Paleontologia - Appunti sintetici

Teoria dello sviluppo del sistema solare

La teoria più accreditata sullo sviluppo del sistema solare postula un'origine comune per condensazione delle enormi quantità di polveri di una nebulosa primordiale a forma di disco. L'origine del sistema solare è suggerito dall'andamento delle orbite dei pianeti intorno al Sole. Se i pianeti si fossero formati successivamente, i piani orbitali sarebbero diversi.

Le rocce più antiche trovate all'interno della Terra hanno una datazione di 3,8 miliardi di anni, ma si ritiene che non siano state ritrovate rocce più antiche a causa dei processi metamorfici e magmatici. Quindi, la datazione più fattibile sulla formazione del sistema solare è documentata dalla datazione radiometrica delle meteoriti. Esse danno informazioni che documentano l'origine a 4,6 miliardi di anni fa.

Caratteristiche della Terra

Il carattere più importante della Terra rispetto agli altri pianeti è la presenza della vita, che esiste grazie alla presenza della biosfera. La biosfera occupa la parte più bassa dell'atmosfera, l'idrosfera e la superficie della litosfera. L'inizio della vita sulla Terra risale a 3.500 milioni di anni fa. I primi organismi nati sulla Terra furono i procarioti (batteri e alghe) che furono molto importanti perché, tramite il processo della fotosintesi, immisero nell'atmosfera notevoli quantità di ossigeno. Poi nacquero gli organismi eucarioti (1.400 milioni di anni fa), mentre i primi animali pluricellulari comparvero 700 milioni di anni fa. 500 milioni di anni fa comparvero i primi vertebrati marini. 400 milioni di anni fa le prime piante terrestri che diedero origine alle prime foreste. I rettili comparvero 300 milioni di anni fa e i primi mammiferi 200 milioni di anni fa. Il genere umano, invece, ha una storia di 2 milioni di anni.

Paleontologia

La paleontologia, cioè lo studio dei fossili, si divide in:

• Paleobotanica: studio dei fossili vegetali.
• Paleozoologia: studia i fossili animali.

Tafonomia: Studia la storia degli organismi dalla morte o dai loro stati preagonici fino al loro ritrovamento come fossili. A livello generale si può dire che studia il processo di trasferimento di materia dalla biosfera alla litosfera. Si distinguono 4 fasi della tafonomia che si susseguono in ordine temporale:

• La morte degli organismi
• La storia dei loro resti fino al seppellimento (biostratinomia)
• Seppellimento definitivo
• La loro successiva trasformazione diagenetica

Diagenesi: insieme dei processi chimico-fisici che portano alla formazione della roccia.

Fossilizzazione

La fossilizzazione studia la storia del fossile dal seppellimento alla loro diagenesi. Solo una parte (8%) dei resti di un organismo ha la possibilità di diventare un fossile e di subire la fossilizzazione. Il requisito fondamentale che porta alla fossilizzazione è che il resto organico venga sottratto più rapidamente possibile agli agenti biologici che tendono a distruggere i resti. La maggior parte delle fossilizzazioni avvengono nell'acqua, dove i processi di sedimentazione prevalgono sugli agenti distruttivi. Le parti dure tendono a essere conservate mentre le parti molli scompaiono dopo la morte.

Parti molli: composte essenzialmente da acqua, costituiscono la muscolatura, i tessuti adiposi e connettivi e gli organi interni.

Parti dure: strutture scheletriche degli organismi; non mineralizzate, sono costituite da proteine e grassi mentre le parti dure da particolari sostanze organiche come la chitina, scleroproteine, lignina e la cutina.

Parti mineralizzate:

• Carbonato di calcio: costituisce gli scheletri
• Silice: guscio di alcuni protisti
• Fosfato di calcio: parte mineralizzate che costituisce ossa e denti

Tafonomia e Biostratinomia

È statisticamente improbabile che gli organismi giungano alla fine del loro ciclo biologico. Le cause di morte prematura sono molto varie (predazione, soffocamento, avvelenamento, azioni di parassiti, variazione dei parametri ambientali). L'esempio più comune di morte per predazione è rappresentato da perforazione da parte di gasteropodi e di bivalvi, oppure dalle tipiche figure di predazione prodotte da granchi sulle conchiglie dei gasteropodi. È noto anche il caso di un predatore che non ha saputo valutare la possibilità del proprio tubo digerente, morendo con la propria preda. Altre volte la morte è sopraggiunta durante il parto (stereopterygius, Germania) o per malattia. Altre cause di morte sono le variazioni ambientali, avvelenamenti, soffocamento. La rapidità in cui si svolgono le variazioni ambientali è da prendere in considerazione. Infatti, gli organismi che hanno movimenti limitati non hanno la possibilità di abbandonare rapidamente l'ambiente sfavorevole, determinandone la morte.

Biostratinomia

La biostratinomia analizza la storia sedimentaria dei fossili. Tutti quei processi che avvengono tra la morte e il seppellimento definitivo. I processi biostratinomici sono diversi:

• Necrolisi: Con il termine necrolisi, che inizia subito dopo la morte, si intende la decomposizione biologica delle parti non mineralizzate di un organismo prima del seppellimento. Esistono diversi tipi di necrolisi:
• Decomposizione della materia organica: è rappresentata dalla putrefazione. Essa permette di ridurre a composti semplici la materia organica. Questo processo è prodotto da muffe, batteri e funghi ed è facilitata da temperature alte.
• Disarticolazione: è rappresentata dai fenomeni putrefattivi, con la disarticolazione che è in grado di separare gli elementi scheletrici o del guscio dopo la distruzione dei tessuti connettivi. Il fenomeno della disarticolazione ricorre con maggiore frequenza nei vertebrati. Per i vertebrati uccisi da predatori vi è una grande disarticolazione.
• Macerazione: libera i prismi e le lamelle che sono resi incoerenti dalla decomposizione della materia organica che li legava quando il guscio era integro. Una vera e propria micro-disarticolazione dei piccoli elementi cristallini che costituiscono la parte minerale dei gusci. È dovuta all'azione di microorganismi secondo Lewy, mentre secondo Hudson è dovuta a idrolisi.
• Predazione e bioconfezione: l'effetto che predatori e necrofagi hanno sulla distruzione del corpo è dovuto al rapporto tra le dimensioni del predatore rispetto alla preda. Esistono animali come le iene che possono cibarsi di animali anche più grandi di loro come bovini o camelidi e sono quindi in grado di disperdere le ossa anche a notevoli distanze. Altri animali come le civette, invece, possono inghiottire le loro prede intere e rigettano ossa, piume, pelo in boli gastrici. Questi predatori confezionano le ossa o altre parti resistenti che di conseguenza hanno probabilità di essere fossilizzate assieme. Esistono altri animali come i pipistrelli che concentrano le parti non digeribili negli escrementi e ciò dà informazioni sulla loro dieta.
• Combustione: Gli incendi di boschi, causati da fulmini o indotti dall'uomo, carbonizzano il legno, cioè trasformano le areti delle cellule in carbonio. Questo modo di fossilizzazione ha portato alla formazione dei “carboni di legna fossili”.
• Bioerosione: La bioerosione comprende una serie di processi che vanno dall'attività perforante di spugne, chionidi, alghe endolitiche ecc., che distruggono le parti mineralizzate fino alla vera e propria frantumazione con denti, chele o becchi. Le microcavità prodotte dagli organismi vengono riempite da fango calcareo o da cemento microcristallino. Questo fenomeno viene detto micritizzazione (non si riconosce la struttura originaria).
• Dissoluzione prediagenetica: L'alterazione e/o la rimozione delle pellicole organiche che rivestono in vita le parti mineralizzate permette l'instaurarsi di reazioni chimiche tra i minerali e l'acqua dell'ambiente deposizionale. Questi resti possono subire un destino diverso a seconda delle loro peculiari caratteristiche:
• Composizione mineralogica primaria: i gusci calcitici ad alto contenuto di magnesio, cioè costituiti da calcite altomagnesica, sono i più solubili.
• Microstruttura e porosità: i gusci con porosità ridotta e con microstruttura compatta sono i meno solubili in quanto al loro interno si verifica una minor circolazione interstiziale.
• Rapporto tra superficie e volume: i gusci con elevata superficie sono soggetti a una dissoluzione più rapida poiché hanno più superficie esposta. È stato osservato che nei mari, ad una certa profondità, si verifica un brusco aumento della dissoluzione. Questo livello, detto lisoclino, separa i microfossili calcarei in buona conservazione da quelli in cattivo stato.
• Trasporto: Con la morte degli organismi molto spesso inizia un trasporto passivo dei loro resti. Nel caso più semplice, gli organismi rimangono nel luogo della morte. Altre volte le carcasse possono galleggiare ed essere trasportate.