Zaccaria Lamkoutar classe 4 B TSR istituto professionale alberghiero Porto Sant Elpidio ISITPS

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1 Fossile di ammonite proveniente dal Marocco. 70 milioni di anni fa la conchiglia stava svolgendosi: un segno che la crisi era già inziata? Figura tratta da 99%APE. Qui Darwin è ritratto, da uno dei tanti critici delle sue teorie, sotto le sembianze di un uomo-scimmia (the APE_MAN) in una rivista Giovedì 20 maggio 2010 XX settimana scientifica a.s Seconda parte: Fossili ed evoluzione Zaccaria Lamkoutar classe 4 B TSR istituto professionale alberghiero Porto Sant Elpidio ISITPS Tutor prof. Stroppa Pierluigi 1

2 Obiettivi - Dimostrare la relazione tra l aumento dell ossigeno e l esplosione della vita; - Dimostrare la convergenza evolutiva tra organismi diversi tra loro; - Utilizzare la teoria dell attualismo per descrivere gli organismi vissuti nel passato; - Conoscere la teoria del catastrofismo di Cuvier; 2

3 Metodologia Osservazione e descrizione di alcuni fossili del Jurassic park marino dell Appennino. Escursione guidata nella gola di Frasassi. Visita al museo speleo-paleontologico di Genga. 3

4 Mezzi e strumenti Libri di testo Riviste scientifiche Laboratorio scientifico con collezioni paleontologiche Reperti raccolti nell Appennino Personal computer e videoproiettore Microfono e macchina fotografica digitale adibita anche alle riprese Lavagne d ardesia, magnetica e luminosa Modelli Cartelloni e poster 4

5 Ossigeno ed evoluzione della vita D15 D12 1 Figura tratta da 99%APE. L atmosfera terrestre inizialmente non aveva ossigeno. Questo é poi comparso ed aumentato nel corso del tempo, determinando l evoluzione della vita. 5

6 Ossigeno ed evoluzione della vita La figura a lato farà da filo conduttore a questa presentazione. 1 2 Viaggeremo nel tempo, da 3,5 miliardi a 65 milioni di anni fa, per osservare l evoluzione della vita, prima sul pianeta terra e poi nella nostra regione Figura tratta da 99%APE. L atmosfera terrestre inizialmente non aveva ossigeno. Questo è poi comparso ed aumentato nel corso del tempo, determinando l evoluzione della vita. Video dal museo di scienze naturali a Londra Vedremo che essa è intimamente legata alla presenza di ossigeno nell atmosfera 6

7 1 3,5 miliardi di anni fa: le alghe azzurre (cianobatteri) Figura tratta da Lupia-Palmieri L aumento dell ossigeno inizialmente sul pianeta è stato dovuto all azione dei cianobatteri (alghe fotosintetiche procariote) iniziata circa 3,5 miliardi di anni fa. Durante il giorno nel tappeto algale sottili filamenti crescono verso l alto intrappolando granuli di sedimento di varia origine (frammenti di gusci, granelli di sabbia e così via). Le bollicine bianche indicano la liberazione di ossigeno durante la fotosintesi. 7

8 1 Una stromatolite di 1,5 miliardi di anni fa Anche un miliardo e mezzo di anni fa, le stromatoliti ancora esistevano e svolgevano la fotosintesi clorofilliana Il loro aspetto roccioso è dovuto al fatto che si ricoprivano di sedimenti per ripararsi dai raggi UV. Nelle due foto si vede una stromatolite presa da un sito paleontologico in Marocco. 8

9 1 Le alghe azzurre si trovano nelle pozzanghere! Tra le mucillagini delle pozzanghere ci sono le alghe azzurre o cianobatteri, dei veri e propri fossili viventi: ESISTONO da almeno 3 miliardi di anni! A lato si vedono le bollicine bianche che indicano la liberazione di ossigeno durante la fotosintesi. 9

10 1 Figura tratta da Lupia-Palmieri Fossili di stromatoliti Ogni colonna a lato è costituita da lamine di sedimenti formate giorno dopo giorno col meccanismo descritto precedentemente. L esemplare a fianco (Da Lupia- Palmieri) proviene dall Australia settentrionale e la sua età è di 800 milioni di anni. 10

11 1 N.B. i cianobatteri delle stromatoliti dovevano vivere in mari poco profondi, nella cosiddetta zona fotica, per essere raggiunti dai raggi solari e poter effettuare la fotosintesi clorofilliana Figura tratta da 99%APE. La stromatolite fossile ha un età da 2 a 2,5 miliardi di anni e proviene da una roccia siberiana. Le stromatoliti Le prime stromatoliti comparvero circa 3,5 miliardi di anni fa nei mari. Ciò comportò una estinzione nei mari degli organismi anaerobi, capaci di chemiosintesi e di fermentazione, per i quali l ossigeno era considerata una 11 sostanza nociva.

12 2 Ossigeno anche nell atmosfera Alla fine del Precambriano la concentrazione di ossigeno era pari al 10% di quella attuale ed era in rapido aumento. Contemporaneamente nell alta atmosfera cominciò a formarsi lo strato di ozono che serve da schermo alla superficie del pianeta dalle radiazioni UV, spianando la strada allo sviluppo della vita anche sulle terre emerse. Curiosità: forse le alghe azzurre si ricoprivano di sedimenti per ripararsi dall azione dannosa dei raggi U.V. (ancora non c era la fascia dell ozono)? Figura tratta da 99%APE 12

13 2 1,5 miliardi di anni fa: Sviluppo della cellula eucariota È interessante notare che l aumento dell ossigeno ha determinato un progresso notevole nell evoluzione della vita: dalla cellula procariota si è passati a una cellula eucariota con un aumento nelle dimensioni da 100 a 1000 volte di più! 13

14 3 Il passo successivo nell evoluzione fu la comparsa dei primi organismi pluricellulari Il primo tentativo lo si vede nella famosa comunità biologica di Ediacara (nei pressi di Adelaide, Australia), tra 630 e 570 milioni di anni fa. Figura tratta da Lupia-Palmieri. Si vedono, tra gli altri, organismi simili a meduse. 14

15 3 Il secondo tentativo ebbe maggior successo: l esplosione della vita Il secondo tentativo, circa 530 milioni di anni fa, è rappresentato dalla fauna di Burgess (Canada), dove si osservano spugne, artropodi, vermi, molluschi, meduse Figura tratta da Lupia-Palmieri. Si vedono, tra gli altri, organismi simili a meduse. 15

16 4 Le piante conquistano e colonizzano la terraferma Aumenta il territorio occupato dalle piante aumenta la fotosintesi clorofilliana e quindi l abbondanza dell ossigeno nell atmosfera. 16

17 4 5 La prima crisi di ossigeno: l estinzione delle trilobiti Le trilobiti furono tra i dominatori dei mari dell era primaria o paleozoica. Si estinsero 250 milioni di anni fa, probabilmente a causa della caduta di un meteorite. N.B. Dal grafico iniziale si può osservare una diminuzione di ossigeno proprio 250 milioni di anni fa! 17

18 5 L ambiente di vita degli organismi del Jurassic park marino dell Appennino Questa è un istantanea delle forme di vita presenti nel mare della Tetide 18

19 5 L evoluzione della Pangea 19

20 La scala dei tempi 20

21 5 Le stromatoliti marchigiane Le stromatoliti sono presenti come strutture tabulari nella formazione rocciosa del calcare massiccio, per esempio nei pressi della Gola di Frasassi (vedere foto a lato). Sono i resti fossili di alghe procarioti fotosintetiche incrostanti. Foto CENF. Stromatoliti giurassiche nei sedimenti del calcare massiccio, Gola di Frasassi Il fatto che nel Giurassico si ricoprissero ancora di carbonato di calcio (come quelle precambriane) potrebbe significare che il comportamento acquisito per protezione sia poi rimasto nel DNA del microrganismo perché comunque apportava dei vantaggi (per esempio l accrescimento in verticale o la 21 protezione da predatori).

22 Alghe giurassiche marchigiane L alunno osserva le stromatoliti giurassiche nei sedimenti del calcare massiccio, lungo il sentiero della Beata Vergine (Gola di Frasassi). Le stromatoliti ritrovate nelle Marche sono del periodo giurassico, 200 milioni di anni fa. La roccia in cui sono state rinvenute, il calcare massiccio, indica un ambiente di formazione di tipo tropicale (come quello odierno delle isole Bahamas) 22

23 Spunti di Attualismo : Le stromatoliti e la Shark Bay Si pensava che le stromatoliti fossero scomparse. Invece sono state recentemente scoperte in Australia, nella Baia degli squali, ancora viventi (foto a lato). Si può pensare che quelle ritrovate nelle Marche risalenti al periodo giurassico ( 200 milioni di anni fa) siano vissute nello stesso ambiente di quelle odierne in Australia! 23

24 5 Le ammoniti Il nome di questo animale preistorico deriva dal nome del dio Giove Ammone, raffigurato con delle forme spiralate a volte con le sembianze di un ariete. 24

25 5 Perché gli ittiosauri non ci sono più? Denti di squalo messi in confronto con un coltello Museo di Storia Naturale, Vienna Gli ittiosauri sono rettili marini che vivevano fino a qualche centinaio di metri di profondità. Probabilmente si sono estinti perché gli squali erano più efficienti di loro nel reperire il cibo. 25

26 L ittiosauro e il delfino: un esempio di evoluzione convergente Confronto tra l orientazione delle pinne caudali di delfino e di ittiosauro. Il delfino nuota muovendo la pinna caudale sul piano verticale, mentre l ittiosauro muoveva la pinna caudale sul piano orizzontale. 26

27 Frasassi: ieri e oggi a confronto Frasassi: 150 milioni di anni fa Frasassi: oggi. 27

28 L estinzione di 65 milioni di anni fa 65 milioni di anni fa un meteorite colpì la Terra sollevando una grande nube di polvere nella biosfera. La vegetazione sparì, i dinosauri erbivori scomparvero e così anche le specie predatrici fecero la stessa fine. Il luogo dell impatto del meteorite fu chiamato Chicxulub Crater, situato nella penisola dello Yucatan, in Messico. 28

29 Le cause dell estinzione Le cause dell estinzione delle specie dei dinosauri, delle ammoniti, delle belemniti e gli altri animali non più presenti sulla faccia della terra sono: a) Caduta di un meteorite b) Attività vulcanica prolungata c) Raffreddamento globale dovuto alla tettonica delle placche che si mossero verso nord (esempio: distacco dell Australia dall Antartide e deriva dell India verso l Asia.) e originarono imponenti catene montuose d) Diffusione delle angiosperme 29

30 Le ammoniti erano già in crisi? Sembra che prima della loro estinzione, la conchiglia delle ammoniti si stesse srotolando, come se il loro processo evolutivo fosse diventato regressivo. Ammonite del Cretacico, poco prima della loro estinzione. Si vede che la conchiglia si sta svolgendo. Foto da Museo di Storia Naturale, Londra Estratto dalla scala di tempi che mostra il 30 percorso evolutivo delle ammoniti. Da APE 99%.

31 Le ammoniti erano già in crisi? Sembra che prima della loro estinzione, la conchiglia delle ammoniti si stesse srotolando, come se il loro processo evolutivo fosse diventato regressivo milioni di anni 31

32 CONCLUSIONI La molecola dell ossigeno ha svolto un ruolo determinante nell evoluzione della vita La teoria dell attualismo ci può aiutare nell ipotizzare le modalità di vita degli organismi vissuti nel passato Nel passato sono avvenute delle estinzioni che hanno influito profondamente nell evoluzione della vita se 65 milioni di anni fa il meteorite non fosse caduto noi oggi non saremmo qui! 32

33 Bibliografia Venturi F. & Rossi S. Subasio, origine e vicende di un monte appenninico. Bell R. Yorkshire, a journey through time. (1996) Silvertown J. Et alii 99% ape, how evolution adds up. (2008) Lupia Palmieri & E. Parotto Il globo terrestre e la sua evoluzione. (2000) Pistola E. & Stroppa P. Quaderni della rete C.E.A. della Provincia di Ancona. (2000) De Marinis G. & Nicosia U. L ittiosauro di Genga. 33