Fossili e fossilizzazione

I fossili

Il termine fossile viene usato per indicare resti integri o parziali di organismi un tempo viventi, più in generale viene usato per una qualsiasi testimonianza di vita geologicamente passata: ossa, denti, conchiglie; resti vegetali, evidenze di attività vitale; tracce legate all'alimentazione. Questo termine venne introdotto da Gregorio Agricola per indicare tutto quanto fosse estratto dalla terra scavando. La fossilizzazione di un resto di un animale o di un vegetale è un evento estremamente improbabile.

Infatti non appena gli animali o le piante muoiono ne inizia la decomposizione. Sebbene le parti più resistenti, resistano più a lungo dei tessuti molli. Il processo di trasformazione di un organismo vivente in un fossile può durare diversi milioni di anni. I fossili si trovano inglobati nelle rocce sedimentarie abbondantemente presenti nella parte superiore della crosta terrestre. Le rocce magmatiche effusive in qualche raro caso contengono fossili di organismi rimasti sepolti durante l'eruzione vulcanica che le ha generate. Tracce di fossili sono talvolta rinvenibili in rocce metamorfiche derivanti da processi metamorfici di bassa intensità su rocce sedimentarie. Il criterio di datazione dei fossili si basa sulla biostratigrafia, dove gli strati più bassi del terreno sono più antichi di quelli superiori. Ai fossili viventi appartengono tipologie diverse di organismi:
• Organismi di gruppi viventi estinti da tempo;
• Organismi con caratteristiche primitive appartenenti a esseri viventi che si sono evoluti;
• Organismi che rimangono immutati per lungo tempo.
Vi sono quattro tipi fondamentali di fossili:
• Resti originali: interi corpi di animali perfettamente conservati in particolari condizioni ambientali verificatesi dopo il decesso, come per esempio il ghiaccio, la resina.
• Resti sostituiti: molti tipi di fossili non sono più composti dal materiale originale ma ne hanno comunque conservato l'aspetto. I tessuti dell'organismo possono essere sostituiti da altri materiali per pietrificazione (processo in cui la sostanza organica dell'essere vivente viene sostituita da sostanze minerali).
• Modelli e calchi: talvolta anche le parti dure di un animale si dissolvono completamente, lasciando nella roccia un'impronta che mostra solo quale era la forma del fossile.
Sui gusci si possono distinguere i modelli interni, ed i modelli esterni. Tra modello interno e modello esterno, quando il guscio si dissolve, si forma una cavità con la forma tridimensionale del guscio. Se tale cavità si riempie con nuove sostanze minerali, si ottiene il calco naturale o modello, cioè la riproduzione dell'originale.
• Tracce fossili: Le tracce che si producono prevalentemente nel fango o nelle sabbie dei terreni alluvionali, possono essere conservate dal processo di consolidamento dei sedimenti.
Le rocce sedimentarie sono formate da strati prevalentemente calcarei che contengono fossili, che possono essere utilizzati per ricostruire la storia della Terra. I geologi sanno che i vari strati rocciosi si sono formati in ere e periodi diversi ma disposizione cronologica solitamente conservata, può essere modificata e perfino rovesciata da successivi movimenti tettonici. Studiando i fossili presenti si possono osservare le conseguenze di questi movimenti tettonici.
I fossili sono reperti molto importanti, che permettono non solo di ricostruire la storia della Terra, ma anche la storia della vita che si è evoluta sulla Terra. Infatti, Cuvier osservò che i fossili degli organismi rinvenuti nelle rocce erano assai dissimili dagli organismi viventi, deducendone che gli organismi si evolvono con il passare del tempo. Il termine fossile indica qualsiasi resto di organismo animale o vegetale o di sue tracce, vissuto in epoche passate, giunto fino a noi grazie a processi detti di fossilizzazione e conservatosi all'interno delle rocce sedimentarie. In condizioni normali, dopo la loro morte gli organismi sono soggetti alla decomposizione a opera di microrganismi detti decompositori, che trasformano le sostanze organiche complesse di cui sono composti in sostanze inorganiche semplici (che vengono restituite all'ambiente). Il processo di trasformazione di un organismo in fossile, o fossilizzazione, presuppone condizioni particolari, che facciano sì che l'organismo, dopo la morte, sia rapidamente seppellito da sedimenti e isolato dall'ambiente aereo o acquatico, in modo da sottrarlo all'opera di agenti (fisici, chimici e biologici) che ne provocherebbero la decomposizione. La fossilizzazione, secondo le modalità con cui avviene, permette la conservazione diretta di alcune parti dell'organismo, la conservazione indiretta di sue tracce o la conservazione integrale dell'organismo.
Conservazione diretta: Può avvenire attraverso processi di mineralizzazione o di carbonizzazione. Nel processo di mineralizzazione, i sali minerali originariamente presenti nell'organismo vengono arricchiti o sostituiti con altri sali minerali chimicamente più stabili, disciolti nelle acque circolanti nei sedimenti dove è sepolto l'organismo. I fossili mineralizzati sono costituiti generalmente dai minerali calcite, silice o fosfato di calcio. La carbonizzazione è il processo di fossilizzazione più comune per i vegetali, dovuto all'azione di batteri anaerobi (cioè che vivono fuori dal contatto con l'aria), i quali progressivamente eliminano dai tessuti vegetali azoto, idrogeno e ossigeno e li arricchiscono in carbonio. La carbonizzazione ha permesso la conservazione di strutture anche molto delicate, come le foglie, di cui si può osservare l'impronta scura carboniosa rimasta in alcune rocce sedimentarie.
Conservazione indiretta: In questo caso non sono visibili direttamente parti degli organismi, ma se ne riconoscono impronte, calchi o tracce della loro attività. Per esempio, se una conchiglia di bivalve, un tipo di mollusco, viene sepolta da materiale sedimentario fine, può accadere che il guscio si disciolga e lasci nel materiale sedimentario la sua impronta. La cavità rimasta all'interno dell'impronta può essere a sua volta riempita da altro materiale fine e costituire il calco, che riproduce le caratteristiche esterne dell'organismo. Le tracce di un organismo sono rappresentate da ogni tipo di reperto che ne indichi la presenza o l'attività (orme, gallerie, coproliti); esse forniscono utili informazioni sulle associazioni faunistiche, sull'ecologia e sulle dimensioni degli organismi.
Conservazione integrale: Può raramente accadere che si conservi tutto l'organismo, inglobato, per esempio, all'interno dell'ambra o del permafrost o in seguito a mummificazione naturale. Piccoli organismi animali invertebrati, soprattutto insetti, si conservano perfettamente integri per inclusione in ambra, resina fossile solidificata prodotta da antiche conifere. Alcuni mammut sono stati rinvenuti in Siberia con le carni ancora intatte e con il loro folto mantello peloso, inclusi nel permafrost, strato di suolo permanentemente ghiacciato presente in alcune zone della Terra ad alte latitudini. La mummificazione naturale si verifica quando i tessuti e le parti molli dell'organismo si disseccano e si conservano senza degradarsi completamente: questo processo può avvenire in luoghi asciutti e chiusi o con climi semiaridi. Sono così potuti pervenire a noi resti mummificati di uomini preistorici.
LA FOSSILIZZAZIONE
Il requisito fondamentale per la conservazione allo stato fossile delle spoglie è che vengano sottratte più rapidamente possibile a tutta una serie di agenti biologici, chimici, fisici e meccanici che tendono a distruggerle o decomporle. In genere, le spoglie vengono preservate da un rapido seppellimento, che le sottrae all'ossidazione e putrefazione aerobica; ciò avviene meglio nel fango o in acqua (mare, laghi, paludi ecc.), dove la sedimentazione è più veloce della decomposizione. Le spoglie possono essere sottratte all'aria anche in altri modi, ad esempio per inglobamento nella resina, poi trasformatasi in ambra fossile; o per il rivestimento con le ceneri derivanti dalle eruzioni vulcaniche.
TIPOLOGIE:
• Incrostazione: Si tratta di un processo limitato a fossili piuttosto recenti, che si verifica in prossimità di cascate o all'interno di cavità carsiche. Le acque ricche di sali minerali depositano una sottile pellicola di carbonato di calcio su qualsiasi oggetto o organismo riproducendone la forma.
• Riempimento: È il processo che porta dei sedimenti o della materia a riempire il resto evitando una decomposizione rapida.
• Mineralizzazione: La mineralizzazione è il principale processo che induce alla fossilizzazione, durante il quale la composizione chimica dell'organismo viene modificata chimicamente per azione delle soluzioni in circolo tra i sedimenti.
• Inglobamento in ambra fossile: È un processo molto conosciuto per la singolare conservazione che comporta. I resti dei piccoli animali (insetti e aracnidi) e vegetali inglobati nell'ambra fossile (resina che colava lungo i tronchi delle conifere) sono stati rinvenuti in uno stato di conservazione pressoché perfetto, anche essendo assai antichi. Queste resine, una volta indurite, sono trasparenti e consentono spesso di vedere anche a occhio nudo gli organismi conservati al loro interno.
• Sedimentazione: La sedimentazione è iniziata con la storia della Terra e i sedimenti depositatisi da allora costituiscono la parte più superficiale della crosta terrestre. Questi sedimenti formano successioni di strati più o meno spessi e profondi che hanno uno stretto rapporto con il tempo durante il quale contengono i fossili: in tali strati è racchiusa la storia della Terra. Grazie a quei fossili guida ad ampia distribuzione geografica si è tuttavia giunti, nel corso di oltre un secolo e mezzo di studi, a una datazione soddisfacente delle diverse serie rocciose terrestri, ed è stato così possibile suddividere la storia della Terra, proprio in base ai fossili, in intervalli di tempo che prescindono dal tipo di roccia che si incontra nelle differenti serie stratigrafiche.
• Distillazione: In questo processo gli elementi più volatili che compongono il resto organico vengono distillati e lasciano una sottile pellicola di carbonio sulla roccia, a testimoniare la forma originaria dell'organismo.
• Congelamento o crioconservazione