratório de Sedimentologia da UFRN, e as análises dos teores de CaCO3 e matéria orgânica no Laborátório de Geoquímica da mesma universidade, pode ser separado em quatro etapas: 1) Lavagem e separação das alíquotas; 29 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado 2) Análise granulométrica; 3) Análise do Teor de Carbonato; e 4) Análise do teor de matéria orgânica. A primeira etapa, realizada no Laboratório de Geoquímica, consiste na lavagem das amostras para a retirada de sais, e por esse motivo são realizadas três vezes o processo, em seguida as amostras foram secadas em estufa a 50°C e por fim foram homogeneizadas, quarteadas e separadas as alíquotas para as três etapas subsequentes, sendo 10g para a análise do teor de matéria orgânica, 10g para o teor de carbonato e 100g para a granulometria. 3.2-1 Análise granulométrica A análise granulométrica foi desenvolvida no Laboratório de Sedimentologia, na qual a amostra foi colocada em uma sequência com as peneiras de 8,0 mm, 4,00 mm, 2,00 mm, 1,00 mm 0,500 mm, 0,250 mm, 0,125 mm, 0,0063 mm e a PAN no agitador de peneiras por 15 minutos (Figura 14), em seguida foram pesadas e inseridas no banco de dados do laboratório do GGEMMA. 30 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 14 - Sequência de peneiras de 8,0 mm, 4,00 mm, 2,00 mm, 1,00 mm 0,500 mm, 0,250 mm, 0,125 mm, 0,0063 mm e a PAN em um agitador de peneiras. 3.2.2- Análise do Teor de Carbonato (CaCO3) O teor de carbonato, também foi feito no Laboratório de Sedimentologia, pela adição de Ácido Clorídrico a 10% em Becker contendo a amostra e em seguida filtrada e colocada para secagem na estufa a 50°C, por fim foram novamente pesadas e inseridas no banco de dados do laboratório do GGEMMA (Figura 15). Os valores de carbonato de cálcio foram fundamentais para as definições de fácies e subfácies sedimentares. Para tanto, foi separado três grandes grupos de teores, nos quais se resumem: - De <1% a 20%: Sedimentos siliciclásticos; 31 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado - De 20% a 60%: Sedimentos mistos (siliciclásticos e carbonáticos); - De 60% a 99%: Sedimentos carbonáticos. HCl 10% Figura 15 – Esquema ilustrando a preparação das amostras para o teor de CaCO3. 3.2-3 Análise do Teor de Matéria Orgânica A análise de matéria orgânica foi desenvolvida no laboratório de Geoquímica da UFRN. Inicialmente foram pesados os “cadinhos” vazios e depois novamente pesados com a amostra colocada então na estufa a 100°C por um período de 24 horas, com a finalidade de retirar a umidade delas, depois de retiradas foi deixada no dissecador para resfriar e depois foram pesadas e colocadas na mufla por 6 horas (inicialmente a 300°C por 15 minutos e depois a 600°C), após retirá-las foi posta novamente no dissecador e em seguida foi pesada e inseridas no banco de dados do laboratório do GGEMMA (Figura 16). 32 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 16 – As amostras para pesagem do teor de matéria orgânica em cadinhos na Mufla. 3.3- Softwares utilizados Após a obtenção dos dados após o procedimento acima descrito, eles foram aplicados no programa Sistema de Análise Granulométrica (SAG), desenvolvido por Gilberto T. M. Dias e Clarisse B. Ferraz que forneceu os cálculos estatísticos e classificações quanto à média, baseados nos modelos de Folk e Larsonneur (Tabela 4). Para a melhor visualização da distribuição granulométrica, dos teores de carbonato de cálcio e de matéria orgânica, foram utilizadas imagens geoprocessadas da área de estudo no Arcgis 10.3, onde esses dados foram inseridos. Com os dados quantitativos fornecidos pelos procedimentos iniciais e dados qualitativos, melhores visualizados através de mapas de distribuição desses parâmetros, foram fundamentais para a interpretação e definição das fácies e subfácies sedimentares, um dos principais objetivos da pesquisa. A definição das fácies/subfácies foi baseada através do modelo de classificação de Dias (1996) e Vital et al. (2005), modificado de Freire et al. (1997) (Tabelas 2 e 3) que melhor se aplicam à sedimentação plataformal brasileira. 33 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Tabela 2 – Modelo de classificação dos sedimentos do fundo marinho, segundo Freire et al. (1997). Tabela 3 – Modelo de classificação dos sedimentos marinhos, de Freire et al. (1997), modificado por Vital et al. (2005). 34 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Tabela 4 – Modelo de classificação de sedimentos do fundo marinho de Dias (1996), modificado de Larsonnier (1977). 3.3.1- ArcGis 10.3 A utilização do ArcGis 10.3 foi fundamental para a visualização da distribuição dos resultados ao longo da área de estudo, bem como comparar a distribuição das espécies de foraminíferos mais relevantes para a pesquisa e, ainda, integrando-os aos dados sedimentares e abióticos, afim de estabelecer uma correlação direta dos resultados. Tais resultados foram obtidos somados aos valores contidos nas tabelas, interpolando-os através do método IDW (Inverse Distance Weighting), uma vez que este método de interpolação é um dos únicos que melhor representam dados distribuídos em grade irregular, como foi o caso dos pontos de coleta das amostras. Os produtos gerados caracterizam mapas de distribuição de cada foraminífero e dados abióticos ao longo da área de estudo, nos quais os maiores e menores valores são distinguidos por classes de cores. 3.3-2 Métodos Estatísticos Após a triagem dos foraminíferos, na qual envolveu a separação de gêneros e espécies distintas em lâminas, e foram assim reconhecidos através da lupa petrográfica (Figura 17), foi feita a quantificação absoluta dos foraminíferos, organizados em uma 35 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado tabela (Anexo 2), para ser possível a análise estatística. A análise estatística dos dados obtidos foi realizada a partir dos resultados de estatísticas univariadas e multivariadas aplicadas aos dados biológicos, a fim de avaliar a estrutura da comunidade associada às variáveis ambientais, que poderão fornecer dados a serem utilizados na comparação regional de associações de foraminíferos. A estatística univariada gerou resultados de índices de dominância, equitatividade e diversidade, efetivos quando utilizados em conjunto para avaliar mudanças na estrutura da comunidade. O índice de diversidade de Shannon Wiener na base 10 (Newman, 1995), o índice de dominância de Simpson (Zar, 1984) e o índice de equitatividade de Pielou na base 10 (Zar, 1984) serão calculados utilizando-se o programa Primer desenvolvido na Universidade de Plymouth (Clarke & Warwick, 1994). A técnica estatística multivariada permite considerar as alterações relacionadas a várias propriedades simultaneamente como profundidade, pressão, teor de CaCO3, temperatura, salinidade e distribuição do tamanho de partículas dentro do sedimento. Neste procedimento foram aplicadas análises multivariadas de PCA (Principal Component Analysis), Cluster, MDS (Multi Dimensional Scaling) e BEST através do programa PRIMER da Universidade de Plymouth, descritos em Clarke & Warwick (op. cit.). Com a análise de PCA foi possível agrupar graficamente as estações de acordo com os principais componentes abióticos que as caracterizam. A análise de Cluster levará em consideração o grau de similaridade entre as espécies ou entre as estações resultando em dendogramas de similaridade. A análise MDS, produz um ''mapa'' de amostras em que a posição das amostras reflete a similaridade das suas comunidades biológicas e padrões ambientais, ao invés de sua localização geográfica simples (Eichler et. al., 2012). O método de análise BEST (Clarke & Ainsworth, 1993) foi implementado usando o programa PRIMER v6 (Plymouth Routines in Multivariate Ecological Research PRIMER- E Ltd., Plymouth). Este procedimento permite combinar dado a fim de encontrar a melhor combinação entre os parâmetros multivariados das assembleias de foraminíferos. 36 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 17 – Etapa laboratorial, na qual incluiu separação dos foraminíferos após triagem, através da lupa petrográfica, em uma lâmina de fundo preto (ao lado do pincel). As amostras após seu quarteamento, foram separadas em sacos plásticos para a obtenção desses dados. Nas lâminas menores foram colados pelo menos 100 indinvíduos de mesma ou diferentes espécies, para posteriormente a contagem absoluta dos espécimes. No detalhe acima, uma lâmina como exemplo de distribuição dos foraminíferos. 37 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado CAPÍTULO 4 – RESULTADOS 38 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado CAPÍTULO 4 – RESULTADOS 4- Resultados Os dados abióticos (granulometria, caracterização sedimentar e microfaciologia) e os bióticos (triagem e reconhecimento através da lupa de grupos de foraminíferos) foram coletados em profundidades que variam de 16 a 68 m, ao longo da porção externa da plataforma, próximos a sua quebra. Os dados hidrográficos coletados em paralelo através do sensor de Condutividade, Temperatura e Densidade ou CTD (traduzido da sigla em inglês Condutivity, Temperature and Density), acoplado ao coletor do substrato Van Veen, tais como temperatura (em torno de 28ºC) e salinidade (entre 35 e 36 ups) foram praticamente constantes, e foram considerados como não relevantes para a pesquisa em questão. Em relação à amostragem, foram coletadas e analisadas 61 amostras, destinadas para processamento sedimentológico, obtenção de dados abióticos e processamento biótico, envolvendo triagem e por fim identificação de foraminíferos. Como já mencionado anteriormente, as análises dos dados abióticos e bióticos foram realizadas separadamente, uma vez que cada etapa se distinguiu em seu processamento e metodologia, para por fim compilar e correlacionar os resultados entre ambos, que tornou possível a interpretação. A seguir, os resultados de ambos os dados – abióticos e bióticos – serão apresentados separadamente. 4.1- Dados sedimentológicos As análises do material sedimentológico coletado no substrato marinho da porção externa plataformal, revelaram variações nos tamanhos dos grãos inconsolidados, variando de cascalho a areia muito fina. A granulometria correspondente às frações silte e lama foram pouco representativas, enquanto que, em maiores proporções as frações cascalho, areia grossa, areia média foram reconhecidas. Através da granulometria e natureza de seu 39 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado material – bioquímico, siliciclástico ou misto – pode-se reconhecer 6 (seis) fácies sedimentares principais, bem como subdividir as mesmas em um grupo de 14 subfácies de forma criteriosa, baseando-se, como parâmetros principais, o teor de carbonato de cálcio e granulometria. Essencialmente distribuem-se três grandes Fácies Sedimentares na área, nas quais permitiram a identificação de seis Fácies, definidas basicamente através dos teores de Carbonato de Cálcio. Já a identificação das Subfácies, levou em consideração, além do teor carbonático, bem como o tamanho dos grãos dos sedimentos. O teor de Matéria Orgânica Total (MOT) excerceu sua importância na correlação com os dados bióticos, não interferindo na caracterização e/ou definição de fácies/subfácies. Os resultados das análises sedimentológicas conforme mostrados pela Tabela revelaram que o Teor de Matéria Orgânica Total (MOT) varia de <1% (amostra 103) a 9,90% (amostra 138). Já os resultados obtidos de teores do carbonato de cálcio foram fundamentais nas definições de fácies sedimentares, com valores variando de inferiores a 5% (3,84%, na amostra 55) a 99% (99,64%, na amostra 207). A partir dos resultados quantitativos, ao gerar os mapas dos abióticos, separadamente, observou-se semelhança nos padrões de distribuição de teores carbonáticos com os de matéria orgânica total (Figuras 18 e 19). Figuras 18 e 19 – Padrões de distribuição similares dos teores de matéria orgânica e carbonato de cálcio. A Tabela 5 sumariza as informações de fácies sedimentares, sub-fácies, textura, CaCO3 e Matéria Orgânica Total. 40 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Tabela 5 – Fácies principais e subfácies reconhecidas, seguindo modelo proposto por Dias (1996), modificado por Vital et al (2008). As definições das Fácies Sedimentares principais se basearam essencialmente no teor de Carbonato de Cálcio (CaCO3). O teor de Matéria Orgânica Total (MOT) foi acrescentado a Tabela a nível informativo, e não influenciou na definição das fácies. Em relação às frações granulométricas, observaram-se baixas proporções de argilas e silte em todas as amostras, enquanto que areia em frações fina a muito grossa estão bem distribuídas em praticamente todas as amostras, seguida pelo cascalho (contendo valores pouco significativos apenas na amostra 148). A fração cascalho é a soma das frações grânulo, seixo e matacão (Figura 20). Seguindo a classificação de Folk (1968) e Freire et al (1997), mmodificada por Vital et al (200%), foram identificadas fácies de sedimentos carbonáticos, siliciclásticos e mistos (carbonáticos e siliciclásticos), distribuídos em 6 fácies sedimentares principais, com 10 sub-fácies associadas. As fácies mais abundantes e agrupadas, tanto possuem maiores teores de carbonato de cálcio (equivalentes aos sedimentos bioclásticos), como também menores teores (com pouca ou nenhuma ocorrência de bioclastos). As fácies ricas em carbonato de cálcio mais abundantes são representadas pelas fácies Cascalho Bioclástico são as que se distribuem em maior parte das amostras (103, 105, 113, 144, 148, 161, 166, 167, 170, 193, 199, 203, 205), seguidamente pelas fácies Areia Bioclástica (amostras 101, 115, 116, 143, 146, 160, 191, 41 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado 197, 200, 207). Já as fácies Areia Siliciclástica, também representativa (amostras 104, 108, 121, 128, 129, 130, 131, 132, 138, 149, 162, 201). Tais fácies e sub-fácies sedimentares foram definidas, principalmente pela granulometria e teor de carbonatos (Figura 21), e está distribuído como mostra o mapa da Figura 19, ao longo da área de estudo. Os carbonatos se distribuem variando em sua proporção, envolvendo massas arenosas mais siliciclásticas isoladas (Figura 22). Figura 20 – Distribuição da fração Cascalho, ao longo da área de estudo. O teor de Cascalho foi aqui estabelecido como a soma das frações Areia Muito Grossa e Grânulo. 42 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 21 – Fácies principais identificadas no presente estudo. As Fácies Carbonáticas são compostas pelas Fácies Areia Bioclástica, Cascalho Bioclástico; as Fácies Mistas, Areias Biosiliciclásticas e Cascalho Biosiliciclástico; e as Fácies Siliciclásticas são compostas por Areias Siliciclásticas e Cascalho Siliciclástico. 43 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 22 – Definição das Subfácies Sedimentares. Granulometria e teor de Carbonato de Cálcio foram utilizados como principais critérios de identificação. A nomenclatura foi baseada no modelo proposto por Dias (1996), Freire et al (1997), modificado por Vital et al (2005), por ser o mais aplicado ao modelo de sedimentação plataformal brasileira. 44 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Sumarizando (Figura 23): Figura 23 – Fluxograma sumarizando a separação das fácies e subfácies sedimentares associadas, identificadas na área de estudo. Fácies Carbonáticas: Areia Bioclástica – Areia Bioclástica com Cascalho; Areia Bioclástica Lamosa com Cascalho; Areia Bioclástica com Nódulos ou Conchas; Areia Bioclástica Grossa a Muito Grossa. Cascalho Bioclástico – Cascalho Bioclástico Areno Lamoso; Cascalho Bioclástico Arenoso. Fácies Mistas: Areia Biossiliciclástica – Areia Biossiliciclástica Lamosa com Cascalho; Areia Biossiliciclástica Fina a Muito Fina. Cascalho Biossiliciclástico – Cascalho Biossiliciclástico Arenoso. Fácies Siliciclásticas: Areia Siliciclástica – Areia Média Siliciclástica; Areia Siliciclástica com Cascalho; Areia Siliciclástica Fina a Muito Fina. Cascalho Siliciclástico – Cascalho Siliciclástico Arenoso. 4.2- Dados bióticos (foraminíferos) 4.2-1 Descrição Qualitativa dos Foraminíferos 45 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado As espécies de foraminíferos reconhecidas através da identificação na lupa, em sua maior parte são compostas por testas calcárias, de hábito bentônico, porcelanosas, microgranuladas, hialinas, unisseriadas, bisseriadas, trisseriadas, plano e troco espiralado, aglutinantes, com granulometria variando de < 0,1 mm até 0,5 mm (a Figura 23 mostra alguns espécimes). As espécies mais abundantes identificadas foram Quinqueloculina lamarckiana, Quinqueloculina patagonia, Amphistegina gibbosa, Peneroplis carinatus e Textularia erladi. Subordinadamente foram reconhecidos outras espécies de hábito bentônico, embora em proporções inferiores, como Adenosina sp., Ammobaculites, Ammonia tepida, Amphisorus hemprichii, Archaias angulatus, Articulina, Bolivina striatula, Borelis melo, Buccella peruviana (Figura 25), Bulimina marginata, Cancris sagrum, Cassidulina subglobosa, Cibicides sp., Cibicides variables, Clavulina, Cornuspira involvens, Cymbaloporeta bradyi, Dentalina, Discorbinella, Discorbis sp., Elphidium sp., Elphidiun poeyano, Ehrenbergina sp., Fissurina, Hanzawaia boueana, Haynesina germânica, Homotrema rubra, Heterostegina depressa, Laevipeneroplis proteus, Lenticulina, Miliolinella, Oolina universa, Patellina corrugata, Peneroplis sp., Peneroplis pertussus, Peneroplis proteus, Poroeponides lateralis, Pyrgo sp., Pseudononion atlanticum, Quiqueloculina poeyana, Quinqueloculina seminulum, Wiesnerella auriculata, Reophax communis, Robulus sp., Rosalina sp., Rotalinoides, Siphonina, Spiroloculina arietina, Sorites marginalis, Textularia, Triloculina trigonula, e Trocamina ocracea. Dentre os de hábito planctônico destaca-se Globigerina rubra. A Figura 26 apresenta algumas espécies de foraminíferos reconhecidos através da lupa, e seu registro comprobatório foi obtido através da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). 46 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 24 – Algumas ocorrências de foraminíferos reconhecidas através da lupa. 1- Amphistegina gibbosa; 2- Amphisorus hemprichii; 3- Archaias angulatus; 4- Borelis melo; 5- Heterostegina depressa; 6- Peneroplis carinatus; 7- Laevipeneroplis proteus. Figura 25 – Buccella peruviana, importante bioindicador de águas frias (Eichler et al., 2012), reconhecida através do MEV. 47 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado 48 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 26 – Principais foraminíferos observados na amostra AR–161 (MEV), bentônicos: a) Quinqueloculina lamarckiana b) Amphistegina gibbosa c) Elphidium sp. d) Amphisorus hemprichii e) Buccella peruviana f) Peneroplis sp. g) Uvigerinella obesa h) Textularia sp. i) Spiroloculina sp. j) Trochammina inflata l) Oolina sp. m) Triloculina sp.. 4.2-2 Descrição Quantitativa dos Foraminíferos A descrição quantitativa está relacionada às análises estatísticas através do Software PRIMER, após as etapas de triagem e separação visual através do uso da lupa eletrônica. As análises estatísticas univariadas consistiram nos índices ecológicos – dominância, equitividade e diversidade. Comumente dominância e diversidade são inversamente proporcionais, pois indicam os índices predomínio de indivíduos da mesma espécie e variabilidade de indivíduos de espécies diferentes, respectivamente, tais como a denominação sugere. A equitividade representa a estabilidade, por exemplo, valores baixos dessa variável equivalem a valores baixos de diversidade, portanto maior dominância do sistema. Sobre as análises multivariadas foram baseadas nas tabelas de frequência absoluta e relativas dos foraminíferos – PCA, Cluster e MDS. Os resultados de tais análises serão descritos a seguir. 4.3.1- Análises Univariadas – índices ecológicos (Dominância, Diversidade e Equitividade) 49 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Cálculos estatísticos foram aplicados aos valores de frequência absoluta (Anexos 2 e 3) revelando o Número de Espécies (S) de foraminíferos em cada amostra coletada e triada, quantidade de indivíduos da mesma espécie (N), Equitatividade (J), Diversidade (H’) e Lâmbda (λ), esta última que representa a dominância de determinados indivíduos da mesma espécie. Com tais variáveis, pode-se observar que na área estudada analisando o Anexo 3, o maior número de espécies de foraminíferos (S) se encontra na amostra 144, com 25 espécies distintas, e o menor, com 4 espécies, nas amostras 32 e 53; a quantidade de indivíduos da mesma espécie (N) somam 254 (amostra 45); os valores de equitatividade (J) variam de 0,4 (53) a 0,93 (amostra 128); diversidade de foraminíferos (H’) maior foi a 2,61 (amostra 199) e menor foi a 0,5 (amostra 32); a dominância maior de indivíduos da mesma espécie encontrada (lâmbda) foi na amostra 04, com 0,55 e menor encontrada na amostra 159, com 0,08. Foi assim observado que nas porções onde decrescem os teores de carbonato de cálcio, com abundância de material siliciclástico, sedimentos arenosos relíctos, há maior dominância de indivíduos da mesma espécie e menor diversidade de indivíduos de espécies distintas. Correlacionando assim tais resultados bióticos aos valores dos dados abióticos, o número de indivíduos é maior, ao contrário do número de espécies. Observou-se, portanto que tal relação é inversamente proporcional onde o teor carbonático aumenta. Os indivíduos ditos “dominantes” são as espécies do gênero Quinqueloculina e Amphistegina. No entanto os indivíduos do gênero Peneroplis, embora também abundantes, não apresentaram correlação relevante com a natureza do material sedimentar – siliciclástico, misto ou carbonático. Em se tratando de ambientes de sedimentação mista (proporções siliciclásticas e carbonáticas mais próximas, aqui denominada biossiliciclástica) espécies dos gêneros Archaias e Amphisourus, ocorrem em locais contrários onde Amphisteginas e Peneroplis decrescem. Em teores elevados de carbonato de cálcio, não foi observada espécies dominantes, possuindo, portanto, uma maior diversidade de foraminíferos, entre outros organismos, tais como moluscos, equinodermas, espículas, radiolários, tubos de vermes, ostracodes, algas, fragmentos de recifes de corais, entre outros. Vale destacar uma maior ocorrência de indivíduos vivos de todas as espécies identificadas, relacionados aos ambientes carbonáticos, e mortos, alguns se encontrando oxidados, inversamente proporcionalmente identificados nos ambientes siliciclásticos. Os organismos vivos identificados pertencem, em maior abundânciaa, aos dos gêneros Amphistegina, 50 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Peneroplis, Buccella, Globigerina, Rosalina e Oolina, enquanto os organismos oxidados reconhecidos foram das espécies Pyrgo e Quinqueloculina. 4.2-2-2 Análises Multivariadas 4.2-2-2-1 MDS A análise e aplicação estatística multivariada de MDS permitiu a formação de três grupos principais (aqui chamados simplesmente por I, II, III), e três subgrupos do primeiro (I.1 e I.2 e I.3), como mostra a Figura 4. O Grupo I engloba ao todo 43 amostras (4, 31, 32, 33, 35, 40, 41, 42, 46, 49, 50, 51, 55, 121, 131, 132, 133, 141, 142, 143, 146, 148, 149, 159, 161, 162, 164, 167, 168, 170, 191, 192, 194, 195, 197, 199, 200, 201, 203, 205, 207) onde representam os foraminíferos que possuem maiores diversidades de espécies. Observou-se, ainda, que nesse grupo as fácies carbonáticas possuem maior representatividade (21 amostras contendo areias e cascalhos bioclásticos), seguidamente, nas fácies siliciclásticas foram encontradas em 15 amostras (com areias e cascalhos quartzosos), e, em porções menos representativas, com fácies mistas, com 6 amostras (areias e cascalhos biosiliciclásticos). O Grupo II engloba 14 amostras (34, 36, 37, 38, 43, 47, 49, 52, 54, 56, 68, 113, 119, 160), que representam o grupo onde se constatou maior dominância de indivíduos da mesma espécie de foraminíferos, e pouca diversidade de espécies. Esses seres dominantes distribuem-se principalmente em areias bioclásticas e biosiliciclásticas lamosas com cascalho, distribuindo-se, assim, mais nas fácies carbonáticas (total de 10 amostras) e mistas (com 6 amostras), e em apenas uma amostra de fácies siliciclástica. Vale destacar que os indivíduos dominantes principais pertencem à espécie Quinqueloculina lamarckiana. Já o Grupo III, com apenas três amostras (120, 128, 129), representa o grupo de amostras em que os foraminíferos não revelaram resultados significativos, tanto para diversidade como para dominância. Esses grupos indicam que as variáveis univariadas que melhor relacionam os dados bióticos aos abióticos são, portanto, a diversidade versus a dominância (Figura 27). 51 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 27 – Grupos de estações analisados através do MDS. 4.2-2-2-2 Cluster Tal como ocorreu com as análises realizadas através do MDS, a análise multivariada Cluster permitiu a formação de 3 agrupamentos gerais (Figura 27); i) o grupo I (amostras 33, 31, 46, 40, 41, 4, 42, 32, 49, 35, 53), formado pelas mesmas amostras que compõem o grupo I.1 das análises do MDS, representando assim um sub-grupo de amostras que possui maior diversidade de espécies; ii) grupo II (seguindo a sequência do gráfico, amostras 128, 120, 129, 43, 47, 56, 45, 68, 36, 34, 37, 38, 52, 54, 160, 113, 119, 168, 50, 51, 55, 195, 203, 201, 131, 167), que engloba três subgrupos II.1 (amostras 128, 120, 129), II.2 (amostras 43, 47, 56, 45, 68, 36, 34, 37, 38, 52) e II.3 (amostras 54, 160, 113, 119, 168, 50, 51, 55, 195, 203, 201, 131, 167), em que o primeiro equivale ao grupo III do MDS, e os dois seguidos sub-grupos equivalem ao grupo II do MDS. O sub-grupo II.1 engloba as amostras que não sugerem dados significativos a respeito de diversidade versus dominância de foraminíferos. É o que não ocorre com os subgrupos II.2 e II.3, que equivalem ao grupo de amostras nas quais possuem foraminíferos com maiores índices de dominância; e o iii) grupo III (amostras 194, 162, 191, 121, 141, 142, 161, 164, 207, 148, 170, 200, 205, 149, 159, 132, 197, 133, 144, 146, 143, 192, 199), que engloba todo o sub- grupo I.3 da análise de MDS, que também representa o grupo de amostras com maiores 52 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado índices de diversidade de foraminíferos. Embora de forma não muito precisa quanto às análises do MDS, o Cluster ainda permitiu interpretações envolvendo somente os índices ecológicos dominância versus diversidade (Figura 28). Figura 28 – Grupos de estações formados a partir da análise do Cluster. 4.2-2-2-3 PCA A análise de componente principal (PCA) foi aplicada aos dados abióticos e revelou que os dados PC1 e PC2 são os mais relevantes para essa análise, baseando-se nas variáveis abiótica utilizadas. A análise de componente principal (PCA) aplicada aos dados abióticos revelou que os dados PC1 e PC2 são os mais relevantes para essa análise, apresentando 61,3% de correlação (Tabela 6) baseando nas variáveis utilizadas (Tabela 7). O gráfico mostrado pela Figura 28 indica que as amostras AR-104, AR-108, AR-113, AR-139 e AR-140, AR-160, AR-161, AR-168 e AR-200 possuem maior influência com areia grossa a muito grossa bioclástica, as amostras AR-121, AR-133, AR-149, AR-192, AR-194 e AR-196 sofrem influência de areia fina a muito fina, as amostras AR-103, AR-105, AR-116, AR-143, AR- 144, AR-146, AR-148, AR-166, AR-167, AR-191, AR-197, AR-199, AR-203 e AR-205, AR-207 apresentam afinidade com cascalho e matéria orgânica, e as amostras AR-114, AR-149, AR-162, AR-195, AR-201 e AR-204 apresentam afinidade com areia média 53 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado (bioclástica, biossiliciclástica e siliciclástica), como foi indicada pela maioria das amostras, que sofrem influência mais expressiva das variáveis de carbonato, matéria orgânica e cascalho. Tabela 6 – Quadro gerado pelo PCA, destacando a boa variação cumulativa de PC2 (em negrito). PC Autovalor Variação (%) Variação cumulativa (%) 1 4,85 40,4 40,4 2 2,51 20,9 61,3 3 1,21 10,1 71,3 4 1,06 8,8 80,2 5 0,744 6,2 86,4 Tabela 7 – Valores de PC1 e PC2 para as variáveis utilizadas. Variável PC1 PC2 Peso Inicial 0,079 0,077 Matacão -0,296 0,116 Seixos -0,375 -0,020 Seixos -0,375 -0,020 Grânulos -0,382 0,097 Areia muito grossa -0,225 0,314 Areia grossa 0,012 0,454 Areia media 0,336 0,229 Areia fina 0,322 -0,298 Areia muito fina 0,057 -0,517 Lama -0,119 -0,466 Carbonato % -0,410 -0,142 Matéria orgânica % -0,407 -0,142 O gráfico mostrado pela Figura 29 indica que as amostras 113, 140, 160, 161, 167, 170, 193, 200 possuem maior influência com areia grossa bioclástica, as amostras 101, 142, 149, 195, 196, 201, 204 sofrem influência de areia fina, e as amostras 103, 105, 115, 116, 143, 144, 146, 148, 191, 197, 199, 201, 205 apresentam afinidade com cascalho e matéria orgânica, como foi indicada pela maioria das amostras, que sofrem influência mais expressiva das variáveis de carbonato, matéria orgânica e cascalho. 54 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 29 – Gráfico de análise de PCA de acordo com os valores de PC1 e PC2. 4.2-2-2-4 Best Por fim essa análise revela quais variáveis mais influenciam a diversidade de foraminíferos, bem como as que menos influenciam, em uma sequência lógica. A compilação de todos os resultados acima mencionados, tanto univariados como os multivariados, permitiu o resultado final para as análises estatísticas. Tal resultado pode-se observar que o teor (%) de matéria orgânica, seguido pelo teor de carbonato e cascalho são as variáveis abióticas que mais exercem influência na diversidade das espécies, e a lama (já pouco presente na área da pesquisa) está entre a que menor influencia. Segue assim a ordem de influência: 1) Matéria orgânica; 2) Carbonato; 3) Cascalho; 4) Areia muito grossa; 55 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado 5) Areia grossa; 6) Areia média; 7) Areia fina; 8) Areia muito fina; 9) Lama. Ou seja, os teores de matéria orgânica e de carbonato de cálcio, ambos em suas maiores proporções, bem como o tamanho superior a fração areia fina dos grãos do material sedimentar, são as variáveis abióticas que melhor se correlacionam à diversidade de indivíduos de diferentes espécies. Para uma melhor visualização dos valores relativos, foram gerados mapas de distribuição dos principais foraminíferos reconhecidos para o presente estudo, que uma vez correlacionados aos mapas de distribuição abiótica acima mostrados, mais os resultados obtidos através das análises estatísticas, permitiram uma óptica de interpretação de forma mais clara e precisa (Figuras 30 e 31). A importância da interpretação de tais resultados será discutida no Capítulo superior. 56 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 30 - Distribuição de seis espécies de foraminíferos. A) Quinqueloculina lamarckiana; (B) Quinqueloculina patagonica; (C) Textularia sp. (D) Pyrgo sp. E) Globigerina rubra (F) Ammonia tepida. Notar pelos mapas de distribuição de A) Q. lamarckiana e B) Q. patagônica, bem como através das análises multivariadas em MDS que tais espécies são concorrentes, ou seja, onde uma espécie predomina, a outra tende a reduzir sua distribuição. 57 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 31 - Distribuição de seis espécies de foraminíferos. (A) Amphisorus hemprichii (B) Amphistegina gibbosa (C) Peneroplis pertussus; (D) Peneroplis carinatus; (E) Buccella peruviana (F) Peneroplis sp. Para Amphisorus hemprichii a ocorrência é restrita na área da pesquisa; a abundância de Amphistegina gibbosa ocorre tanto nas fácies siliciclásticas como nas fácies carbonáticas, devido a sua concha, que sendo robusta supostamente de ambientes de alta energia; a abundância de Buccella peruviana evidencia padrão de abundância nas porções mais distais, indicando provável área de ressurgência. 58 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 32 - Análise MDS 1: Distribuição da espécie Quinqueloculina lamarckiana. Figura 33 - Análise MDS 2: Distribuição da espécie Quinqueloculina patagonica. Notar, no canto inferior, que a distribuição das espécies do gênero Quinqueloculina, Q. lamarckiana e Q. patagonica são inversamente proporcionais. Tal fato pode indicar uma concorrência entre essas duas espécies. 59 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado CAPÍTULO 5 – DISCUSSÕES 60 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado CAPÍTULO 5 – DISCUSSÕES 5- Discussões O ambiente plataformal próximo ao talude apresenta em geral uma fauna marinha diversificada, de hábitos tanto bentônicos e nectônicos. Já os organismos de hábito planctônico provêm de ambientes marinhos mais profundos, de mar aberto, e quando ocorrem em porções mais rasas podem indicar ressurgência, ou seja, a ação dos ventos ajudando na hidrodinâmica marinha, levando águas mais profundas para porções marinhas rasas, trazendo consigo fitoplanctôn (grandes fontes de nutrientes). A ressurgência é um fenômeno raro e ocasional na natureza, e quando ocorre, traz uma série de benefícios para o habitat marinho (Boltvskoy, 1965, 1966). A porção externa da plataforma tende a ser mais naturalmente favorável para a circulação de nutrientes marinhos, essenciais para o equilíbrio onde habita esse ecossistema, como também pode elevar as taxas de sedimentação carbonática, também benéfica. A porção externa da plataforma Equatorial do RN, um ambiente recifal que se localiza entre os vales incisos Apodi-Mossoró (a Oeste), e Piranhas-Açu (a Leste), apresenta sedimentação neógena mista (sedimentos carbonáticos e siliciclásticos), onde os teores de carbonato de cálcio variam de 1,51% (amostra 128) a 99,64% (amostra 207). A granulometria varia, em ordem crescente, de areia fina a cascalho, com areia grossa ocorrendo em praticamente todas as amostras. Os dados sedimentológicos foram de grande importância para correlacionar com a biota, pois o tipo de material sedimentar influenciou diretamente na diversidade e/ou dominância de grupos de espécies e indivíduos, bem como sua distribuição no meio no qual viveram e se depositaram junto ao substrado. A sedimentação marinha carbonática é enriquecida pelas carapaças de organismos mortos, que se depositam no substrato. Essa relação entre o ambiente em sedimentação com os organismos que nele habitam pode ser mais bem compreendida através dos 61 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado foraminíferos. Sua ampla distribuição geográfica, diversidade de espécies, com suas carapaças ou tecas bastante sensíveis – e adaptáveis – ao meio permite que tais protistas sejam utilizados como ferramenta para as geociências. Através da sensibilidade das tecas, que reagem às variáveis abióticas tais como salinidade, temperatura, pH, condutividade, densidade, profundidade, bem como apresentam relação direta ou indireta com os teores de matéria orgânica além exercerem relação direta na taxa de produção de carbonato de cálcio, contribuindo assim, para a construção de geo-habitats, por exemplo, recifes (abrigos para seres diversos). No entanto, a área localizada para a presente pesquisa não consiste de construções recifais vivas, e os recifes de corais mais próximos se encontram fossilizados, ou “desativados”, devido a grande subida do nível do mar causada pela última deglaciação ocorrida no fim do Pleistoceno. As análises estatísticas univariadas aplicadas nos foraminíferos reconhecidos, através dos seus índices ecológicos – equitatividade, diversidade e dominância – mostraram que, em geral, a diversidade de indivíduos de espécies diferentes predomina em relação aos organismos dominantes. Essas informações obtidas indicam águas de alta qualidade, contribuindo para um ambiente saudável, onde o Antropoceno (Waters et al., 2016; Saulnier-Tabot & Lavoie, 2018) felizmente não causou danos, contrário do que essa nova época inserida no Tempo Geológico indica, uma vez que nossa espécie Homo sapiens foi a responsável por extinções em massa de espécies vegetais e animais, poluiu os oceanos e alterou a atmosfera, entre outros impactos duradouros (Stromberg, 2013). Nas porções da área onde os foraminíferos possuem alta diversidade, os teores de matéria orgânica e CaCO3 são os mais elevados, indicando, também, relação com as fácies sedimentares carbonáticas. Por outro lado, os macroforaminíferos que são dominantes, destacando Quinqueloculina lamarckiana, Amplistegina gibbosa e Peneroplis carinatus, ocorrem em praticamente todas as fácies sedimentares reconhecidas. No entanto, presença de Q. lamarckiana e Pyrgo são dominantes nas fácies sedimentares siliciclásticas, e sugere que esse tipo de material terrígeno desfavorece a diversidade das espécies, uma vez nas fácies terrígenas há menor variedade. As carapaças robustas desses organismos favoreceram a sua proliferação nas fácies sedimentares de mais alta energia. 62 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Os índices ecológicos, juntamente com a influência das variáveis abióticas sobre os foraminíferos devem ser utilizados com cautela. Estudos anteriores em ambientes recifais plataformais, por exemplo, os trabalhos em Abrolhos realizados por Araújo & Machado (2008) e Pessoa Neto et al (2011) apontaram elevados índices de diversidade associados a granulometria, essenciais nesses estudos. As associações de foraminíferos identificadas também se mostram diferentes nesses estudos, para correlação direta com o presente trabalho. As análises estatísticas multivariadas (PCA, Cluster, MDS e BEST) revelaram que as variáveis abióticas CaCO3 e matéria orgânica foram as que melhores se relacionaram com os foraminíferos, seguidamente por cascalho, areia grossa e areia média. Outras variáveis abióticas tais como profundidade e frações granulométricas mais finas foram os menores responsáveis na variabilidade das espécies. Portanto, a distribuição e dispersão das espécies estão fortemente ligadas aos elevados teores de CaCO3 e matéria orgânica, tal como já observado por Eichler et al (2012) em ambientes plataformais. Tais observações sugerem, ainda, que quando associados aos elevados teores de CaCO3 e matéria orgânica, a diversidade de espécies de foraminíferos contribuem diretamente na produção carbonática plataformal. Além de produção de CaCO3, outro importante parâmetro observado para o beneficiamento ambiental, consiste em zonas de ressurgência marinha, que por sua vez também contribui para o beneficiamento carbonático. Conforme demonstrados pelos trabalhos de Steverson et al. (1998), Eichler et al (2012) e Guedes et al (2015), a ocorrência do bentônico Buccella peruviana nesse ambiente é um bioindicador de ressurgência, ou seja, nutrientes marinhos trazidos pelas correntes, sendo assim, um importante indicador da saúde plataformal. Outros foraminíferos bentônicos reconhecidos tais como Miliolídes, Rotalinídeos e Textularinídeos refletem a alteração de parâmetros ambientais nessa região dinâmica. As características físicas robustas de suas tecas indicam maiores resistências abrasiva, ao transporte e dissolução (Morais & Machado, 2001). Algumas carapaças ou tecas de foraminíferos bentônicos tais como Quinqueloculina lamarckiana, Q. patagonica, Pyrgo, Textularia apresentam uma coloração amarelada a parda, que, segundo Batista et al. (2007), essa característica é atribuída a baixa 63 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado velocidade de deposição, que possibilitou a oxidação dos grãos, bem como a agitação de sedimentos causada pela alta energia do ambiente. As tecas dos organismos acima mencionados são robustas, portanto, resistente à elevada energia de transporte dos sedimentos. Tanto as tecas acima mencionadas se encontram oxidadas como também grãos de areia quartzosas, juntos depositados. Para Lima (2015), os sedimentos de colorações diferentes para aquela região correspondem a uma única idade, entre 3 a 6 mil anos, relacionados ao Neógeno, representando assim uma exposição subaérea de depósitos sedimentares mais antigos. As espécies reconhecidas no presente estudo tais como Quinqueloculina lamarckiana, Miliolinella subrotunda, Oolina universa, Pyrgo sp., Quinqueloculina patagonica, Q. polygona e Triloculina trigonula possuem tecas fortes e imperfuradas, portanto mais resistentes às correntes marinhas. Q. lamarckiana, uma das espécies de maior dominância no presente estudo, tornou-se oportunista uma vez que outras espécies não possuíam afinidade ao substrato terrígeno. Através dos mapas de distribuição biótica, pode-se observar que Q. lamarckiana e Q. patagonica são concorrentes; logo, quando uma predomina, a outra tende a desaparecer. As espécies Amphistegina gibbosa (outra do grupo das espécies dominantes), Archaias angulatas, Borelis melo, Heterostegina depressa, Amphisorus hemprichii, Laevipeneroplis proteus, Peneroplis carinatus são simbiontes (carregam algas), típicas de ambientes rasos até 50 m, sendo prováveis bioindicadores da proximidade de águas limpas em ambientes recifais, além de possuírem afinidade caribenha (Gomes et al, 2015). Já as espécies não simbiontes, hialinas, são Bigenerina sp., Bolivina stritulata, Cassidulina subglobosa, Cibicides sp., Cornuspira involvens, Discorbis sp., Elphidium sp., Hanzawaia boueana, Patelina corrugata, Pseudononion atlanticum, Poroeponides lateralis, Robulus sp., Spiroloculina depressa, Uvigerina peregrina e Wiesnerella sp., A frequência de Uvigerina peregrina foi relacionadaà um estágio interglacial e elevação do nível do mar, em águas oxidadas (Quinterno & Gardner, 1987). A única espécie planctônica reconhecida, a Globigerina rubra, é indicadora de ambiente marinho mais profundo, portanto são tolerantes a temperatura, salinidade e densidade da água, podendo também até indicar ressurgência. 64 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Há dificuldades para o presente trabalho correlacionar os resultados aqui obtidos com trabalhos anteriores, apesar de que Araújo & Machado (2008) mostraram que a distribuição das assembleias de foraminíferos está relacionada com o tamanho dos grãos, porém outros estudos em regiões ambientais semelhantes, como exemplo do Caribe, estudos realizados por Havach & Collins (1997) mostraram que as assembleias podem ter distribuição controlada por outras variáveis, como por exemplo, profundidade e temperatura (não relevantes para o presente estudo). As análises multivariadas (PCA, Cluster, MDS e BEST) do presente estudo, já não podem ser comparadas com as de Havach & Collins (op. cit), e mais recente de Moura et al. (2015) revelaram que o tamanho dos grãos não é o principal fator de distribuição das assembleias de foraminíferos, mostrando que a profundidade é a variável que melhor se correlaciona com as espécies. No entanto a profundidade, no presente estudo não parece atuar como fator limitante. O estudo revela que algumas das muitas lacunas científicas foram preenchidas a luz do melhor entendimento sobre o ambiente e a dinâmica plataformal. Para prosseguir com a melhor compreensão desse complexo ambiente marinho de deposição, sugerem-se mais investimentos em estudos sobre a distribuição e importância dos foraminíferos como bioindicadores ambientais e sedimentológicos. O estudo do ambiente plataformal quando ultilizando-se foraminíferos como ferramenta, torna-se mais preciso, além de fornecer tanto informações geológicas, ecológicas, biológicas sobre a dinâmica marinha, além de possuir baixo custo para a sua investigação. 65 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado CAPÍTULO 6 – CONCLUSÕES 66 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado CAPÍTULO 6 – CONCLUSÕES 6- Conclusões Na plataforma equatorial externa adjacente a área do RN, entre os paleovales incisos Piranhas-Açu e Apodi-Mossoró observou-se que espécies de foraminíferos oportunistas e dominantes tendem a se concentrarem nas porções com mais baixos teores de carbonato de cálcio. Enquanto que nas porções onde há teores carbonáticos mais elevados (fácies carbonáticas a mistas), prevalecem assembleias de foraminíferos simbiônticos. Estes resultados levaram a concluir que, onde há maior diversidade de espécies simbióticas, há maior qualidade ambiental, favorecendo a produção de carbonato de cálcio. A presença de Buccella peruviana, Globigerina rubra e Uvigerina striata é provavelmente relacionada à intrusão de águas marinhas mais frias, levando em consideração que a plataforma rasa equatorial Norte rio-grandense possui águas mais quentes. Estando relacionados a intrusões de águas frias, portanto, os organismos acima mencionados não estão relacionados às características sedimentológicas, como as demais assembleias e sim provavelmente são relacionados às correntes marinhas. Possivelmente, também, estes foraminíferos indicam fenômenos de ressurgência ou ainda outra característica importante das massas de água atuantes no sistema. 67 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado 7- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 68 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado 7- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALLEN, J.R.L. 1980 Sand Waves: a model of origin and internal structure. Sedim. Geol., 26: 281-328. ALLEN, J.R.L. 1977. The Plan shape of current ripples in relation to flow conditions. Sedimentology, 24: 53-62. Anderton, R. 1976. Tidal shelf sedimentation: an example from the Scottish Dalradian. Sedimentology, 23: 429-458. ANTUNES, R.L. & MELO, J.H.G. 2001. Micropaleontologia e Estratigrafia de Seqüências. In: RIBEIRO, H.J.P.S. (org.). 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DESCRIÇÃO Amostra Profundidade X Y MACROSCÓPICA Areia fina siliciclastica, coloração cinza esverdeado e AR-101 57 m 725503 9495773 abundade presença de sedimentos carbonaticos dispersos na matriz AR-102 44 m 724485 9494862 Sedimentos não coletados Areia fina predominantemente siliciclastica, acinzentada com AR-103 28 m 725035 9493805 flagmentos de bioclastos e presença abuntande algas construções carbonáticas Areia média mista (siliciclastica/carbonatica) com AR-104 30 m 724489 9492927 fragmentos de bioclastos e coloração cinza escuro Areia fina siliciclastica, coloração creme e porções AR-105 20 m 724222 9491786 esverdearas, presença abundade de bioconstruções carbonática (corais) Cascalho carbonatico com areia grossa, coloração cinza AR-108 16 m 723374 9488350 esverdeado, com abundade quantidade de algas (alimeda predominantemente) Predominacia de areia carbonatica media com pouca AR-113 20 m 725687 9491650 areia fina siliciclastica e argila, em duas cores (creme e esverdeado) Areia fina siliciclastica, com AR-114 35 m 725615 9492236 algas, coloração creme e quantidade de bioclastos. Areia fina siliciclastica, com AR-115 36 m 725896 9492936 algas, coloração creme e quantidade de bioclastos. Areia fina siliciclasticas com presença de bioconstruções AR-116 40 m 726145 9493474 carbonaticas (corais) e algas com duas coloração (creme e esverdeado) AR-117 130 m Profundidade máxima excedida AR-118 160 m Profundidade máxima excedida Areia fina siciciclastica com AR-119 58 m 728136 9493903 coloração creme e porções esverdeadas (ricas em materia 85 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado orgânica) e presença de bioconstruções carbonáticas (corais) AR-120 46 m 727796 9492976 Amostra insulficiente Areia fina siliciclastica coloração creme e porções esverdeadas e AR-121 30 m 727485 9492057 abundante quantidade de algas (alimedas) e sedimentos carbonaticos dispersos. AR-123 25 m 727372 9491229 Sedimentos não coletados Areia fina siliciclastica, cor AR-128 24 m 727915 9488932 creme acinzentado Areia fina siliciclastica AR-129 30 m 728420 9490244 acinzentada com presença fragmentos carbonáticos Areia fina siliciclastica, coloração acinzentada e presença AR-130 30 m 728404 9492069 significativa de sedimentos carbonáticos dispersos na matriz Areia media siliciclastica coloração acinzentada, com AR-131 30 m 728546 9491302 quantidade significativa de sedimentos carbonáticos Areia fina siliciclastica AR-132 52 m 728677 9493213 coloração creme claro Areia fina siliciclastica, AR-133 65 m 729260 9493993 coloração amarela (creme), com poucos fragmentos de bioclastos. Areia fina siliciclastica, coloração amarela acinzentado, AR-138 25 m 724577 9484243 com pouco sedimento carbonático e poucos fragmentos bioclasticos. Areia media siliciclastica coloração creme escuro e porções esverdeadas, com AR-139 27 m 724445 9490388 quantidade significativa de sedimentos carbonáticos e algas (alimeda predominantemente) Areia grossa siliciclastica com AR-140 50 m 724860 9491356 bioclastos Areia siliciclasticas fina, com alguma quantidade de AR-141 50 m 730390 9492611 sedimentos carbonaticos dispersos na matriz e alimeda. Areia siliciclasticas fina, com alguma quantidade de AR-142 68 m 730511 9493608 sedimentos carbonaticos dispersos na matriz e alimeda. 86 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado AR-143 57 m 731540 9492837 Sedimentos não coletados Areia fina siciciclastica com coloração creme, com presença AR-144 33 m 731107 9491944 de bioconstruções carbonáticas (corais) e algas do tipo alimeda predominantemente Areia siliciclastica fina com significatica quantidade de AR-146 27 m 731101 9491383 bioconstruções (corais) e coloração creme. Areia fina siliciclastica, coloração clara e presença de AR-148 25 m 731110 9490669 alga (alimeda predominantemente) Areia fina siliciclastica, coloração clara e presença de AR-149 23 m 730878 9489682 alga (alimeda predominantemente) AR-159 30 m 733047 9488584 Amostra insuficiente Areia media a grossa AR-160 32 m 733204 9489670 carbonatica, coloração creme. Areia media a grossa predominantemente carbonática AR-161 33 m 733427 9490620 com quantidade significativas de bioconstruções carbonaticas (corais) Areia fina predominantemente siliciclastica com quantidade AR-162 46 m 733816 9491835 significativa de sedimentos carbonaticos, coloração cinza esverdeada Areia fina siliciclastica com duas cores (creme e esverdeado) com AR-164 28 m 732273 9491537 fragmentos de bioclastos (bastante alimeda) e bioconstruções carbonáticas Areia fina siliciclastica, coloração clara e presença de AR-166 25 m 732057 9490657 alga (alimeda predominantemente) Areia fina siliciclatica AR-167 33 m 734060 9488178 acinzentada com bioconstruções (corais) Areia siliciclastica fina com significatica quantidade de AR-168 36 m 734531 9489622 bioconstruções (corais) e coloração creme. Areia siliciclastica fina com AR-170 38 m 734914 9491187 significatica quantidade de bioconstruções (corais) e 87 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado coloração creme acinzentada. AR-171 44 m 735982 9491274 Sedimentos não coletados AR-172 40 m 735726 9490487 Sedimentos não coletados Areia fina predominantemente siliciclastica com grande quanditade de sedimentos AR-191 44 m 736914 9490420 carbonaticas e presença expressiva de bioconstruções (corais) e algas Areia siliciclastica fina com AR-192 39 m 736465 9489611 bioconstruções (corais) e coloração creme acinzentado Areia fina siliciclastica coloração creme abundante quantidade de AR-193 34 m 736427 9488133 bioconstruções (corais) e algas (alimedas) e sedimentos carbonaticos dispersos. Areia fina siliciclastica com AR-194 40 m 739179 9486760 significativa quantidade de alga (alimeda predominantemente) Areia fina predominantemente siliciclastica, esverdeada com AR-195 44 m 739142 9487541 significativa quantidade de sedimentos carbonaticos dispersos e algas Areia fina predominantemente siliciclastica, esverdeada com AR-196 47 m 739317 9487887 significativa quantidade de sedimentos carbonaticos dispersos e algas Areia fina siliciclastica, com presença de bioconstrução carbonática (corais) e fragmentos AR-197 60 m 734218 9484283 de bivalves e outros bioclastos, coloração creme com porções esverdeadas AR-198 72 m 740896 9488814 Sedimentos não coletados Areia fina siliciclastica, com presença de bioconstrução AR-199 44 m 740654 9487726 carbonática (corais) e fragmentos de bivalves e outros bioclastos, coloração creme Areia carbonática média, AR-200 34 m 740607 9486513 amarelada com bioclastos e construções carbonáticas Areia fina a média com significativa quantidade de algas AR-201 35 m 740510 9485600 (alimeda predominantemente) e coloração cinza esverdeado e abundade presença de sedimentos carbonaticos 88 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado dispersos na matriz AR-202 26 m 741718 9484005 Sedimentos não coletados Areia fina siliciclastica AR-203 30 m 742209 9485607 acinzentada com presença de bioclastos Areia fina siliciclastica com duas cores (creme e esverdeado) com AR-204 40 m 742341 9486759 fragmentos de bioclastos e algas (bastante alimeda) Areia fina siciciclastica com coloração creme e porções esverdeadas (ricas em materia AR-205 57 m 742543 9487866 orgânica) e presença de bioconstruções carbonáticas (corais) AR-206 68 m 743428 9488303 Sedimentos não coletados Areia fina siliciclastica, cor creme clara e quantidades AR-207 53 m 744300 9487561 significativas de bioconstruções carbonáticas (corais) 89 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado ANEXO 2 – Tabela contendo a frequência absoluta dos foraminíferos. 90 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado 91 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado 92 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado ANEXO 3 – Quadro com índices ecológicos na qual estão representados o número de espécies (S), número de estações (N), equitatividade (J’), diversidade (H’) e dominância (Lâmbda) da área. Os valores destacados em cores amarelas e azuis, mostram a alta correlação da Equitatividade e Diversidade de espécies diferentes. Amostras S N J' H'(loge) Lambda 4 7 23 1,04 0,56 0,54 31 6 35 1,02 0,53 0,57 32 4 95 0,58 0,67 0,42 33 13 85 1,45 0,43 0,56 34 9 115 1,60 0,26 0,73 35 9 71 1,11 0,53 0,50 36 13 103 1,46 0,39 0,57 37 9 113 1,63 0,25 0,74 38 11 133 1,66 0,26 0,69 40 7 44 1,03 0,55 0,53 41 8 16 1,77 0,22 0,85 42 7 51 1,37 0,30 0,70 43 16 130 1,89 0,25 0,68 45 12 254 1,52 0,36 0,61 46 9 24 1,52 0,36 0,69 47 14 113 1,88 0,22 0,71 49 6 60 0,75 0,64 0,42 50 11 40 1,87 0,24 0,78 51 11 54 1,71 0,28 0,71 52 12 143 1,68 0,25 0,68 53 4 146 0,34 0,86 0,25 54 11 80 1,96 0,18 0,82 55 10 69 1,73 0,25 0,75 56 15 198 1,57 0,36 0,58 93 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado 68 11 105 1,83 0,21 0,76 113 11 96 1,66 0,29 0,69 119 19 132 1,65 0,39 0,56 120 14 36 2,45 0,10 0,93 121 19 62 2,72 0,08 0,92 128 10 19 2,16 0,13 0,94 129 13 30 2,12 0,18 0,82 131 11 52 1,87 0,20 0,78 132 14 55 2,33 0,13 0,88 133 19 113 2,42 0,12 0,82 141 13 53 2,28 0,12 0,89 142 19 93 2,42 0,12 0,82 143 19 119 2,04 0,22 0,69 144 25 121 2,66 0,11 0,83 146 22 90 2,39 0,18 0,77 148 13 50 1,87 0,28 0,73 149 21 110 2,38 0,16 0,78 159 17 61 2,63 0,08 0,93 160 10 163 1,30 0,45 0,56 161 13 88 1,23 0,52 0,48 162 15 65 2,18 0,16 0,81 164 11 55 1,94 0,21 0,81 167 6 34 1,33 0,35 0,74 168 11 21 2,20 0,13 0,92 170 16 77 2,23 0,15 0,81 191 15 110 2,08 0,17 0,77 192 22 121 2,21 0,21 0,72 194 13 39 2,25 0,13 0,88 195 13 51 2,08 0,17 0,81 94 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado 197 14 65 2,04 0,18 0,77 199 23 106 2,61 0,11 0,83 200 13 78 2,07 0,16 0,81 201 10 71 1,34 0,41 0,58 203 14 44 2,21 0,16 0,84 205 13 77 2,25 0,13 0,88 207 15 93 1,91 0,24 0,70 95 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado ANEXO 4 – ARTIGO Associações de Foraminíferos e Padrões Sedimentares da Plataforma Externa do Rio Grande do Norte, NE-Brasil Foraminiferal Assemblage and Sedimentary Patterns of the Outer Shelf of Rio Grande do Norte, NE-Brazil Allany de Paula Uchôa ANDRADE1,2, Patrícia Pinheiro Beck EICHLER2, Moab Praxedes GOMES1,2 (1) Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Campus Universitário, Caixa Postal 1596; CEP 59072-970, Natal – RN, Brasil. (E-mail: allany.uchoa@gmail.com, gomesmp@geologia.ufrn.br). (2) Laboratório de Geologia e Geofísica Marinha e Monitoramento Ambiental (GGEMMA), Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Campus Universitário, Caixa Postal 1596; CEP 59072-970, Natal – RN, Brasil. (E-mail: patriciaeichler@gmail.com). Resumo. Foraminíferos tem contribuído na investigação de processos de sedimentação, produtividade carbonática, qualidade da água, nutrientes e saúde ambiental de ambientes plataformais. Nesse estudo, utilizou-se associações de foraminíferos para compreender a influência de nutrientes e fatores abióticos que controlam a produção carbonática na cobertura sedimentar recente da plataforma externa do Rio Grande do Norte, na região dos Recifes do Açu. Análises granulométricas, de teores de CaCO3 e de matéria orgânica permitiram o reconhecimento de quatorze fácies sedimentares. Dados biológicos quantitativos e qualitativos foram utilizados nas análises estatísticas univariadas e multivariadas. A presença de espécie de foraminífero planctónico Globigerina rubra, e das espécies bentônicos Quinqueloculina patagonica e Peneroplis pertussus está relacionada à intrusão de correntes oceânicas sobre a quebra da plataforma. Além disso, a presença de Buccella peruviana, se correlaciona aos altos teores de CaCO3 e matéria orgânica. Observou-se que a diversidade de organismos simbiontes se relaciona à produção carbonática e ao ambiente plataformal pristino. As espécies de foraminíferos supracitadas indicam a ocorrência de fenômenos oceânicos sob a influência do Giro Tropical e ressurgência. Palavras-chave: foraminíferos, diversidade, dominância, recifes, ressurgência, ecótono Abstract. Foraminifera as tools have contributed to the investigation of sedimentary processes, carbonate productivity, water quality, nutrient intakes and environmental health of continental shelves. Here we show how foraminiferal associations are 96 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado influenced by nutrients and abiotic factors that control the carbonate production in the modern outer shelf of Rio Grande do Norte, in the region of Açu Reefs. Granulometric analysis, CaCO3 and organic matter content allowed us to identify six sedimentary facies. Quantitative and qualitative biologic data were used on the univariate and multivariate statistical analyzes. The presence of the planktonic foraminiferal species Globigerina rubra, and the benthic species Quinqueloculina patagonica, and Peneroplis pertussus is related to the intrusion of ocean currents over the shelf break. The presence of Buccella peruviana is correlated with high CaCO3 and organic matter contents. It was observed that the diversity of symbiotic organisms is related to carbonate production and the pristine shelf environment. These foraminiferal species indicate the occurrence of oceanic phenomena under the influence of Tropical Gyre and resurgence. Keywords: foraminifera, diversity, dominance, reefs, upwelling, ecotone 1 Introdução Características ambientais associadas com controles sedimentares e geomorfológicos de uma região oceânica podem ser estudadas por indicadores ambientais como os foraminíferos (Scott et al., 2007), pois esses organismos unicelulares que possuem ampla diversidade de espécies, distribuição geográfica e batimétrica. Esses organismos reagem rapidamente às alterações do meio ambiente e seus diversos tipos de conchas, porcelanosas, hialinas ou aglutinantes, são sensíveis – e adaptáveis – ao meio onde vivem às variáveis abióticas tais como salinidade, temperatura, pH, densidade, profundidade, bem como apresentam relação direta ou indireta com os teores de matéria orgânica (Eichler et al., 2007, 2019), e quando mortos, são depositados e se somam ao substrato marinho para a produção de carbonato de cálcio (Ribeiro-Hessel, 1982; Vilela, 2000), indicando também interação entre correntes marinhas e fenômenos oceânicos (Schmiedl, et al., 1997; Eberwein et al., 2006). A cobertura sedimentar atual da plataforma continental reflete a natureza predominante de origem de sua composição, seja siliciclástica ou carbonática, e da ação de transporte promovida por ondas, marés e correntes (Ponzi, 2004). A ausência ou baixo aporte siliciclástico favorece a produção carbonática em regiões de águas quentes como nas plataformas continentais do Bahamas, Caribe, Yucatán, Golfo Arábico, Austrália Ocidental, Indonésia, e Nordeste brasileiro (Langer et al., 1997; Langer & Hottinger, 2000; Langer, 2008). As plataformas continentais da margem Equatorial Brasileira possuem sedimentação mista, siliciclástica e carbonática, sendo a parte externa composta por cobertura de sedimentos essencialmente carbonáticos com larga ocorrência de dunas 97 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado subaquáticas, vales e recifes (Vital et al., 2014). Em particular a plataforma continental do Rio Grande do Norte (RN), que se encontra na transição da margem leste e da equatorial do Brasil, é relativamente rasa, com largura média de 40 km e profundidade de quebra entorno de 70 m, sujeita às ações das correntes de contorno oeste associadas com o Giro Tropical do Atlântico Sul, ventos fortes e variações de marés, representando um ambiente dinâmico de alta energia (Vital et al., 2008, 2014; Gomes et al., 2014; 2016). Nesse estudo utilizou-se os foraminíferos como indicadores de hidrodinâmica, distribuição sedimentar, produção carbonática, salinidade, temperatura, qualidade das águas e do ecossistema em uma área localizada na plataforma continental externa do RN, cerca de 30 km sentido Norte-Noroeste do município de Macau, onde foram coletadas amostras de sedimentos do substrato marinho plataformal, que fica entre os vales incisos Piranhas-Açu e Apodi-Mossoró (Fig. 1). Através do estudo das fácies sedimentares e dinâmica populacional bentônica e planctônica dos foraminíferos pretende-se, portanto, verificar as possíveis correlações na produção carbonática e distribuição de nutrientes marinhos em campos de recifes submersos entre os vales incisos dos rios Piranhas-Açu e Apodi-Mossoró. As análises granulométricas, os teores de carbonato de cálcio, de matéria orgânica, e as associações de foraminíferos simbiontes (dinoflagelados associados) ou não, possibilitaram o mapeamento de regiões potenciais para produção de carbonato de cálcio evidenciando possíveis fenômenos oceânicos como giro tropical e ressurgência, fornecendo dados para avaliação da qualidade ambiental e da dinâmica sedimentar na plataforma. 98 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 1 – Localização da área de estudo na plataforma norte do RN, entre os vales incisos do Rio Açu e Apodi. Figure 1 - Location of the study area on the northern RN shelf, between the incised valleys of the Açu and Apodi Rivers. 2 Área, material e métodos A plataforma continental do Rio Grande do Norte (RN), apresenta dois setores: Setor Leste, no qual compõe o Rio Sagi, na divisa dos estados RN e PB, até o Alto de Touros; e Setor Norte, a partir do Alto de Touros até Tibau, entre a divisa RN-CE (Vital et al., 2010). Nessa plataforma o gradiente dos sedimentos varia de siliciclásticos na plataforma interna para mistos e carbonáticos na plataforma externa (Vital et al., 2008; Gomes et al., 2015; Nascimento Neto et al., 2019; Nascimento Silva et al., 2019). Os sedimentos superficiais consistem em um delgado pacote de depósitos Holocênicos não consolidados e distribuição em manchas de recifes (Nascimento Silva et al., 2018; Nascimento Silva & Gomes, 2019) sobre uma superfície regional erosiva interpretada como topo do Pleistoceno, observada ao longo da plataforma (Moreira et al., 2019) e nos 99 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado vales incisos dos rios Apodi-Mossoró e Piranhas-Açu (Gomes et al., 2014, 2015), as quais servem de barreiras para o transporte e distribuição dos sedimentos ao longo da plataforma (Gomes et al., 2016). A distribuição sedimentar e geomorfológica da plataforma norte do RN pode ser dividida em três segmentos conforme Vital et al. (2008, 2014) e Gomes et al. (2014, 2015): plataforma interna, essencialmente siliciclástica, com 24 km de largura, em profundidades de 0 a 15 m; plataforma média, de sedimentação mista, com 10 km, de 15 a 25 m de profundidade, e plataforma externa, predominantemente carbonática, possuindo em torno de 8 km, profundidades variando de 25 m até a quebra da plataforma a 75 m. A plataforma externa é coberta essencialmente de sedimentos carbonáticos e manchas relictas de sedimentos siliciclásticos (Nascimento Silva & Gomes 2019), com extensa ocorrência de recifes (Recifes do Açu) (Nascimento Silva et al., 2018; Gomes et al., 2019) e sob influência de processos oceânicos que controlam a distribuição e desenvolvimento de habitats bentônicos a ocorrência de agregações de peixes (Rovira et al., 2019; Eichler et al., 2019). 2.1 Coleta de dados As estações de coleta para o material sedimentológico e bentônico localizaram-se na porção externa da plataforma entre as isóbatas de 16 m e 68 m (Fig. 1), região entre os vales incisos do Rio Piranhas-Açu e do Rio Apodi-Mossoró, onde ocorre larga faixa recifal, os Recifes do Açu (Gomes et al., 2019; Nascimento Silva et al., 2018). Os dados sedimentares foram coletados a bordo do Navio Balizador Capitão Manhães, da Marinha do Brasil, em transversais perpendiculares à quebra da plataforma totalizando 61 amostras. As amostras sedimentares superficiais de fundo na plataforma foram coletadas utilizando draga do tipo Van Veen com o apoio de um guincho elétrico para a operação de coleta. Os primeiros centímetros de substrato intacto trazidos pela draga foram coletados com uma espátula e transferidos para recipientes com Rosa de Bengala diluído em álcool. O Rosa de Bengala diluído em álcool foi utilizado para a coloração dos espécimes vivos e álcool para evitar o ataque bacteriano (e.g., Eichler et al., 2007). Outra parte do material sedimentar foi separada e acondicionada em sacos plásticos para análise granulométrica. Juntamente com as amostras sedimentares foram coletados dados hidrográficos de temperatura, salinidade e profundidade utilizando um CTD (Conductivity, Temperature and Depth). Os dados 100 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado hidrográficos revelam temperatura (em torno de 28ºC) e salinidade (entre 35 e 36 UPS) constantes, não influenciando nas análises estatísticas. 2.1.1 Processamento do material biológico Cada amostra coletada foi acondicionada com aproximadamente 50 cm³ de sedimento para análise de foraminíferos, seguidamente lavadas e peneiradas em via úmida utilizando-se uma peneira de 0,062 mm, e a fração retida nesta peneira foi colocada em filtros de papel e levadas para uma estufa para secagem a uma temperatura de 60°C. Em seguida realizou-se o quarteamento, em que as amostras foram divididas em frações menores. Depois de finalizado esse procedimento, foi realizada a etapa de triagem dos foraminíferos do material sedimentar, e através de um pincel para colocá-los em lâminas de fundo preto para identificação das espécies, através de uma lupa estereoscópica com zoom de até 8x, e em paralelo, algumas fotografias foram obtidas através do MEV (Microscópio Eletrônico de Varredura). As classificações dos foraminíferos, que nas etapas seguintes foram baseadas nos trabalhos de Boltovskoy et al. (1980), Cushman (1950) e Loeblich & Tappan (1988). Após seu reconhecimento, foram geradas tabelas de abundância absoluta no que se refere ao número de indivíduos em um volume de 50 cm³ de sedimento e de abundância relativa expressa por valores em porcentagem. 2.1.2 Tratamento do material abiótico A análise granulométrica baseou-se no método descrito por Suguio (1973), utilizando as classes granulométricas de Wentworth (1922). Seguiu-se quatro etapas: 1) Lavagem e separação das alíquotas; 2) Análise granulométrica; 3) Análise do Teor de Carbonato; e 4) Análise do teor de matéria orgânica. As amostras foram previamente lavadas para a retirada de sais, com três repetições do procedimento, em seguida as amostras foram secadas em estufa a 50°C e por fim foram homogeneizadas, quarteadas e separadas as alíquotas para as três etapas subsequentes, sendo 10g para a análise do teor de matéria orgânica, 10g para o teor de carbonato e 100g para a granulometria. Os resultados das análises permitiram a geração de mapas da distribuição de sedimentos e posteriormente integrados aos mapas das espécies de foraminíferos, por meio do método de interpolação IDW (Inverse Distance Weighting) utilizado o ArcGis. 101 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Na análise granulométrica, 100g de amostra foi colocada em uma sequência com as peneiras de 8,0 mm, 4,00 mm, 2,00 mm, 1,00 mm, 0,500 mm, 0,250 mm, 0,125 mm, 0,0063 mm e a PAN no agitador de peneiras por 15 minutos em seguida foram pesadas e inseridas no banco de dados. O teor de carbonato de cálcio (CaCO3) e o teor de matéria orgânica foi obtido pela diferença entre o peso inicial e o peso final da amostra. O teor de carbonato foi obtido por meio de ataque a amostra com Ácido Clorídrico à 10%, em seguida filtrado e secado na estufa a 50°C, e novamente pesadas. Para a análise de matéria orgânica foram pesados os cadinhos vazios e depois novamente pesados com a amostra colocada na estufa a 100°C por um período de 24 horas, com a finalidade de retirar sua umidade, depois de retiradas, foram deixadas no dissecador para resfriar e depois foram pesadas e colocadas na mufla por 6 horas (inicialmente a 300°C por 15 minutos e depois a 600°C). Após retirá-las foi recolocada no dissecador e em seguida pesada e inseridos valores em planilhas de registro. Os dados foram tratados estatisticamente no programa de Sistema de Análise Granulométrica (SAG), desenvolvido por Dias (1996) que forneceu os cálculos estatísticos e classificações quanto à média, de acordo com Folk (1968) e Larsonneur (1977). 2.2 Métodos estatísticos As análises estatísticas univariada e multivariada foram aplicadas aos dados biológicos, a fim de avaliar a estrutura da comunidade associada às variáveis ambientais, que forneceram dados a serem utilizados na comparação regional de associações de foraminíferos. Todas as análises foram calculadas utilizando-se o programa PRIMER 7, desenvolvido na Universidade de Plymouth (Clarke & Warwick, 1994). A estatística univariada gerou índices de dominância, equitatividade e diversidade, que são efetivos quando utilizados em conjunto para avaliar mudanças na estrutura da comunidade. A saber: índice de diversidade de Shannon Wiener na base 10 (Newman, 1995), índice de dominância de Simpson (Zar, 1984), e índice de equitatividade de Pielou na base 10 (Zar, 1984). A técnica estatística multivariada permite considerar alterações relacionadas à várias propriedades simultaneamente como profundidade, pressão, teor de CaCO3, temperatura, salinidade e distribuição do tamanho de partículas dentro do sedimento. Neste procedimento foram aplicadas análises descritivas de PCA (Principal Component 102 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Analysis), Cluster, MDS (Multi Dimensional Scaling) e BEST. Com a análise de PCA foi possível agrupar graficamente as estações de acordo com os principais componentes abióticos que as caracterizam. A análise de Cluster levou em consideração o grau de similaridade entre as espécies ou entre as estações resultando em dendogramas de similaridade. A análise MDS, produz um ''mapa'' de amostras em que a posição das amostras reflete a similaridade das suas comunidades biológicas e padrões ambientais, ao invés de sua localização geográfica simples (Eichler et al., 2012a). O método de análise BEST (Clarke & Ainsworth, 1993) foi aplicado correlacionando a matriz de dados abiótico e biológicos, apresentando as melhores correlações entre as matrizes. Para obter melhor visualização da distribuição espacial dos foraminíferos além dos teores abióticos, mapas foram gerados através do Software ArcGis 10, no qual será melhor descrito a seguir. Este procedimento permitiu combinar um conjunto de dados a fim de encontrar a melhor combinação entre os parâmetros multivariados das assembleias de foraminíferos. 3 Resultados Os dados abióticos e os bióticos foram coletados em profundidades que variam de 16 a 68 m, ao longo da porção externa da plataforma, adjacente ao Estado do Rio Grande do Norte. Os dados hidrográficos coletados em paralelo, tais como temperatura (em torno de 28ºC) e salinidade (entre 35 e 36 UPS) foram constantes. 3.1 Dados abióticos Os resultados das análises sedimentológicas apresentam teor de Matéria Orgânica Total (MOT) entre < 1% a 9,48% (o valor máximo é de 10%). Os teores de CaCO3 variaram entre 1,5% a 99,5% que alcançaram valores próximos aos 100% correlacionam- se às granulometrias variando de frações areia média a cascalho (definindo assim as fácies carbonáticas, e subfácies carbonáticas médias, grossas a cascalhosas). As figuras 2A e 2B desses teores mostram o padrão simular de distribuição. B N 103 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 2 – Padrão de distribuição de abióticos na área de estudo. A) Mapa da distribuição de teores de CaCO3; B) Mapa de distribuição da matéria orgânica total. Figure 2 - Distribution pattern of abiotic in the study area. A) Map of the distribution of CaCO3 contents; B) Map of distribution of organic matter. Os dados granulométricos, com as percentagens dos sedimentos finos a cascalhosos associados aos teores de carbonato de cálcio permitiram uma classificação baseada em Folk (1968). Dias (1996) e Freire et al (1997), modificada por Vital et al (2005). Seguindo essa classificação, a tabela 1 sumariza as fácies reconhecidas de sedimentos carbonáticos, siliciclásticos e mistos (carbonáticos e siliciclásticos), distribuídos em 6 fácies sedimentares principais. Tabela 1 – Resumo das principais fácies e subfácies reconhecidas. Table 1 - Summary of the main facies and subfacies recognized. Fácies Sedimentares Fácies Principais Subfácies Areia Bioclástica com Cascalho Areia Bioclástica Lamosa com Cascalho Areia Bioclástica Areia Bioclástica com Nódulos ou Conchas Fácies Car bonáticas Areia Bioclástica Grossa a Muito Grossa Cascalho Bioclástico Areno Lamoso Cascalho B ioclástico Cascalho Bioclástico Arenoso Areia Biossiliciclástica Lamosa com Cascalho Fácies Mistas Areia Biossiliciclástica Areia Biossiliciclástica com Cascalho Areia Biossiliciclástica Fina a Muito Fina Cascalho Biossiliciclástico Cascalho Biossiliciclástico Arenoso Areia Média Siliciclástica Fácies Siliciclásticas Areia Siliciclástica Areia Siliciclástica com Cascalho Areia Siliciclástica Fina a Muito Fina 104 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Cascalho Siliciclástico Cascalho Siliciclástico Arenoso Sendo assim, para a visualização espacial das fácies sedimentares principais e 14 subfácies associadas (Fig. 3), as fácies mais abundantes e bem agrupadas, tanto possuem maiores teores de carbonato de cálcio (portanto quantidades significativas de sedimentos bioclásticos), como também menores teores (areias quartzosas predominantes). As fácies ricas em carbonato de cálcio mais abundantes são representadas pelas fácies Cascalho Bioclástico, seguidamente pelas fácies Areia Bioclástica. Tais fácies e subfácies sedimentares foram definidas, principalmente pela granulometria e teor de carbonatos distribuído na plataforma externa. Os carbonatos se distribuem variando em sua proporção, envolvendo facies arenosas com a presença de siliciclásticas (Fig. 3). Figura 3 – Distribuição das seis fácies sedimentares e suas respectivas subfácies, reconhecidas na área de estudo: Fácies Areia Bioclástica, Cascalho Bioclástico; as Fácies Mistas, Areias Biosiliciclásticas e Cascalho Biosiliciclástico; e as Fácies Siliciclásticas são compostas por Areias Siliciclásticas e Cascalho Siliciclástico. A nomenclatura foi baseada no modelo proposto por Dias (1996), Freire et al (1997), modificado por Vital et al (2005). Figure 4 - Distribution of the six sedimentary facies and their respective subfacies, recognized in the study area. (A) - Main facies recognized in the present study: The Carbonatic Facies are composed by the Bioclastic Sand Facies, Bioclastic Gravel; the Mixed Facies, Biosiliciclastic Sands and Biosiliciclastic Gravel; and the Siliciclastic 105 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Facies are composed by Siliciclastic Sands and Siliciclastic Gravel; (B) - Definition of Sedimentary Subfacies. Granulometry and calcium carbonate content were used as the main identification criteria. The nomenclature was based on the model proposed by Dias (1996), Freire et al (1997), modified by Vital et al (2005), as it is the most applied to the Brazilian platform sedimentation model. 3.2 Dados bióticos: dados estatísticos 3.2.1 Análises univariadas Cálculos estatísticos foram aplicados aos valores de frequência absoluta onde foram obtidos dados ecológicos. Para esses dados estatísticos são utilizadas variáveis como o Número de Espécies (S) de foraminíferos, quantidade de indivíduos da mesma espécie (N), Equitatividade (J), Diversidade (H’) e Lâmbda (λ), que representa a dominância de determinados indivíduos da mesma espécie. Através das análises, o maior número de espécies de foraminíferos (S) possui 25 espécies, e o menor, com 4 espécies; a quantidade de indivíduos da mesma espécie (N) somam 254; os valores de equitatividade (J) variam de 0,4 a 0,93; diversidade de foraminíferos (H’) maior foi a 2,61 e menor foi a 0,5; a dominância maior de indivíduos da mesma espécie encontrada (λ) foi na amostra 04, com 0,55 e menor encontrada, com 0,08. Foi assim observado que nas porções onde decrescem os teores de carbonato de cálcio, com abundância de material siliciclástico, há maior dominância e menor diversidade de indivíduos da mesma espécie. O número de indivíduos é maior, ao contrário do número de espécies. Tal relação é inversamente proporcional onde o teor carbonático aumenta. A área, nos pontos onde predomina a sedimentação siliciclástica, tem como espécie dominante Quinqueloculina lamarckiana, enquanto nas porções de sedimentação mista (Carbonática e Siliciclástica, ou Biosiliciclásticas), as espécies Amphistegina gibbosa seguidamente Peneroplis carinatus são dominantes. Já espécies Archaias angulatus e Amphisourus hemprichii, também em porções mistas, ocorrem em locais contrários onde os gêneros Amphistegina e Peneroplis decrescem. Em teores elevados de carbonato de cálcio, não foi observada espécies dominantes, possuindo, portanto, uma maior diversidade de foraminíferos, entre outros organismos, tais como moluscos, equinodermas, radiolários, tubos de vermes, ostracodes, algas, fragmentos de recifes de corais, entre outros, 106 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado observados na contagem e identificação de espécies. 3.2.2 Análises multivariadas 3.2.2.1 MDS - Multidimensional Scaling A análise em escala multidimensional MDS (ou Multidimensional Scaling) permitiu a formação de três grupos principais (I, II, III), e três subgrupos do primeiro (I.1 e I.2 e I.3), como mostra a figura 5. O Grupo I engloba 43 amostras que apresentam alta diversidade de espécies. Observou-se, ainda, que nesse grupo as fácies carbonáticas possuem maior representatividade (21 amostras contendo areias e cascalhos bioclásticos), seguidamente, nas fácies siliciclásticas em 15 amostras (com areias e cascalhos quartzosos), e, em porções menos representativas, com fácies mistas, 6 amostras (areias e cascalhos biosiliciclásticos). O Grupo II engloba 14 amostras, que representam o grupo onde se constatou maior dominância de indivíduos da mesma espécie de foraminíferos, e pouca diversidade de espécies. As espécies dominantes distribuem-se principalmente em areias bioclásticas e biosiliciclásticas lamosas com cascalho, portanto, ocorrem em maior número nas fácies carbonáticas (total de 10 amostras) e mistas (com 6 amostras), e em apenas uma amostra de fácies siliciclástica. Vale destacar que os indivíduos dominantes principais pertencem à espécie Quinqueloculina lamarckiana. Já o Grupo III, com apenas três amostras, representa o grupo de amostras em que os foraminíferos não revelaram resultados significativos, tanto para diversidade como para dominância (Fig. 5). 107 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 5 – Análise MDS com os grupos de foraminíferos. Figure 5 – MDS analysis with foraminiferal groups. 3.2.2.2 Cluster A análise de agrupamentos ou Cluster Analysis permitiu a formação de 3 agrupamentos gerais (Fig. 6), o grupo I, formado pelas mesmas amostras que compõem o grupo I.1 das análises do MDS, representando subgrupo de amostras que possui alta diversidade de espécies; grupo II, que engloba três subgrupos II.1, II.2 e II.3, em que o primeiro equivale ao grupo III do MDS, e os dois seguidos subgrupos equivalem ao grupo II do MDS. O subgrupo II.1 engloba as amostras que não sugerem dados significativos a respeito de diversidade versus dominância de foraminíferos. É o que não ocorre com os subgrupos II.2 e II.3, que equivalem ao grupo de amostras nas quais possuem foraminíferos com maiores índices de dominância; e o grupo III, que engloba todo o subgrupo I.3 da análise de MDS, que também representa o grupo de amostras com maiores índices de diversidade de foraminíferos (Fig. 6). 108 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 6 – Grupos de estações a partir da análise do Cluster. Figure 6 - Groups of stations from the analysis of the Cluster. 3.2.2.3 PCA A análise de componente principal (Principal Component Analysis - PCA) aplicada aos dados abióticos revelou que os dados PC1 e PC2 são os mais relevantes para essa análise, apresentando 61,3% de correlação baseando nas variáveis utilizadas. A figura 7 indica que oito (8) amostras possuem maior influência com areia grossa bioclástica, sete (7) amostras sofrem influência de areia fina, e as treze (13) amostras apresentam afinidade com cascalho e matéria orgânica, como foi indicada pela maioria das amostras, que sofrem influência mais expressiva das variáveis de carbonato, matéria orgânica e cascalho. 109 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 7 - Gráfico de análise de PCA de acordo com os valores de PC1 e PC2. Figure 7 - PCA analysis graph according to the values of PC1 and PC2. 3.2.2.4 BEST Essa análise revela quais são as variáveis que mais influenciam a diversidade de foraminíferos, bem como as que menos influenciam. Correlacionando a matriz de dados abióticos e biológicos, pode-se observar que o teor (%) de matéria orgânica, seguido pelo teor de carbonato e cascalho são as variáveis mais influentes na diversidade das espécies, e a lama está entre a que menor influência. Segue a ordem de influência: 1) Matéria orgânica; 2) Carbonato; 3) Cascalho; 4) Areia muito grossa; 5) Areia grossa; 6) Areia média; 7) Areia fina; 8) Areia muito fina; 9) Lama. 3.3 Distribuição dos foraminíferos Os mapas de distribuição das principais espécies de foraminíferos e de distribuição abiótica e os resultados obtidos através das análises estatísticas (Fig. 8 e 9) mostram as ocorrências das principais espécies de foraminíferos sensíveis à variação da dinâmica de circulação e ressurgência, saúde ambiental e produtividade de CaCO3. As espécies que 110 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado possuem carapaças ou tecas mais robustas, tais como às dos gêneros Amphistegina e Quinqueloculina, abundantes na área de estudo, bem como presentes nas fácies cabonáticas e siliciclásticas respectivamente, demonstram resistência ao ambiente de alta energia, onde a circulação de correntes marinhas na porção externa plataformal é mais intensa. Três espécies de foraminíferos como Peneroplis pertussus, Globigerina rubra e Quinqueloculina patagonica possuem padrão de distribuição semelhante (Fig. 8), ao longo de uma faixa contínua na porção oeste da área. Tal padrão indica a influência de correntes oceânicas. Por sua vez, a presença da espécie Buccella peruviana na área de estudo reflete um ambiente com aporte de nutrientes, e influencia a ecologia do ambiente recifal a produção de carbonato de cálcio, e a composição química principal de conchas de foraminíferos, ostracodes e moluscos. A espécie B. peruviana se concentra na porção central da área de estudo (Fig. 8), onde há maiores concentrações de carbonato de cálcio e matéria orgânica (Fig. 2A e 2B). Portanto, a distribuição desses foraminíferos está diretamente relacionada à distribuição de carbonato de cálcio e matéria orgânica, e possuem forte relação com a distribuição de fácies sedimentares. 111 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 8 – Distribuição de seis espécies de foraminíferos. A) Quinqueloculina lamarckiana; (B) Quinqueloculina patagonica; (C) Textularia sp. (D) Pyrgo E) Globigerina rubra (F) Ammonia tepida. Notar pelos mapas de distribuição de A) Q. lamarckiana e B) Q. patagônica, bem como através das análises multivariadas em MDS que tais espécies são concorrentes, ou seja, onde uma espécie predomina, a outra tende a reduzir sua distribuição. Figure 8 – Distribution of six distinct foraminiferal. A) Quinqueloculina lamarckiana; (B) Quinqueloculina patagonica; (C) Textularia sp. (D) Pyrgo E) Globigerina rubra (F) Ammonia tepida.Quinqueloculina. A) Q. lamarckiana and B) Q. patagonica. Note through the distribution maps as well as through multivariate analyzes in MDS that these species are competing, that is, where one species predominates, the other tends to reduce its distribution. 112 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Figura 9 – Distribuição de seis espécies de foraminíferos. (A) Amphisorus hemprichii (B) Amphistegina gibbosa (C) Peneroplis pertussus; (D) Peneroplis carinatus; (E) Buccella peruviana (F) Peneroplis sp. Para Amphisorus hemprichii a ocorrência é restrita na área da pesquisa; a abundância de Amphistegina gibbosa ocorre tanto nas fácies siliciclásticas como nas fácies carbonáticas, devido a sua concha, que sendo robusta supostamente de ambientes de alta energia; a abundância de Buccella peruviana evidencia padrão de abundância nas porções mais distais, indicando provável área de ressurgência. Figure 9 - Distribution of six distinct foraminiferal. (A) Amphisorus hemprichii (B) Amphistegina gibbosa (C) Peneroplis pertussus; (D) Peneroplis carinatus; (E) Buccella peruviana (F) Peneroplis sp. For Amphisorus hemprichii, the occurrence is restricted in the research area; the abundance of Amphistegina gibbosa occurs both in siliciclastic and carbonate facies, due to its shell, which is supposedly robust in high-energy environments; the abundance of Buccella peruviana shows an abundance pattern in the most distal portions, indicating a probable area of resurgence. 113 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado 4 Discussão dos resultados A área de estudo comporta um ambiente recifal marinho em zona mesofótica, os Recifes do Açu (nascimento Silva et al., 2018), com baixo aporte de sedimentos terrígenos, onde a matéria orgânica e as fácies predominantes de composição carbonática são oriundas de restos de organismos que são aprisionados em região de barreiras físicas e por padrões de circulação de massas de água dinâmicas e opostas. Os principais processos de transporte de sedimentos entre a plataforma interna e externa são a suspensão de sedimentos de ambientes marinho rasos e costeiros, e a canalização desses pelos vales incisos (Gomes et al., 2016; Nascimento Neto et al., 2019), enquanto predomina a produção de carbonatos in situ pelos organismos nas plataformas média e externa (Eichler et al., 2019; Nascimento Silva et al., 2019). Entretanto, devido a ampla variedade de sedimentos biogênicos e siliciclásticos misturados, a identificação dos organismos presentes nos sedimentos biogênicos possibilita o estudo das condições ambientais (Mutti & Hallock, 2003). Desta forma, os componentes biogênicos foram classificados em três categorias: indicadores ambientais, que refletem diretamente o estado abiótico ou biótico do ambiente; indicadores ecológicos, que refletem o impacto de mudanças ambientais em um habitat, comunidade ou ecossistema; e indicadores de biodiversidade, que são indicativos de uma taxa, ou do ambiente em uma área definida (Tejeda-Cruz et al., 2008). Nossos dados abióticos apontam forte correlação com os dados bióticos, na distribuição fácies sedimentares em relação à diversidade e/ou dominância de grupos de espécies e indivíduos. As análises estatísticas univariadas aplicadas aos foraminíferos reconhecidos, através dos seus índices ecológicos – equitatividade, diversidade e dominância – mostraram que, em geral, a diversidade de indivíduos de espécies diferentes predomina em relação aos organismos dominantes. Nas porções da área de estudo onde os foraminíferos possuem alta diversidade, os teores de matéria orgânica e carbonato de cálcio são os mais elevados, indicando maior relação com as fácies sedimentares carbonáticas. Essas características indicam águas de alta qualidade, contribuindo para um ambiente saudável aparentemente livre de impacto antrópico sentido no ambiente bentônico. Entretanto, Rovira et al., (2019) relataram que a ausência de grandes peixes predadores na área pode estar associada às pressões pesqueiras, a despeito de estruturas plataformais, como os vales e cabeceiras de canhões submarinos da área, que favorecem o transporte de nutrientes e a prolífica colonização dos Recifes do Açu em zonas mesofóticas da borda da 114 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado plataforma. Assim, fatores como espécies simbiontes presentes, diversidade de espécies, correlações diretas às fácies carbonáticas, bem como a distribuição de matéria orgânica em suas porções mais elevadas, corroboram para um ambiente saudável plataformal de produtividade carbonática, que confirma a saúde de colônias coralinas mapeadas na área (Rovira et al., 2019). Vale salientar que a ocorrência desses bioindicadores “vivos” (simbiontes), conforme observado durante a etapa de triagem, também evidencia produção carbonática ali atuante. As variáveis como profundidade e frações granulométricas mais finas foram os menores responsáveis na variabilidade das espécies, incluindo a temperatura em torno de 28ºC e salinidade entre 35 e 36 UPS que foram constantes. Araújo & Machado (2008) mostraram que a distribuição das associações de foraminíferos está relacionada com o tamanho dos grãos, porém outros estudos em regiões ambientais semelhantes, como exemplo do Caribe, estudos realizados por Havach & Collins (1997) mostraram que as associações podem ter distribuição controlada por outras variáveis, como por exemplo, profundidade e temperatura (não relevantes para o presente estudo, pois a princípio os valores encontrados são constantes). Verificou-se que a distribuição dos foraminíferos também tem forte correlação com as frações de areia média e cascalho (definindo assim as fácies carbonáticas, e subfácies carbonáticas médias, grossas a cascalhosas). Essa relação estende-se lateralmente seguindo as variações dos teores de carbonato de cálcio de 1,51% a 99,64% nos Recifes do Açu, porém com predomínio da sedimentação carbonática em toda a plataforma externa (Nascimento Silva et al., 2018; Nascimento Silva & Gomes, 2019). Moura (2016) revelou que o tamanho dos grãos não é o principal fator de distribuição das associações de foraminíferos nos Recifes do Açu, e mostrou que a profundidade é a variável que melhor se correlaciona com as espécies. No presente trabalho, o teor de matéria orgânica, seguido pelo teor de carbonato e cascalho são as variáveis mais influentes na diversidade das espécies associados as frações mais grossas, e a lama está entre as que menos influencia. É importante ressaltar que a correlação positiva ocorre apenas nas variáveis que menor influenciam as espécies, tais como a granulometria de frações areia fina a lama. No presente trabalho a distribuição dos foraminíferos está diretamente relacionada à distribuição de carbonato de cálcio e matéria orgânica, tal como já observado por Eichler et al. (2015) em ambientes plataformais. Tais observações sugerem que quando associados aos elevados teores de carbonato de cálcio e matéria orgânica, a diversidade de espécies de 115 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado foraminíferos contribuem diretamente na produção carbonática plataformal. De acordo com a análise de BEST, os teores de matéria orgânica e de carbonato de cálcio são similares e são as variáveis mais influentes na diversidade das espécies, e a lama está entre a que menor influência, geralmente confinada em depressões e vales da plataforma, em conformidade com os resultados de Moura (2016). As porções onde teores de carbonato de cálcio decrescem com a presença de material siliciclástico relicto, há maior dominância de mesma espécie com menor diversidade de indivíduos. O número de indivíduos é maior, ao contrário do número de espécies. Tal relação é inversamente proporcional onde o teor carbonático aumenta. As espécies de foraminíferos oportunistas e dominantes tendem a se concentrar em ambientes com baixos teores de carbonato de cálcio. Enquanto que as associações de foraminíferos simbiônticos prevalecem nas porções onde há teores carbonáticos mais elevados (fácies carbonáticas a mistas). Portanto, onde há maior diversidade de espécies simbióticas, há maior qualidade ambiental, favorecendo a produção de carbonato de cálcio. A análise de MDS e de cluster diferenciou basicamente entre amostras com mais altas diversidades de espécies em fácies carbonáticas e amostras que representam o grupo das mais altas dominâncias. Esses dois tipos de ambientes, que constituem sedimentos com sedimentação mista (carbonática e siliciclástica, ou biosiliciclásticas), alto teor de carbonatos, apresenta como espécie indicadoras Amphistegina gibbosa e Peneroplis carinatus. No segundo ambiente, referente às zonas lamosas, ocorre baixa diversidade, e alta dominância, com sedimentação siliciclástica, tem como espécie dominante Quinqueloculina lamarckiana. Já espécies Archaias angulatus e Amphisourus hemprichii, ocorrentes também em porções mistas, aumentam em locais onde os gêneros Amphistegina e Peneroplis decrescem. A sedimentação carbonática elevada apresenta maior diversidade de foraminíferos, entre outros organismos, tais como moluscos, equinodermas, radiolários, tubos de vermes, ostracodes, algas, fragmentos de recifes de corais, entre outros, observados na contagem e identificação de espécies. As espécies que possuem conchas mais robustas, tais como as dos gêneros Amphistegina e Quinqueloculina, abundantes na área de estudo, bem como presentes nas fácies cabonáticas e siliciclásticas respectivamente, demonstram resistência ao ambiente de alta energia, onde a circulação de correntes marinhas na porção externa plataformal é mais intensa. A presença de Buccella peruviana, Globigerina rubra, Quinqueloculina 116 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado patagonica, Peneroplis pertussus e Amphisourus hemprichii provavelmente está relacionada à intrusão de águas menos frias, levando em consideração que a plataforma rasa equatorial Norte rio-grandense possui entrada de correntes oceânicas de águas mais quentes. Essa relação também indica características abióticas (teores de carbonato de cálcio e matéria orgânica), como as demais associações. Três espécies Peneroplis pertussus, Globigerina rubra e Quinqueloculina patagonica possuem padrão de distribuição semelhante, ao longo de uma faixa contínua na porção oeste da área. Tal padrão indica influência de massas diferenciada de água oceânica (fenômenos de ressurgência de águas com maiores nutrientes). Em especial a semelhança entre os padrões de distribuição do Q. patagonica, P. pertussus e G. rubra evidenciam também provável giro tropical na plataforma, ou seja, correntes ocêanicas mais quentes, e enriquecendo o ecossistema plataformal. A única espécie planctônica reconhecida, a Globigerina rubra, é indicadora de ambiente marinho mais profundo, portanto são tolerantes a temperatura, salinidade e densidade da água, podem também indicar ressurgência pelo oeste da área estudada. A ocorrência de Buccella peruviana foi descrita como indicadora de ressurgência, ou seja, nutrientes marinhos trazidos pelas correntes, sendo assim, um importante indicador da qualidade da plataforma por Eichler et al (2015) e Guedes et al (2015). No nosso presente estudo a ocorrência de Buccella peruviana nesse ambiente indica também provavelmente ressurgência, ou seja, nutrientes marinhos trazidos pelas correntes, sendo assim, um importante indicador da qualidade da plataforma (Eichler et al., 2019). Conforme acima mencionado, o padrão de distribuição do B. peruviana assemelha-se às concentrações de carbonato de cálcio bem como a de matéria orgânica, na mesma porção da área. Os foraminíferos dominantes, Quinqueloculina lamarckiana, Amplistegina gibbosa e Peneroplis carinatus, ocorrem em praticamente todas as fácies sedimentares reconhecidas, mas a presença dessas espécies em alta dominância nas fácies sedimentares siliciclásticas sugere que esse tipo de material terrígeno desfavorece a diversidade das espécies que foi observada no presente estudo. As espécies Amphistegina gibbosa, Archaias angulatas, Borelis melo, Heterostegina depressa, Amphisorus hemprichii, Laevipeneroplis proteus, Peneroplis carinatus são simbiontes (carregam algas fotossintetizantes), típicas de ambientes rasos até 50 m, sendo descritos como bioindicadores da proximidade de águas limpas em ambientes recifais, possuindo afinidade caribenha (Eichler et al., 2015). 117 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Observa-se também competição interespecífica entre Q. lamarckiana, uma das espécies de maior dominância no presente estudo, tornando-se oportunista uma vez que outras espécies não possuíam afinidade ao substrato terrígeno. Através dos mapas de distribuição biótica (Fig. 8), pode-se observar que Q. lamarckiana e Q. patagonica são competidoras; logo, quando uma predomina, a outra tende a desaparecer. O ambiente plataformal próximo ao talude apresenta em geral uma fauna marinha diversificada, de hábitos tanto bentônicos e nectônicos. Já os organismos de hábito planctônico provêm de ambientes marinhos mais profundos, de mar aberto, e quando ocorrem em porções mais rasas podem indicar ressurgência, ou seja, a ação dos ventos ajudando na hidrodinâmica marinha, levando águas mais profundas para porções marinhas rasas, trazendo consigo fitoplâncton (grandes fontes de nutrientes). A ressurgência de águas favorece os habitats marinhos (Boltvskoy, 1965, 1966), especialmente porções fóticas de plataforma externa com a circulação de nutrientes marinhos, essenciais para o equilíbrio ecossistêmico, que elevam as taxas de sedimentação carbonática. Entre as espécies não simbiontes, hialinas, do presente estudo (Bigenerina sp., Bolivina stritulata, Cassidulina subglobosa, Cibicides sp., Cornuspira involvens, Discorbis sp., Elphidium sp., Hanzawaia boueana, Patelina corrugata, Pseudononion atlanticum, Poroeponides lateralis, Robulus sp., Spiroloculina depressa, Uvigerina peregrina e Wiesnerella sp). Entre essas espécies, o aparecimento de Uvigerina peregrina foi já ligado à um estágio interglacial e elevação do nível do mar, em águas oxidadas (Quinterno & Gardner, 1987). Foi descrita por Boltovskoy et al. (1980) como espécie transportada pela Corrente Brasileira, e mais recentemente, à massa de água de plataforma Subtropical (STSW), onde a temperatura é maior que 12ºC e salinidade maior que 34,5 (Eichler et al., 2012b). Essa espécie infaunal apresenta limites de distribuição e mostra interação da Água de plataforma Subantártica (SASW), subtropical (STSW) e ressurgência da Agua central do Atlantico Sul (SACW) (Eichler et al., 2016). No presente estudo sua ocorrência foi insipiente, sendo mais uma vez constata sua preferência por águas mais frias, diferentemnete do que foi encontrado pra a área investigada. Os foraminíferos bentônicos ocorrentes na área de estudo são Miliolídeos e Rotalinídeos com carapaças fortes e refletem a alta hidrodinâmica da plataforma. As características físicas robustas de suas tecas indicam maiores resistências abrasiva, ao transporte e dissolução (Morais & Machado, 2003). No entanto, algumas tecas de foraminíferos bentônicos tais como Quinqueloculina lamarckiana, Q. patagonica, Pyrgo, 118 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado Textularia bem como de alguns sedimentos siliciclásticos, apresentam coloração amarelada, esverdeada a parda, que, segundo Batista et al (2007), é devida a baixa velocidade de deposição, que possibilita a oxidação dos grãos, bem como a agitação de sedimentos causada pela alta energia do ambiente. Tanto as conchas acima mencionadas se encontram oxidadas como também grãos de areia quartzosas, juntos depositados. Para Lima (2015), os sedimentos de colorações diferentes para aquela região correspondem depósitos holocênicos, sendo reconhecidos na literatura como relíquias ou relictos (Mount, 1984; Dias, 2004; Renema et al., 2013). 5 Conclusões Os aspectos das facies sedimentares, como a variação textural de areia fina a cascalho predominando areia grossa carbonática, se correlacionam fortemente com a diversidade e/ou dominância de grupos de espécies e indivíduos. De acordo com a análise de BEST, o teor de matéria orgânica e teores de carbonato de cálcio são as variáveis mais influentes na diversidade das espécies, e a lama está entre a que menor influência. Teores de carbonato de cálcio decrescem com a presença de material siliciclástico, e ocorre maior dominância de uma mesma espécie com menor diversidade de indivíduos. O inverso ocorre onde o teor carbonático aumenta. Os ambientes de sedimentação carbonática ou mista (silicibioclástica e biosiliciclásticas) possuem alto teor de carbonatos, apresenta como espécies indicadoras a Amphistegina gibbosa e a Peneroplis carinatus. Em zonas lamosas ocorre baixa diversidade, e alta dominância, com sedimentação siliciclástica, tem como espécie dominante Quinqueloculina lamarckiana. As espécies Archaias angulatus e Amphisourus hemprichii, ocorrem em porções mistas, aumentam em locais onde os gêneros Amphistegina e Peneroplis decrescem. As espécies de foraminíferos oportunistas e dominantes se concentrarem em ambientes com baixos teores de carbonato de cálcio enquanto que associações de foraminíferos simbiônticos prevalecem onde há teores carbonáticos mais elevados (fácies carbonáticas a mistas). Maior diversidade de espécies simbióticas reflete melhor qualidade ambiental que favorece a produção carbonática. A presença de Buccella peruviana, Globigerina rubra, Quinqueloculina patagonica, Peneroplis pertussus e Amphisourus hemprichii provavelmente está relacionada à intrusão de águas menos frias. Fenômenos de ressurgência de águas com maiores nutrientes enriquecendo o ecossistema plataformal também podem ser inferidos 119 Andrade, A. P. U. – Dissertação de Mestrado por três espécies Peneroplis pertussus, Globigerina rubra e Quinqueloculina patagonica que indicam influência de massas diferenciada de água oceânica, provavelmente ligadas correntes ocêanicas mais quentes do Giro Tropical na plataforma. Globigerina rubra, indicadora de ambiente marinho mais profundo, tolerantes a baixa temperatura, podem também indicar ressurgência pelo oeste da área estudada. B. peruviana apresenta padrão de distribuição concentrado na porção central da área de estudo, correlacionando-se às concentrações de carbonato de cálcio e matéria orgânica, indicando zona de ressurgência rica em nutrientes que contribuem para a qualidade da plataforma. As espécies que possuem conchas mais robustas, tais como as dos gêneros Amphistegina e Quinqueloculina confirmam o ambiente de alta energia com intensas correntes marinhas na porção externa plataformal. Os fatores observados, tais como espécies simbiontes presentes, diversidade de espécies, correlações diretas às fácies carbonáticas, bem como a distribuição de matéria orgânica em suas porções mais elevadas, corroboram para um ambiente saudável com produtividade carbonática associada a interação de processos de quebra de plataforma com os ambientes recifais de plataforma externa. Agradecimentos. Agradecemos a CAPES pela bolsa de Pós-doutorado ao segundo autor Eichler P.P.B. e aos suportes financeiros do projeto CAPES-Ciências do Mar II (23038.004320/2014-11) no Moss Landing Marine Laboratories da San Jose State University e na University of California at Santa Cruz. Pela bolsa de produtividade de pesquisa do CNPQ (PQ 302483/2019-5) ao terceiro autor GOMES M.P. Ao Laboratório de Geologia e Geofísica Marinha e monitoramento Ambiental (GGEMMA/PPGG/UFRN) e ao Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica (PPGG- UFRN) pela infraestrutura disponibilizada. Referências bibliográficas Alves, C.S. 2013. Sedimentação atual e comportamento da matéria orgânica no sistema estuarino do Rio Goiana (PE-PB). Dissertação de Mestrado. Programa de Pós- Graduação em Geociências da Universidade Federal de Pernambuco. Araújo, T.M.F. & Machado, A.J. 2008. Foraminíferos da Superfície do Talude Continental Superior do Norte da Bahia, Brasil. Revista de Geologia, v.21, n. 1, p. 49-77, 2008. 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