Appunti Paleontologia per esame

Dispensa paleontologia

La parola paleontologia deriva dal Greco "palaiòs" (antico) "ontos" (essere vivente) e "logos" (studio), ed è lo studio della vita del passato, ha origine all’incirca nel 1830. Lo studio della vita nel passato si concretizza nello studio dei fossili, che sono resti di organismo o parti di organismi vissuti, ce ne sono di diversi tipi: nano fossili/microfossili, cioè fossili di dimensioni ridotte e studiabili solo al microscopio. Lo sono anche le tracce lasciate dagli organismi con le loro attività vitali (icnofossili) e i prodotti chimici (fossili molecolari).

I fossili si sedimentano nella roccia, e se ne fanno parte si tratta di fossili litogenici. Attraverso la loro posizione negli strati (più piccola unità di una roccia sedimentaria, spesso le troviamo inclinate per via dei movimenti tettonici) si ha un’idea di quando sia iniziato il processo di fossilizzazione, quindi cronologicamente più a fondo è più è antico.

Tempo geologico

Tempo geologico: tempo intercorso tra la formazione della Terra ed il presente. Scala del tempo geologico: calendari usati in geologia. Il tempo nei calendari geologici si divide fra cronologia assoluta (il tempo trascorso dal presente) e cronologia relativa ("prima" e "dopo" utilizzando il metodo delle successioni fossilifere).

Scala gerarchizzata del tempo geocronologico (eon, era, periodo, epoca, età) e cronostratigrafico (eontema, eratema, sistema, serie, piano), per arrivare a questa definizione c’è voluto molto tempo, dal 1881 al 1994. I fossili ben visibili compaiono circa 539 Ma, l’intervallo fra questo e oggi prende il nome di Fanerozoico, Precambrico invece intervallo formazione Terra e prima comparsa fossili.

Divisione del fanerozoico

Il Fanerozoico si divide in Paleozoico (539-252, cioè quando la vita sulla Terra ha rischiato di estinguersi), Mesozoico (252-66, seconda grande estinzione di massa a causa di un meteorite) e Cenozoico (66-attuale), Philips li ha suddiviso per la prima volta.

• Il Paleozoico (era) è suddiviso in questi periodi: Cambriano, Ordoviciano, Siluriano, Devoniano, Carbonifero e Permiano.
• Il Mesozoico si divide in Triassico (inferiore medio e superiore), Giurassico (inferiore medio e superiore) e Cretaceo (inferiore e superiore).
• Il Cenozoico è diviso in Paleogene (Paleocene, Eocene, Oligocene), Neogene (Miocene e Pliocene) e Quaternario (Pleistocene e Olocene), prima c’era anche il Terziario fra queste epoche.

Il Pleistocene inizia circa a 2.6 Ma e corrisponde ad un intervallo di tempo nel quale la Terra è stata interessata da vistose oscillazioni climatiche nelle quali condizioni simili a quelle attuali (interglaciali) si alternavano con drammatiche espansioni di calotte (glaciali). L’olocene inizia 11 mila anni fa, è il termine dell’ultima glaciazione, che si porta via tutti i grandi vertebrati (mammut, smilodon ecc.), ed è il momento dell’evoluzione culturale dell’uomo.

Metodi di datazione

Si sono usati molti metodi per il calcolo della scala del tempo (anelli degli alberi, varve, strati del ghiaccio e dei sedimenti) ma tutti questi ci davano informazioni precise sul tempo più "recente", se invece vogliamo sapere qualcosa sul "deep time" (per esempio quando è nata la Terra) dobbiamo servirci della tecnica che si basa sulla radioattività, che viene detta radiometria; gli isotopi radioattivi presenti nei minerali ed il loro successivo decadimento ci possono dare molti dati, non esenti da imprecisioni però.

Tafonomia e conservazione dei fossili

Visto che stiamo parlando di fossili, la tafonomia è quel procedimento che si occupa di ritrovarli, raccoglierli e prepararli per lo studio, e di solito questi processi avvengono durante il trasferimento dell’ex vivente dalla biosfera alla litosfera. La possibilità di un organismo dipende dalla sua struttura (es: una medusa che è fatta per il 98% d’acqua non potrà mai diventare un fossile), cioè la somma fra parti molli (carboidrati, proteine, grassi) che di solito non si conservano e parti dure (sia organiche che inorganiche), e l’ambiente nel quale l’organismo si trova/finisce (perché anche il trasporto può determinare cambiamenti significativi quali fratturazioni, mescolamenti e altro) dopo la sua morte.

Dopo la sua morte l’organismo subisce i seguenti processi: decomposizione della sostanza organica, disarticolazione di gusci e scheletri e seguente macerazione (microdisarticolazione), combustione (tipica dei legni: carbonizzazione, che ne conserva le strutture anatomiche e trasforma le pareti delle cellule in carbonio quasi puro), predazione e bioconfezione. I fattori ambientali che controllano la decomposizione sono la temperatura, il pH, la presenza di ossigeno, in ambiente continentale l’assenza di umidità.

Processi dopo la morte di un organismo

Altri due processi importanti dopo la morte di un organismo sono la bioerosione (distruzione dei fondi duri o di gusci da parte di organismi) e la dissoluzione (reazione chimica tra i minerali dei gusci e l’acqua).

• Autoctonia: assenza di trasporto
• Alloctonia: presenza di trasporto
• Semiautoctonia: presenza lieve di trasporto

Diagenesi di parti molli e mineralizzate

Diagenesi di parti molli:

• Carbonificazione - in ambiente anaerobico, processi di fermentazione ad opera di batteri portano ad una sostituzione di idrogeno e ossigeno in carbonio, per cui si forma una pellicola
• Sostituzione - deriva da reazioni batteriche che nelle prime fasi della diagenesi favoriscono la formazione di minerali che riproducono elementi morfologici delle parti molli. Può avvenire in diversi modi, per fosfatizzazione (di calcio), pirifizzazione e così via
• Permineralizzazione - fluidi permineralizzati contenenti sali minerali (silice, carbonato di calcio) si infiltrano prima all’interno degli spazi intracellulari delle cellule decomposte ed danno origine a pietrificazioni

Diagenesi di parti mineralizzate può essere diretta (ricristallizazione, neomorfismo, sostituzione, impregnazione) o indiretta (impronta esterna, modello interno, pseudoguscio, calco naturale, modello composito).

• Ricristallizzazione: comporta un aumento nelle dimensioni dei cristalli senza alcuna variazione della mineralogia.
• Neomorfismo: trasformazione di un minerale metastabile nel suo polimorfo più stabile.
• Modello interno: vuoto lasciato dal guscio che si è sciolto, riproducono in negativo la parte interna della valva (esempio dei bivalvi), modello composito: interessa i bivalvi contenuti in rocce arenacee in cui sia avvenuta una diagenesi demineralizzante, mentre il sedimento si trovava ancora allo stato plastico, dopo una dissoluzione graduale del guscio, l’impronta esterna si avvicina progressivamente al modello interno fino ad aderirvi quando la dissoluzione del guscio sia completata.

Caratteristiche dei bivalvi

I bivalvi sono una specie semi-infaunale (cioè che vive parzialmente infossata nel substrato mobile), perforante o infossante, e si differenziano dagli epifaunali, che invece vivono al di sopra del substrato. Queste caratteristiche sono tipiche degli organismi cosiddetti "benthos" che vivono in modo permanente sul fondo del mare e comprendono quello che viene chiamato dominio bentonico, si discostano da quelli definiti "plancton" e "necton" che fanno parte del dominio pelagico, i primi vivono passivamente entro le colonne d’acqua, i secondi attivamente. Tutte queste specie vivono in un sistema ecologico in equilibrio (ecosistema).

Definizione di specie

Il termine specie però ha portato nel corso dei secoli i vari studiosi ad interrogarsi sul suo significato; La specie è percepita attualmente come una popolazione costituita da individui che mostrano una certa variabilità biologica. In biologia sono possibili due definizioni di specie, la prima è la biospecie e la descrizione principale è di Ernst Mayer: "le specie sono popolazioni di individui effettivamente o potenzialmente capaci di riprodursi per incrocio", include aspetti genetici, morfologici e comportamentali. La seconda definizione è quella di morfospecie di Linneo che vuole gli organismi che si assomigliano di più morfologicamente come segno della stessa specie, la discontinuità morfologica tra due insiemi può essere indicativa di isolamento riproduttivo, per individuarla è necessario studiare la variabilità dei caratteri (riconoscimento morfologie intermedie e conoscenza delle variabilità delle specie affini).

• Simpatriche quando vivono nello stesso posto
• Allopatriche quando vivono in posti diversi

I paleontologi non sapranno mai se individui attribuiti alla stessa specie fossero effettivamente interfecondi, i problemi nascono anche dal fatto che mentre il biologo considera gli organismi del presente nello spazio geografico, il paleontologo considera organismi nello spazio e nel tempo. I paleontologi per rispondere a questo problema hanno introdotto il concetto di cronospecie e di "specie evolutiva": una popolazione che evolve in modo graduale e continuo senza che si riconoscano specie distinte coesistenti, viene suddivisa in specie distinte nel tempo sulla base di giudizi soggettivi che valutano il grado di cambiamento. La variabilità morfologica (intraspecifica) nasce da innumerevoli cause biologiche e geologiche (compattazione e deformazione delle rocce).

Fra le cause biologiche essa può essere legata all’ontogenesi (sviluppo fra individui) ovvero può succedere che due fossili appartengano alla stessa specie ma appaiano molto diversi semplicemente perché rappresentano stadi diversi, oppure legata alle popolazioni e può essere di due tipi: variabilità ecofenotipica (legata all’ambiente) e variabilità sessuale. Si hanno due livelli fondamentali nei quali la variabilità si manifesta nella Vita: a livello genetico della specie e fra le specie. Di conseguenza anche l’Evoluzione, responsabile della varietà e della diversità, deve essere un fenomeno che avviene a diversi livelli di organizzazione biologica: possiamo parlare di Microevoluzione e Macroevoluzione.

Speciazione

La Microevoluzione considera i cambiamenti ed i meccanismi evolutivi che avvengono a livello della specie, dal genoma alla popolazione fino all'origine della specie, sia in senso stretto (cladogenesi) che di trasformazione filetica (anagenesi). La speciazione è uno dei temi fondamentali di cui si occupa la microevoluzione, è usato dai biologi per indicare la formazione di una nuova specie da una popolazione dalla quale si è separata. In paleontologia il suo riconoscimento è complicato in quanto la popolazione:

• Può cambiare gradualmente sviluppando nel tempo morfologie distinte cui daremo nomi di specie diverse (cronospecie) senza tuttavia dare origine a ramificazioni e, quindi, ad aumento della biodiversità. Si parla in questo caso di speciazione filetica (anagenesi).
• Può persistere nel tempo dando, tuttavia, luogo (per ramificazione) a nuove specie che coesistono con quelle progenitrici oppure una specie si può suddividere in due specie distinte.