Appunti di Paleontologia generale

Paleontologia

FOSSILE: QUALUNQUE TRACCIA O RESTO DI ATTIVITA’ DI ORGANISMI VISSUTI NEL PASSATO CHE

SUBISCONO UN PROCESSO DI FOSILIZZAZIONE FINO AD ARRIVARE AI GIORNI NOSTRI.

FOSILIZZAZIONE: processo raro (10%), influenzato da vari fattori:

- Composizione dell’organismo > % materia organica e inorganica

- Struttura dell’organismo > spessore di gusci o scheletri

- Ambiente di deposizione > terrestre o marino

- Ritmo di seppellimento > ritmo alto favorisce la sedimentazione dei resti con alta probabilità di

conservazione

- Chimismo delle acque > acqua troppo aggressiva può sciogliere i resti

- Processi genetici delle rocce > diagenesi e metamorfismo possono portare alla distruzione o

deformazione del resto.

CONSERVAZIONE DEL FOSSILE:

- Conservazione eccezionale: ambra, catrame

- Conservazione nei sedimenti

Possono fossilizzare specie animali, sia i resti che le tracce lasciate; specie vegetali come sottili pellicole

carboniose.

CONCETTI ECOLOGICI:

Suddivisione dell’ambiente marino:

1. piattaforma continentale: terra emersa con pendenza molto bassa e che degrada ad una

profondità di 200m

2. Scarpata continentale: forte pendenza

3. Piana abissale: arriva a profondità pari a 7000 metri

4. Fosse profonde: pendenze elevatissime e profondità elevate

Ambiente planctonico: tridimensionale della colonna d’acqua, si divide in:

1- le acque sopra la piattaforma continentale costituiscono l’ambiente neritico, delimitato da

linea di costa e scarpata. Può variare da 0 a 200m di profondità.

2- Poi si trova l’ambiente oceanico che ha delle suddivisioni, in zone sempre più profonde:

- una parte più superficiale e detta epipelagica, fino ai 200m,

- tra 200m e 1000m è detto mesopelagico,

- tra 1000m e i 4000m batipelagico e 4000m

- 5000m è abissopelagico

- Infine, sotto i 5000m adopelagico.

Ambienti bentonici: ambienti che hanno relazione col fondo del mare. Riguardano le zone di fondo.

Si caratterizza a seconda degli organismi che ci vivono sopra, è suddiviso a sua volta in:

- ambiente sopralitorale, prevalentemente scoperta e solo poche volte bagnata dagli

spruzzi, ci vivono organismi particolari;

- zona litorale, una zona che viene periodicamente coperta o scoperta durante l’alta e la

bassa marea;

- sublitorale, in corrispondenza della piattaforma che corrisponde al limite massimo a cui

può penetrare la radiazione luminosa, è estremamente variabile da zona a zona poiché la

penetrazione della luce nella massa dipende da molti fattori (circa 200m ZONA FOTICA);

- ambiente batiale, non c’è più possibilità di fotosintesi cambiano gli organismi;

- piana abissale con forte riduzione di biomasse e biodiversità.;

- nella zona adale in corrispondenza delle fosse profonde, si trova ancora meno biodiversità

e maggiore presenza di necrofagi.

Mobilità degli organismi marini:

- Plancton, vivono in modo passivo facendosi trasportare dal moto della corrente. Costituito

da fitoplancton e zooplancton, generalmente organismi di piccole dimensioni. Lo

zooplancton si distingue a sua volta in oloplancton (ovvero sono plancton per tutta la vita) e

meroplancton (planctonici solo negli stadi larvali).

- Necton, si muovono nella massa d’acqua volontariamente in funzione della ricerca di cibo o

di riproduzione. Ad esempio: pesci, calamari, seppie.

- Benthos, vivono a contatto col substrato. Possono essere:

 epifaunali, vagili (vivono a contatto con lo strato bentonico ma si muovono sopra

esso), sessili o sedentari (si possono muovere ma si stanziano in un posto per tutta

la vita);

 infaunali, che possono distinguersi in fossatori, intanati in substrati morbidi, e

perforatori, incavati in substrati duri.

- Nectobentonici, organismi che vivono sul fondo ma possono nuotare anche nella massa d’

acqua (sogliola)

- Epiplanctonici, vivono trasportati da onde e correnti, attaccati ad altri oggetti perché

altrimenti non sarebbero in grado di farsi trasportare. (ad esempio: i crinoidei fossili)

TROFISMO: aspetti e problemi relativi alla nutrizione degli organismi e le loro interazioni alimentari

RETE TROFICA:

luce solare e nutrienti -> produttori primari consumatori (eterotrofi) -> decompositori

(autotrofi) ->

Organismi fotosintetici 1- Erbivori Batteri e funghi

2- Carnivori

primari/secondari

Gruppo trofici degli organismi marini

1. Produttori primari -> fitoplancton e alghe

2. Consumatori primari -> erbivori (molti invertebrati)

3. Consumatori primari/secondari -> depositivori o detritivori.

Organismi infaunali che si alimentano di materia organica in decomposizione e dei batteri che la

provocano.

4. Consumatori primari/secondari -> sospensivori e filtratori

Sospensivori: prelevano il particellato alimentare dall’acqua circostante catturandolo direttamente.

Filtratori: filtrano acqua attraverso la cavità brachiale tramite il sifone inalante o l’apertura.

5. Consumatori secondari/terziari -> carnivori

6. Necrofagi -> si nutrono di resti di animali morti

7. Parassiti -> vivono in rapporto simbiotico di parassitismo, nutrendosi del sangue o dei tessuti

dell’organismo ospite senza determinarne la morte.

FATTORI LIMITANTI:

Energia:

Ambienti ad alta energia: possono sopravvivere organismi epifaunali sessili, con un saldo ancoraggio; o

vagili che nuotino attivamente o che si intanino rapidamente. Per adattamento presenteranno gusci molto

spessi o forme resistenti all’idrodinamismo. Generalmente: consumatori primari, carnivori, erbivori e

filtratori.

Ambienti a bassa energia: Prosperano filtratori o sospensivori, ma si fanno largo detritivori e depositivori

poiché in ambienti a bassa energia è possibile la caduta di particelle sul fondo marino. Generalmente il

substrato è fangoso con organismi infaunali.

Luce solare: I più alti tassi di fotosintesi a 10-20 m sotto la superficie poiché alcuni organismi non tollerano

l’irradiazione diretta della luce. Già a 60m arrivano pochissime lunghezze d’onda, e questo influenza la

fotosintesi. È comunque un fattore dipendente dalle latitudini. La luce è la sorgente fondamentale di

energia per tutti i produttori primari. L’intensità della luce diminuisce in modo esponenziale con la

profondità.

Nutrienti: elementi indispensabili per la vita di vegetali e la formazione dei pigmenti fotosintetici. Azoto,

fosforo, ferro e silice, calcio e magnesio. La concentrazione di nutrienti e l’intensità luminosa sono i

principali fattori di controllo dei produttori primari, quindi del tasso di produzione.

È il fattore limitante principale nelle acque superficiali dove la luce è sempre disponibile.

Fenomeni di upwelling: correnti ascensionali, date dai venti alisei e dall’effetto Coriolis, che portano i

nutrienti dal fondo marino verso la superficie e si instaurano nelle aree di divergenza oceanica e lungo le

coste. Sono zone ricche di nutrienti, ma presentano minore variabilità tassonomica a causa

dell’imprevedibilità delle risorse trofiche e i cambiamenti di temperatura.

In mari ad alta produttività, il plancton determina un intorbidimento delle acque che determina a sua volta

una minore irradiazione della luce.

Bassi livelli di nutrienti danno un ambiente oligotrofico (molte specie e pochi individui), mentre alti livelli di

nutrienti danno un ambiente eutrofico (poche specie e molti individui).

Ossigeno: Deriva sia dall’atmosfera che dal processo di fotosintesi. Contenuto di ossigeno disciolto nelle

acque marine varia tra 8,5 e 0 ml/l, ma più comunemente è compreso tra 6 e 1 ml/l. La concentrazione

dell’ossigeno disciolto dipende dalla produzione primaria, dal consumo per respirazione ed ossidazione e

dall’apporto ad opera di correnti.

L’ossigeno diventa un importante fattore limitante quando la sua concentrazione scende sotto i 2 ml/L. Gli

organismi rispondono diversamente a bassi livelli di ossigeno con adattamenti morfologici, adattamenti

fisiologici e adattamenti comportamentali. Ovviamente bassi livelli di ossigeno comportano una forte

diminuzione della biodiversità. Se l’acqua è ben ossigenata lo sarà anche il substrato. A grandi profondità gli

organismi infaunali non scavano in profondità e questo è un atteggiamento importante che si trova nelle

tracce dei fossili. ( meno tracce meno ossigeno)

Mentre nelle acque superficiali non ci sono problemi di carenza di ossigeno, alle grandi profondità i livelli di

ossigeno sono molto bassi e comportano fondali anossici. Alcuni organismi si adattano anche alle zone

anossiche, morfologicamente aumentano il rapporto superficie/volume per gli scambi gassosi.

OMZ: Oxygen Minimum Zone. L’ossigeno cala nella zona fotica e in profondità fino all’OMZ e poi ricresce

lentamente. Questo pattern dipende da:

- Minor consumo dovuto alla minor presenza di organismi e minore quantità di particellato.

- Interazione tra produzione primaria, il bilancio tra respirazione/ossidazione che determina

il consumo, e il ripristino a opera delle correnti.

Temperatura: È un fattore estremamente importante per gli organismi eterotermi, e determina la

sopravvivenza e il successo riproduttivo delle specie. La temperatura varia con la profondità e la latitudine

esercitando un forte controllo sulla distribuzione degli organismi.

- Organismi euritermi: tollerano ampie escursioni termiche, hanno ampia distribuzione

latitudinale

- Organismi stenotermi: sopportano variazioni più limitate, diffusi entro fasce latitudinali ben

delimitate

È importante anche la stabilità del regime termico.

La temperatura influenza la crescita degli organismi, la morfologia e la taglia. Le conchiglie dei molluschi dei

mari tropicali soprassaturi di CaCo3 sono più grandi delle conchiglie che si trovano alle medie e alte

latitudini. Gli organismi che vivono a queste latitudini però di accrescono più lentamente e possono

raggiungere taglie più grandi in più tempo.

- Termoclino: è lo strato di transizione tra lo strato rimescolato di superficie e lo strato di

acqua profonda in corpi idrici profondi come oceani, mari e laghi. Le definizioni di questi

strati sono basate sulla temperatura. Lo strato di rimescolamento (mixed layer) è vicino alla

superficie, dove la temperatura è costante e approssimativamente pari a quella dell'acqua

di superficie. Nello strato di termoclino, la temperatura diminuisce rapidamente dal valore

assunto nello strato di mescolamento a quello corrispondente alla temperatura dell'acqua

profonda, che è stabile nel corso dell'anno perché troppo profonda per poter essere

influenzata dalla radiazione solare. Il termoclino rappresenta quindi la zona di transizione

tra lo strato superficiale e quello profondo.

 Basse latitudini: strato di rimescolamento da 200 m a 1000m, sotto i 1000 m la

temperatura cala drasticamente.

 Medie latitudini: esistono due termoclini: uno permanente e uno dato dalla

stagionalità (superficiale).

 Alte latitudini: non esiste termoclino poiché le acque sono generalmente congelate

anche superficialmente.

Salinità: È la misura dei Sali disciolti in acqua (circa 35%). La salinità può variare per evaporazione ed

apporti fluviali, infatti cambia a seconda delle zone climatiche. A livello biologico l’azione della salinità

consiste nella pressione osmotica esercitata sulle membrane cellulari, per cui gli organismi tollerano in

modo differente i diversi livelli di salinità.

- Organismi eurialini: Tollerano bene ampie variazioni di salinità

- Organismi stenoalini: Tollerano minime escursioni di salinità.

La diversità tassonomica è alta nei mari eurialini e decresce nei mari ipo e iperialini. Gli ambienti con ampie

variazioni stagionali, come lagune sono caratterizzati da oligotipia ovvero un numero limitato di specie ma

grandi popolazioni.

Substrato: Stretta correlazione tra tipo di substrato e organismi bentonici.

- Substrato duro: costituito da rocce o resti scheletrici.

Paleoecologia: Si possono trovare associazioni di organismi epifaunali (vagili e sessili) e

perforatori. Da un punto di vista trofico sono presenti solo organismi: sospensivori,

filtratori ed erbivori (zona fotica)

- Substrato incoerente o mobile: costituito da elementi che si spostano gli uni rispetto agli

altri, quindi da sedimenti di granulometrie comprese tra ciottoli e argilla colloidale.

epifaunali ed infaunali con distribuzione influenzata da grana e mobilità del sedimento.

In sabbie molto fini ed argille, la stabilità è determinata dal livello di coesione tra le

particelle, prevalgono gli infaunali. <- Dipende comunque dal tasso di sedimentazione, se è

basso aumenta la stabilità!

In sabbie medie e grossolane, che determinano ambienti più stabili, aumenta l’epifauna.

Sedimento è ricco di acqua e ossigeno e poca materia organica, quindi ci saranno meno

depositivori e detritivori, che si trovano invece dove c’è più fango (trattiene molta materia

organica). Inoltre, sono generalmente ambienti ad alta energia che non lasciano deposito,

ma piuttosto aiutano sospensivori e filtratori.

È importante valutare, non solo il substrato, ma anche le interazioni tra gli organismi!

Profondità: Tutti i parametri variano in relazione alla profondità. La luce diminuisce con la profondità,( a

seconda di latitudine, stagione, produttività) e subisce un’estinzione selettiva, che porta alla permanenza

dei soli raggi blu ad alte profondità.

TAFONOMIA:

studia i processi che vanno dalla morte dell’organismo fino al suo ritrovamento come fossile.

Quindi processi che avvengono dalla biosfera alla litosfera.

1- Morte

2- Processi biostratinomici

3- Seppellimento

4- Processi di fossilizzazione

Ad esempio: un vertebrato morto finito in acqua, subisce un trasporto dalle correnti e rimane in superficie

galleggiando grazie ai gas di decomposizione, con la perdita di gas, affonda e cade sul substrato. Viene

sepolto rapidamente da vari sedimenti, e inizia il processo di fossilizzazione: avviene la diagenesi e

compattazione per cui lo scheletro viene schiacciato tra i sedimenti e poi, viene traslocato a causa dei

movimenti tettonici e se avviene l’erosione, il fossile è riportato alla luce.

La fossilizzazione comprende la storia dei resti dal loro seppellimento al ritrovamento come fossili. È un

processo molto raro. Fattori che favoriscono la fossilizzazione sono:

a. Rapido seppellimento , per evitare che i fattori esterni distruggano l’organismo. La

fossilizzazione ha probabilità più alte di successo se l’organismo si trova in ambiente acqueo

poiché i processi di sedimentazione superano quelli distruttivi. LA conservazione degli

organismi continentali è più limitata.

b. Presenza di parti dure sia organiche che inorganiche, perché esse fossilizzano meglio

rispetto a quelle molli

c. Relazione tra le parti dure e molli, ad esempio, lo scheletro tenuto insieme da tessuto

cartilagineo (molle) subisce disarticolazione ed è più difficile che avvenga la conservazione

completa dello scheletro. Vengono spesso trovate le parti singole.

Le sostanze che costituiscono i viventi sono:

A. Materia organica: carboidrati, lipidi e proteine. Può comporre sia le parti molli: come

muscoli, organi interni, tessuti molli; sia le parti dure, costituite da polisaccaridi, ad esempio

la chitina, oppure da scleroproteine: collagene, cheratina, cellulosa, lignina, sporopollenina

(estremamente resistente)

B. Materia inorganica: costituita da sostanze minerali: il più abbondante carbonato di calcio in

Calcite e Aragonite; la silice molto meno frequente; fosfato di calcio, importante per ossa e

denti, gusci di brachiopodi, carapace dei trilobiti.

Una maggior percentuale di materia inorganica favorisce la fossilizzazione.

MORTE: L’inizio della storia come fossili. Solo in pochi casi si può risalire alle cause della morte:

Ad esempio:

La predazione , sui gusci delle conchiglie possono essere presenti buchi conici che suggeriscono un

 evento di predazione. È necessario conoscere delle tecniche di predazione comuni (Conus).

Possono essere presenti uno o più buchi.

Morte di parto, se si trovano vicini fossili di adulto con embrioni e “piccolo” in espulsione.

 Morte per soffocamento, scheletri di predatori che hanno scheletri delle prede incastrati

 all’interno.

Intrappolati nel bitume, vertebrati prede con molti predatori intorno intrappolati anche essi (può

 determinare fenomeno di conservazione eccezionale).

Moria di massa, forti concentrazioni di fossili su superfici di strato. Spesso collegati a

 eutrofizzazione delle acque.

Eutrofizzazione delle acque: aumentano i nutrienti in mare, aumentano le fioriture legali, le alghe

muoiono e si depositano sul fondo, la decomposizione delle alghe morte sottrae O2 alle acque di

fondo, gli animali muoiono senza ossigeno.

Non sempre una forte concentrazione di fossili su una superfice è indice di moria di massa, a volte

sono semplicemente stati accumulati dalle correnti.

PROCESSI BIOSTRATINOMICI: eventi che agisce sui resti dopo la morte dell’organismo fino al suo

seppellimento.

Predazione e necrofagia, possono avere effetti sulla distruzione dei resti. Inoltre, confezionano i

 resti delle loro prede sotto forma di borre o escrementi che possono essere fossilizzati.

Necrolisi, decomposizione delle parti non mineralizzate di un organismo, inizia subito dopo la sua

 morte de è regolata da diversi fattori: Ossigeno, Acqua, Temperatura, pH (es. torbiere, pH acido

rallenta la decomposizione). La necrolisi comprende:

Decomposizione della materia organica: rappresentata dalla putrefazione delle

 sostanze proteiche, i grassi e i carboidrati. Scompone composti complessi in composti

semplici che possono essere sintetizzate da altri organismi viventi. È prodotta d