PEIXES
A paleoictiofauna da Guimarota é típica do Jurássico Superior, encontrando-se representada por vários milhares de espécimens, sendo os restos mais abundantes dentes, escamas e espinhos de tubarões, essencialmente hybodontes (pelo menos quatro espécies destes tubarões, interpretados como sendo tolerantes a variações consideráveis de salinidade), sendo raros os vestígios de neoselácios (apenas poucos dentes pertencentes a três espécies foram identificados). De entre os peixes ósseos, a associação de actinopterídeos é composta essencialmente por dentes e escamas de cf. Lepidotes (conhecido de sedimentos marinhos costeiros ou mesmo salobros da Europa), bem como dentes isolados e restos cranianos e pós-cranianos de diversos neopterígeos tais como pycnodontes, macrosemídeos e Sauropsis.
Foi ainda detectada a presença de ionoscopiformes (cf. Ionoscopus) com base num único dente cuja identificação é duvidosa.O baixo número de espécies e o predomínio de hybodontes e cf. Lepidotes são indicadores de um ambiente confinado com influência continental sujeito a períodos onde se estabelecia uma ligação a domínos marinhos francos.Da Guimarota provém também o representante mais antigo e convinecente de amióides da Península Ibérica, o que expande a distribuição dos amióides durante o Jurássico Superior mais para sul. Estes exemplares são contemporâneos dos géneros Solnhofenamia e Amiopsis, desconhecidos no sul da Europa durante o Jurássico Superior.
Os amióides apresentam sua máxima diversidade durante o Jurássico Superior na Europa, onde se distribuem em águas marinhas pouco profundas a águas costeiras. O exemplar da Guimarota é provavelmente um juvenil devido às dimensões e abertura da cavidade da notocorda no centro das vértebras.Na Guimarota, não existiam peixes estrictamente não predadores, pois as principais linhagens de peixes herbívoros ainda não tinham surgido.
CROCODILOS
Os crocodilos encontram-se bem representados no registo da Guimarota através de dezenas de milhares de dentes isolados e ossos, pertencentes quase na totalidade a animais de pequenas dimensões. Apenas se encontrou um esqueleto, pertencendo à espécie Goniopholis baryglyphus. Esta espécie encontra-se abundantemente representada na jazida da Guimarota, indiciando que estes crocodilos viveriam na região pantanosa, ao passo que outros crocodilos (como é o caso de Theriosuchus guimarotae e cf. Bernissartia) provavelmente viveriam em domínios mais continentais, em pequenos rios e lagoas sem influência marinha. Por seu lado a espécie Lusitanisuchus mitracostatus, conhecida apenas a partir de fragmentos da mandíbula, é interpretada como um crocodilo terrestre de pequenas dimensões, ao passo que o Machimosaurus hugii, espécie marinha que atingia grandes dimensões representa um visitante acidental ou oportunista ao ecossistema pantanoso da Guimarota.
DINOSSÁURIOS
O registo fóssil de dinossáurios da Guimarota apresenta algumas particularidades. Os restos, na sua grande maioria dentes, pertenceram quase exclusivamente a animais de dimensões inferiores a um metro, desconhecendo-se se pertenciam a juvenis. A quase totalidade dos dentes encontrados pertence a terópodes, sendo muitíssimo escasso o registo de grandes herbívoros como saurópodes (cerca de cinco dentes). Alguns autores defendem que esta ausência de fósseis de animais de grande porte reflecte uma restricção do próprio ambiente face a estes organismos, que sendo grandes e pesados provavelmente evitariam os ambientes pantanosos da Guimarota. E mesmo que tivessem morrido nas imediações, as correntes dos pequenos tributários seriam muito provavelmente demasiado fracas para transportar os cadáveres ou mesmo ossos isolados para o interior do pântano.
De entre os dinossáurios da Guimarota, destaca-se uma espécie de terópode descrita a partir de vestígios provenientes da Guimarota. Trata-se da Aviatyrannis jurassica, tendo sido descrita em 2003 a partir de um ílium direito quase completo. Esta espécie é o mais antigo representante da linhagem dos tyranossaurídeos. Também foram encontrados vestígios de Allosaurus, género descrito inicialmente a partir de achados da Formação de Morrison, Estados Unidos, e posteriormente reconhecido em Portugal (Andrés, Pombal). Deste género foi encontrada um fragmento de maxila com apenas
MAMÍFEROS
A Mina da Guimarota tornou-se mundialmente famosa graças à sua fauna de mamíferos.Foram encontrados restos de mamíferos multituberculados, ramo extinto de mamíferos particularmente bem sucedido durante o Mesozóico, representando os mais antigos animais deste grupo. Contrariamente a outros grupos de mamíferos Mesozóicos, os multituberculados eram herbívoros, ocupando provavelmente um nicho semelhante ao dos roedores modernos. Os multituberculados apresentam o maior número de espécies de todos os grupos de mamíferos encontrados na Guimarota.
Os docodontes representam também um ramo extinto da linhagem dos mamíferos, bem representado na Mina da Guimarota. Foram encontradas numerosas mandíbulas e dentes isolados, bem como um esqueleto parcial da espécie Haldonodon. Esta espécie tem sido interpretada como aquática, escavadora, que se alimentaria de vermes e insectos no substrato macio da floresta pantanosa da Guimarota. Os dentes encontrados pertencentes a este espécie encontram-se frequentemente muito desgastados pela acção abrasiva dos sedimentos que ingeria juntamente com as suas presas.
Os mais abundantes mamíferos da Guimarota eram no entanto os driolestídeos, pequenos insectívoros de dimensões semelhantes aos actuais ouriços-cacheiros. Contrastando com os mamíferos modernos, os representantes deste grupo possuíam oito ou nove molares consoante a espécie. Os representantes mais próximos dos driolestídeos da Guimarota foram encontrados na América do Norte ocidental, indicando relações de proximidade paleobiogeográfica com a Europa.Encontraram-se ainda na Mina da Guimarota representantes de mamíferos paurodontídeos (icluindo os henkeloterídeos), parentes próximos dos driolestídeos.
Destaca-se a espécie Henkelotherium guimarotae, representada por um esqueleto quase completo, cuja anatomia indica que se tratava de um animal arborícola insectívoro.
Por último, foram também descritos mamíferos “peramurídeos”, grupo particularmente raro e primitivo, caracterizado por possuir apenas quatro molares.
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