I FOSSILI FOSSILIZZAZIONE

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1 I FOSSILI I fossili, (dal latino fodere = scavare), sono resti, o tracce, o impronte di organismi animali o vegetali vissuti in epoche geologiche passate. La scienza che studia i fossili è la Paleontologia. Già gli antichi avevano osservato la presenza, nelle rocce, di immagini plastiche simili a forme viventi: conchiglie, ossa, gusci. Nessuno pero, prima di Leonardo da Vinci, aveva compreso la vera natura di queste bizzarre forme, attribuendone l origine a esseri viventi mancati, cui Dio non aveva attribuito il soffio vitale, o più semplicemente a scherzi della natura. All epoca, le intuizioni di Leonardo vennero rigettate perché non coerenti con le verità di fede. Solo all inizio dell 800 gli scienziati giunsero nuovamente alla conclusione che i fossili erano resti pietrificati di organismi vissuti prima di noi e che, in molti casi, erano imparentati con le forme attualmente viventi. Da allora, lo studio dei fossili fu una delle prove più schiaccianti della teoria dell evoluzione. FOSSILIZZAZIONE La fossilizzazione è un fenomeno molto complesso e molto lento. Qualunque organismo, una volta morto, può fossilizzare, anche se alcuni hanno più probabilità di altri di conservarsi: è molto più facile ritrovare i resti fossili di un mollusco dotato di conchiglia rispetto ad un animale sprovvisto di scheletro rigido (come ad esempio una medusa). Le parti molli infatti, quali i muscoli o la pelle si preservano solo in circostanze eccezionali, mentre le parti dure mineralizzate, come i gusci o le ossa, tendono a conservarsi più facilmente. Anche le ossa tuttavia tendono dopo la morte a frantumarsi e disperdersi; per questo è necessario che siano velocemente ricoperte da sedimento per evitare che vadano distrutte o perdute. Il tipo di materiale di copertura gioca poi un ruolo fondamentale: il fango rispetto a sabbia e ghiaia risulta essere molto più efficace in quanto isola meglio i resti dall'ambiente circostante.

2 Altro fattore importante è rappresentato dalle dimensioni dell'animale: organismi molto grandi e complessi, come dinosauri, balene, ecc., hanno minori probabilità di venir preservati completi e in buone condizioni rispetto ad altri di piccole dimensioni e anatomia più semplice. Essendo la fossilizzazione strettamente legata ai processi di sedimentazione, ne consegue che essa avviene quasi esclusivamente laddove i sedimenti tendono a depositarsi, cioè in ambiente marino o lacustre. Di conseguenza il numero di fossili di organismi acquatici risulta nettamente superiore rispetto a quello di organismi terrestri. Per comprendere meglio l'insieme di questi processi seguiremo passo per passo cosa accade ad un organismo dalla sua morte fino al ritrovamento allo stato fossile: 1. In un lago di circa 130 milioni di anni fa il cadavere di un rettile volante galleggia per la presenza di gas di putrefazione nelle viscere. 2. Con la fuoriuscita dei gas la carcassa si deposita sul fondo. 3. Le parti molli (tessuti, muscoli, pelle) vengono gradualmente distrutte, finendo per lasciare intatto solo lo scheletro. 4. L'organismo viene ricoperto dal fango che si deposita sul fondale, fino ad essere completamente isolato dall'acqua. 5. I sedimenti continuano ad accumularsi e col tempo litificano, trasformandosi in roccia. Nel frattempo le ossa possono venir impregnate o "sostituite" da minerali diversi. Si completa così il processo di fossilizzazione. 6. L'antico fondale del lago è stato sollevato da forze che smuovono anche interi continenti. L'erosione ha asportato gli strati soprastanti, permettendo, milioni di anni dopo la morte, il ritrovamento del rettile volante allo stato fossile.

3 La trasformazione di un resto organico in un fossile può avvenire in più modi: Mineralizzazione: È certo il processo più frequente. Dopo la demolizione delle parti molli dell organismo, rimangono nel sedimento le impalcature scheletriche che gradualmente vengono sostituite da sostanze organiche circolanti nel sedimento stesso. I minerali che si sostituiscono più frequentemente sono carbonato di calcio, silice e pirite. Modellamento: Per gli individui dotati di guscio può accadere che la cavità interna della conchiglia, una volta scomparso l organismo vero e proprio che la occupava, viene riempita da sali minerali (di solito carbonato di calcio o silice), si forma così un modello interno mineralizzato del guscio stesso. A volte un organismo lascia la propria impronta sul sedimento che lo avvolge e questa si può mantenere fino a quando il sedimento si è consolidato; si ha in questo caso un modello esterno (un buco nella roccia con la forma del calco dell organismo)

4 Carbonizzazione: Si riscontra tipicamente nei vegetali ed avviene in ambiente riducente ( cioè molto povero di ossigeno). Consiste in una graduale e lenta eliminazione di idrogeno, ossigeno e azoto dai tessuti vegetali con conseguente arricchimento percentuale di carbonio. In questo modo si possono formare i carboni fossili o semplicemente conservare i resti carbonificati di foglie o intere piante. Fossilizzazione in ambra La fossilizzazione in ambra comporta, invece, la conservazione soprattutto di insetti, aracnidi e resti vegetali che sono stati inglobati da resine che colavano lungo i tronchi di conifere cenozoiche. spesso si tratta di resti di animali e vegetali di ambiente tropicale, talvolta eccezionalmente ben conservati, visibili anche a occhio nudo nelle varietà trasparenti di questo materiale chiamato resina fossile. Dove cercare i fossili Non tutti i tipi di rocce presentano fossili al loro interno. In genere i fossili si trovano all interno delle rocce sedimentarie, perché si formano quando gli organismi muoiono e vengono sepolti dai sedimenti, oppure quando si muovono sui sedimenti e vi lasciano impresse le loro tracce. Si trovano fossili anche in alcune rocce metamorfiche che si sono formate da rocce sedimentarie, ma a temperature relativamente basse ( inferiori a 320 C.) Invece vengono distrutti in quelle che sono metamorfosate a temperature o pressioni elevate. Neppure nelle rocce ignee intrusive (le rocce che solidificano direttamente da un magma in profondita ) si trovano fossili: nessun organismo, infatti, è in grado di vivere in un ambiente tanto caldo.

5 Cosa impariamo dai fossili Lo studio dei fossili indica che in passato sono vissuti organismi molto diversi da quelli di oggi, e che alcune specie si sono estinte. Quindi ci dicono come erano fatti gli organismi del passato, e come sono cambiati nel corso di centinaia di milioni di anni. Oggi sulla terra vivono oltre di specie diverse di animali e piante ma non tutte le specie attuali sono le stesse che vi erano nel passato. In conclusione il ritrovamento dei fossili aiutano a ricostruire la storia della vita sulla terra e rappresentano molte prove a favore della teoria evoluzionistica di Darwin secondo la quale le specie viventi non sono fisse e immutabili, ma si modificano dando origine a nuove specie, quindi la nascita di nuove specie viventi a partire da altre forme primitive più semplici. L'utilità dei fossili consiste nel fatto che essi conferiscono agli strati che li contengono un importantissimo valore stratigrafico e permettono di ricostruire le condizioni paleogeografiche e/o paleoclimatiche di un determinato territorio, ecc. Ma non tutti i fossili hanno lo stesso valore scientifico. A seconda della loro significatività vengono distinti in: - Fossili di facies che danno informazioni sulle caratteristiche paleo- ambientali. Ad esempio, il trovare come fossile nei sedimenti quaternari italiani l'arctica Cyprina islandica ci fa capire che questo organismo di mari tipicamente freddi e che ora ha un areale di distribuzione molto più ridotto e spostato verso i mari dell'europa del Nord, un tempo era comune nel Mare Mediterraneo che pertanto presentava acque più fredde di quelle attuali; - Fossili guida cioè resti di organismi che ebbero una grande distribuzione areale, ma un breve periodo di esistenza; essi, come ad esempio i Graptoliti e le Trilobiti per il Paleozoico e le Ammoniti per il Mesozoico, permettono di fare delle precise datazioni crono- stratigrafìche; Graptolite Trilobite Ammonite

6 - Cattivi fossili che sono resti di organismi che hanno avuto una distribuzione molto prolungata nel tempo, senza apprezzabili modificazioni evolutive, come ad esempio il Brachiopode del genere Lingula che, comparso nel Paleozoico, vive nei mari ancora oggi con aspetto praticamente immutato; - Fossili rimaneggiati che sono resti di organismi più antichi frammisti ad altri più recenti. Si tratta di determinati organismi come ad esempio talvolta le Nummuliti che, vissuti in un particolare periodo di tempo, alla loro morte si depositarono sul fondo del mare e subirono il normale processo di fossilizzazione. Questi resti e le rocce che li contenevano, in seguito a processi di sollevamento della crosta terrestre, sono emersi e sono stati sottoposti all'erosione, al trasporto ed alla nuova sedimentazione ad opera degli agenti atmosferici; pertanto vengono rideposti già allo stato fossile, mescolandosi a resti di organismi di età a volte sensibilmente più recente. Naturalmente l'età di uno strato con fossili rimaneggiati è quella indicata dal fossile non rimaneggiato più giovane presente nel sedimento Un particolare impiego dei fossili, specialmente dei microfossili, è quello legato alle ricerche petrolifere allorché vengono studiati i contenuti delle carote prelevate sul fondo o sulle pareti di un pozzo durante la fase di trivellazione: essi possono fornire importanti informazioni sulla presenza di idrocarburi nel sottosuolo. ERE GEOLOGICHE Lo studio delle rocce e dei fossili ha permesso di individuare e di ordinare i fenomeni geologici e gli eventi biologici che hanno caratterizzato la storia della Terra, dalla sua origine fino a oggi, e di suddividere i 4,6 miliardi di anni della Terra in lunghi intervalli di tempo, ciascuno dei quali è stato caratterizzato da particolari eventi. Più precisamente, la storia della Terra è stata suddivisa nelle seguenti categorie temporali, dalla più ampia alla più ristretta: era, periodo, epoca ed età. Le ere, i periodi e le epoche hanno nomi applicabili su scala mondiale; per le età, invece, esistono nomi differenti a seconda delle regioni.

7 ERE PERIODI MILIONI DI ANNI FA CAMBIAMENTI DEL PIANETA TERRA EVOLUZIONE ESSERI VIVENTI Fossili ARCHEOZOICA PALEOZOICA O PRIMARIA Nascita della Terra. La crosta terrestre comincia a raffreddarsi e a diventare solida. Cambriano 570 Esisteva un unico Ordoviciano 495 continente Pangea circondato da un Siluriano 418 grosso oceano Devoniano 400 Pantalassa Carbonifero 360 Permiano 290 Organismi unicellulari e primi pluricellulari Si formano nell acqua i crostacei, poi i pesci e gli anfibi. Comincia anche la vita animale e vegetale sulla terraferma: muschi e licheni, felci, grandi foreste e insetti. - Corycium enigmaticum (trovato in Finlandia : colonia di esseri unicellulari) - Graptoliti - Trilobiti - Fusuline - Calceola MESOZOICA O SECONDARIA Triassico 245 Dal grosso continente Giurassico 204 Pangea si sono formati altri due Cretaceo 130 continenti: Laurasia e Gondwana Nel Triassico compaiono i primi dinosauri. Nel Giurassico si sviluppano i dinosauri e compaiono grossi erbivori e carnivori. Alla fine del Cretaceo si estinguono i dinosauri - Ammoniti - Mesozoi - Dentalium - Clamys - Conus CENOZOICA O TERZIARIA Paleocene Eocene Si sono formati i continenti attuali. Dal Oligocene 34 Miocene cominciano le glaciazioni. Miocene 23 Pliocene 5 Si diffondono i mammiferi ricoperti di pelo e gli uccelli. Compaiono le prime scimmie antropomorfe. - Nummuliti - Alveoline - Rhynconella NEOZOICA O QUATERNARIA Pleistocene Olocene 1,8 Iniziato anni fa e ancora in corso Continua lo spostamento dei continenti si alternano periodi climatici caldi a periodi molto freddi: le glaciazioni Compaiono i primi ominidi. Si assiste all evoluzione degli esseri umani.

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