Paleontologia

Paleontologia appunti

Genesi inorganica

Il pensiero della maggior parte degli eruditi fino al sedicesimo secolo è stato pervaso dal pensiero naturalistico di Aristotele, cosa che ha portato al consolidarsi della teoria della generazione spontanea della materia. Infatti, seguendo la concezione aristotelica, nella visione neoplatonica della natura caratterizzata da un'unità interiore chiamata “anima mundi”, in cui tutto l'universo era penetrato da energie spirituali, e nel quale anche gli oggetti inanimati sono dotati di vita propria, i fossili erano considerati semplicemente degli scherzi della natura (lusus naturae), formatisi spontaneamente come scarti non riusciti dell'azione della “vis plastica”, una forza interna alle rocce capace di formare esseri viventi.

Una tale visione neoplatonica rimase fortemente presente nella cultura (anche popolare), continuando a mescolarsi con elementi magici e astrologici, ed esercitando un profondo influsso sul pensiero occidentale durante tutto il Seicento e Settecento. Di pari passo, l'interpretazione letterale delle Sacre Scritture portò al diffondersi della cosiddetta teoria diluviale, secondo la quale le conchiglie trovate nei terreni collinari o nelle rocce delle montagne erano interpretate come una conseguenza ed una prova del diluvio universale.

Fra i sostenitori della teoria della generazione spontanea troviamo anche Bauer e Gesner i quali descrissero vari tipi di fossili senza tuttavia approfondirne l'origine. Tuttavia nell'antichità classica latina e greca alcuni storici e filosofi/naturalisti interpretarono correttamente, quali resti di organismi, i fossili che ebbero la possibilità di osservare. Fra questi spiccano Senofane, Pitagora, e il famoso storico Erodoto il quale interpretò correttamente la presenza di conchiglie nell'entroterra egiziano come deposte da un mare che in passato doveva aver ricoperto tali aree.

Anche tra gli studiosi del Rinascimento spiccano alcuni pensatori che non accettavano le visioni dominanti, né quella esoterica aristotelica, né tanto meno quella diluviale. Tra questi è certamente da ricordare Leonardo Da Vinci. Lo sguardo di Leonardo ai fenomeni naturali fu estremamente moderno e totalmente libero dalle pastoie del pensiero medievale; rifiutando la concezione dominante secondo la quale i fossili di conchiglia si trovavano ben lontano dal mare a causa del diluvio universale, Leonardo teorizzò che i movimenti delle masse d'acqua sulla superficie terrestre avvenissero in maniera comparabile alla circolazione del sangue nel corpo umano, un flusso continuo in un sistema chiuso, e grazie all'osservazione ed al ragionamento logico concluse che colline e montagne dove si trovavano i fossili dovevano essere stati, nel passato, fondali marini.

Leonardo sviluppa una concezione dinamica dei processi geologici, attribuendo la presenza dei fossili non a un unico evento, ma a tutta una serie di cataclismi e trasgressioni marine. Sosteneva infatti impossibile che il diluvio universale in soli 40 giorni avesse formato tanti strati ordinati verticalmente in ordine cronologico dato che, con la sua potenza improvvisa e dirompente, un diluvio avrebbe avuto effetti devastanti e caotici.

Il Seicento e la rivoluzione scientifica

Arriviamo al '600, un periodo in cui il panorama scientifico è rivoluzionato dalla scoperta delle grandi leggi fisiche (Keplero, Galileo) che influenzano il pensiero dei filosofi naturali di questo periodo. Si rinnova il modo di guardare i fossili ponendo attenzione al confronto coi corpi viventi, cercando una spiegazione sulla loro origine nelle leggi della natura con una tendenza al rifiuto di ricorrere all'azione soprannaturale.

In questo periodo si ricordano Fabio Colonna, attivo a Roma, Agostino Scilla, attivo a Roma e Messina, e Niels Stensen o Niccolò Stenone, vescovo cattolico danese attivo presso la corte dei Granduchi di Toscana, che si distinse anche per le sue osservazioni geologiche, naturalistiche ed anatomiche ed oggi considerato il padre della geologia e della stratigrafia. Stenone, oltre a fornire elementi decisivi per la soluzione del problema dell'origine dei fossili, ebbe il merito di formulare l'enunciazione dei principi geometrici della moderna stratigrafia nel “De solido intra solidum naturaliter contento dissertationis prodomus” del 1669:

• Principio di sovrapposizione: gli strati si formano in successione verticale quindi lo strato sottostante è più antico di quello sovrastante.
• Principio di continuità laterale: gli strati di sedimenti inizialmente si estendano lateralmente in tutte le direzioni; in altre parole, essi sono lateralmente continui. Di conseguenza, rocce che sono simili sotto altri aspetti, e che oggi sono separate da una valle o da altri fenomeni erosivi, possono essere considerate originariamente continue.
• Principio di orizzontalità originaria: uno strato all'atto della sua deposizione è sempre orizzontale (non sempre valido).

Robert Hooke e il fissismo

Con l’ammissione dell’instabilità della crosta terrestre e di importanti variazioni paleogeografiche, riuscì a giustificare la presenza dei fossili nelle montagne (Alpi), i fenomeni di estinzione e la comparsa di nuove specie. Questo era un tentativo di conciliare le resistenze del “Fissismo” con le evidenze dimostrate dai fossili.

Il Fissismo è il contrario di evoluzionismo in quanto afferma che “le specie dei viventi sono fisse, non cambiano né sono mai cambiate dall’epoca remotissima in cui esse sono comparse”. Fra i principali sostenitori del fissismo troviamo Carlo Linneo, tuttavia con le scoperte di Buffon e Cuvier si introdusse il concetto di specie estinta ed il fissismo si dovette limitare ad ammettere soltanto l'immutabilità delle specie estinte.

Georges-Louis Leclerc conte di Buffon

Considerava il diluvio universale un evento soprannaturale che non doveva essere considerato nel dibattito scientifico. Inoltre, nella sua opera Historie Naturelle è introdotto anche se in modo intuitivo il principio dell'attualismo per cui: “tutte le grandi opere della natura sono state realizzate attraverso una successione lenta di movimenti regolari e costanti”.

Il principio dell'attualismo verrà poi ripreso da James Hutton e, soprattutto da Charles Lyell, che enuncerà tale principio affermando che: “i processi attuali sono la chiave per l'interpretazione dei processi avvenuti nel passato”. Buffon ebbe anche la corretta intuizione di dilatare la cronologia della storia della Terra in una dimensione temporale molto più lunga di quanto fosse ritenuto sino ad allora. Buffon infatti arrivò a sostenere che la Terra doveva avere un'età di 75.000 anni, conclusione cui giunse grazie ad una ricostruzione documentata delle grandi tappe della storia geologica della Terra ricavata dall'osservazione delle successioni sedimentarie e dalla successione delle faune e delle flore fossili in esse contenute.

Georges Cuvier

Il Fissismo fu sostenuto da Georges Cuvier (1769-1832), considerato il padre fondatore della paleontologia dei vertebrati e dell’Anatomia comparata. Inoltre, insieme ad Alessandro Brongniart (1770-1847), aveva dimostrato il valore stratigrafico dei fossili (quasi contemporaneamente a William Smith). Cuvier aveva osservato che la flora e la fauna fossili di ogni serie di strati geologici avevano delle caratteristiche proprie diverse da quelle degli strati limitrofi. Per spiegare questo ipotizzò che la storia della terra non si fosse svolta in maniera continua ma con una serie di violente catastrofi naturali (inondazioni, terremoti, eruzioni vulcaniche) che avrebbero periodicamente distrutto gli esseri viventi (estinzioni) in una regione che sarebbe poi stata ripopolata dalle specie provenienti dalle aree circostanti (fenomeno di migrazione). Queste catastrofi sarebbero state create da Dio e riteneva che l’ultima delle catastrofi fosse stata il Diluvio universale.

Alcide D’Orbigny (1802-1857), allievo di Cuvier, riconobbe 27 unità stratigrafiche (piani). Ogni unità era caratterizzata da una catastrofe e un successivo episodio di creazione. D’Orbigny pose le basi della moderna stratigrafia. Cuvier fu molto critico nei confronti della teoria evolutiva di Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) pubblicata nel 1809 (Philosophie zoologique). Lamarck giunse alla conclusione che gli organismi fossero il risultato di un processo graduale di modificazione che avveniva sotto la pressione delle condizioni ambientali. “Un organismo attraverso l’uso e del non uso di certe sue strutture assume una forma più idonea alle sue esigenze ambientali”. La sua teoria si basava sul concetto astratto di specie e inoltre non teneva in considerazione le estinzioni.

William Smith

William Smith (1769-1839), da osservazioni di affioramenti nell’Inghilterra meridionale, notò che differenti strati erano caratterizzati da fossili differenti e quindi riuscì a fare delle correlazioni tra strati in zone diverse. Stabilì un ordine stratigrafico dalle rocce più basse (più antiche) alle rocce più alte (più recenti). Georges Cuvier insieme ad Alessandro Brongniart arrivarono alle stesse conclusioni.

Età della Terra

James Ussher (1581-1650) considerava intorno ai 6000 anni l’età della terra secondo la bibbia. Georges Buffon (1707-1788), con degli esperimenti sul raffreddamento della terra utilizzando dei globi di metallo, indicò un’età di 70.000 anni. Considerando però le osservazioni sulle successioni sedimentarie (evoluzione flore e faune), suppose un’età di un milione di anni. Johan Lehaman (1719-1767) contribuì alla classificazione delle montagne in tre categorie formate in tempi diversi. Giovanni Arduino (1713-1755) divise le montagne in primarie, secondarie e terziarie, svincolando il termine primario dal concetto della creazione. James Hutton (1726-1797), considerato il padre della geologia, pubblicò «The theory of the Earth». Con il principio dell’uniformismo riconobbe che la superficie della terra è plasmata dagli stessi eventi che hanno agito in passato cioè fenomeni di sedimentazione, diagenesi, sollevamento delle catene montuose, erosione. Considerando che la morfologia della terra era in continuo mutamento, l’età della terra doveva essere antichissima (tempo illimitato e non valutabile).

Charles Darwin (1809-1882) stimò 300 milioni di anni basata sulla presunta velocità di erosione di una struttura geologica nell’Inghilterra sud orientale. T. Mellard Meade sostenne 300 milioni di anni. Lord Kelvin (1824-1907) parlò di 100 milioni di anni. Il dibattito tra i fisici, che basavano le loro idee su basi teoriche (es. dissipazione dell’energia da parte del sole, raffreddamento del calore interno della terra), e i geologi che si basavano sul «principio dell’uniformismo» terminò quando nel 1906 Ernest Rutherford, dieci anni dopo la scoperta della radioattività da parte di Henry Bacquerel (1896), arrivò ad affermare che il procedimento radioattivo poteva essere utilizzato per determinare l’età della terra.

La spirale del tempo geologico

La Terra è stata tormentata da eventi biologici (estinzioni, evoluzione e comparsa di nuove specie) ed eventi geologici. Le tracce che questi fenomeni hanno lasciato (fossili e rocce) sono utilizzate, da geologi e paleontologi, per suddividere i 4,5 miliardi di anni del pianeta in intervalli di tempo che riflettono la storia evolutiva e geologica della Terra.

Glossopetra

Glossopetra [dal lat. class. Glossopetra, gr. γλωσσοπέτρα, comp. di γλώσσα «lingua» e πέτρα «pietra»]. Secondo Plinio il Vecchio (23-79 d.C.) si trattava di un aerolito di forma allungata, che si riteneva cadesse nelle notti senza luna e avesse la proprietà, se usata come amuleto, di ridare la memoria. Nel Medioevo gli venivano attribuite proprietà magiche e curative ed erano così chiamati per la loro forma che assomigliava ad una lingua di serpente pietrificata.

Successivamente, con l'avanzare degli studi paleontologici, le glossopetre furono identificate come denti di squali fossili. Tra gli studiosi che notarono per primi l'analogia tra le glossopetre e i denti degli squali figurano Gesner e Colonna, il quale addirittura dedicò loro una dissertazione (De glossopetris dissertatio) pubblicata a Roma nel 1616. Anche Stenone nella sua pubblicazione Prodomus dimostrò che le glossopetre erano in realtà denti di squalo fossili, illustrando le modalità della loro fossilizzazione e soffermandosi su come fossero stati conglobati nelle rocce.

Prefossilizzazione

In molti ambienti deposizionali come una piana alluvionale un erg desertico, piana intertidale (parte di spiaggia tra il livello di bassa e alta marea) i resti degli organismi dopo un seppellimento iniziale possono essere riesumati. Se la riesumazione avviene dopo un intervallo di tempo lungo che ha permesso le trasformazioni diagenetiche, gli organismi hanno subito una prefossilizzazione. I pre-fossili sono soggetti nuovamente ai processi biostratinomici.

Seppellimento in sedimenti detritici minerali

Il seppellimento in detriti minerali è il caso più comune perché la maggior parte dei sedimenti è costituita da detriti minerali. I sedimenti grossolani come conglomerati, brecce, sabbie grossolane non sono favorevoli alla conservazione dei resti degli organismi. I sedimenti fini come le sabbie, sabbie fini, peliti tenderanno a conservare i resti degli organismi. Nelle peliti durante la diagenesi la scarsa permeabilità impedisce la circolazione dei fluidi e la dissoluzione.

Seppellimento in sedimenti di detriti organici

I sedimenti costituiti da detriti organici sono meno diffusi dei depositi di detriti inorganici. Sono depositi di dominio continentale o costiero come laghi, lagune, stagni o paludi caratterizzati da acque con poco ossigeno dove la sostanza organica può preservarsi. In base al rapporto tra argilla e detriti organici si passa dalle argille ricche in materia organica (argille bituminose) a fango organico. Esempi: Torba, Lignite.

Inglobamento in fluidi

Il seppellimento avviene a causa della presenza di fluidi viscosi come:

• Petrolio greggio - i vertebrati fossili del giacimento di asfalto di Rancho La Brea (Los Angeles, California) è un eccellente esempio di seppellimento per inglobamento nei fluidi. Età giacimento: Pleistocene superiore – Olocene inferiore. La preservazione della flora e della fauna di quel periodo ha permesso un’accurata ricostruzione del paesaggio. I predatori venivano attirati dagli animali in agonia ma rimanevano a loro volta intrappolati nel giacimento.
• Resine vegetali - nelle resine si conservano resti vegetali, insetti e piccoli vertebrati. Le resine fossili sono chiamate Ambre. Il giacimento più famoso di resina fossile è quello dell’Ambra del Baltico (Eocene superiore - Oligocene inferiore) che è stata prodotta da Pinus succinifera (Conifera estinta).
• Sabbie mobili e fanghi organici - Sono stati ritrovati due dinosauri (erbivoro e un carnivoro) del Cretacico Superiore nel Deserto del Gobi in sabbie omogenee, probabilmente erano sabbie mobili. Fanghi organici - esempio giacimento dell’Eocene di Grube Messel (Francoforte) in Germania, costituito da argilliti lacustri bituminose dove sono stati ritrovati resti di piante, insetti, pesci in eccellente stato di preservazione.

Fossilizzazione della materia organica

Una volta che gli organismi sono stati sepolti dai sedimenti e quindi dopo aver superato la fase distruttiva dei processi biostratinomici saranno soggetti ai processi diagenetici che porteranno alla trasformazione dei sedimenti in rocce.

Fossilizzazione della materia organica

• Mummificazione: processo di conservazione ottenuto eliminando i tessuti ricchi in acqua e proteggendo quelli rimanenti con unguenti e aromi. La mummificazione naturale avviene per disidratazione di tutti i tessuti molli che porta quindi all’interruzione della fermentazione batterica (ambienti aridi sia in climi caldi che freddi).
• Carbonificazione: si ha a causa delle fermentazioni ad opera di batteri anaerobici in ambiente quindi, privo di ossigeno, e in un ambiente sedimentario a bassa energia con sedimenti fini impermeabili. Questo tipo di fermentazione sottrae alla materia organica ossigeno e idrogeno con la conseguenza di un arricchimento in carbonio. In una sostanza organica composta da carboidrati (es. cellulosa) questo processo porterà alla formazione di carbonio quasi puro (ligniti e con la diagenesi carbon fossile). In presenza di sostanze più ricche in idrogeno (acidi grassi) la fermentazione batterica produrrà idrocarburi (liquidi o gassosi) per la presenza di carbonio e idrogeno. Il processo di carbonificazione porta ad una notevole riduzione del volume a causa dell’eliminazione dell’acqua (anche 90%) e il grado di schiacciamento (legato alla riduzione del volume) dipende dall’intensità della diagenesi. Tutto ciò che rimane della sostanza organica originaria viene definito antracoleimma (pellicola carboniosa).

Il sito della Foresta Fossile di Dunarobba

Il sito della Foresta Fossile di Dunarobba, tutelato dalla Soprintendenza per i Beni Archeologici dell’Umbria e dall’Amministrazione Comunale di Avigliano Umbro, rappresenta una “finestra” aperta sui paleoambienti del Pliocene superiore/Pleistocene inferiore. Nel sito sono stati rinvenuti, immersi nelle argille lacustri, una trentina di porzioni basali di tronchi di grandi conifere della famiglia delle Taxodiaceae, riferibili al genere Glyptostrobus, alcuni dei quali caratterizzati da diametri di 0.5-2.5 metri e da un’altezza di 2.0-8.0 metri. Tali tronchi presentano uno stato di sub-fossilizzazione dei tessuti.