MUSEO CIVICO PALEONTOLOGICO

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1 MUSEO CIVICO PALEONTOLOGICO Origine ed evoluzione della vita sulla Terra MATELICA - P.zza E. Mattei

2 Fuggi quello studio del quale la resultante opera more insieme coll operante stessa. LEONARDO G. B. - Matelica - Marzo 2009

3 MUSEO DEI FOSSILI Origine ed evoluzione della vita sulla Terra Città di Matelica MATELICA - P.zza E. Mattei

4 LA FORMAZIONE DELLA TERRA Idrogeno ed elio sono gli elementi più antichi dell universo e la loro formazione è avvenuta, tra 12 e 16 miliardi di anni fa, prima che la materia si ripartisse tra le varie galassie. Pertanto questa età equivale a quella dell universo. L esplosione di stelle ad alta concentrazione di materia (supernovae) ha dato origine agli elementi più pesanti ed ha permesso che si diffondessero nello spazio gas, polvere e granuli, contenenti i vari elementi. Un esplosione nucleare al centro della nebulosa solare ha dato vita al sole ed ha provocato la diffusione nello spazio di idrogeno, elio e gas rari, che costituiscono il 98% del materiale che compone il sistema solare. La parte restante è costituita da sostanze volatili ghiacciate: acqua, ammoniaca e metano;mentre lo 0,3% è composto da materile non volatile: ferro e materie rocciose. A questo punto la struttura del sistema solare è definitivamente compiuta. Si sono formati corpi solidi di grande dimensione ed una miriade di corpi più piccoli. Uno di questi corpi è la terra. Siamo a 4,6 miliardi di anni fa. 4

5 Inizialmente il pianeta si presenta allo stato fuso o semi-fuso. L accumulo, al centro, dei materiali più pesanti dà origine al nucleo, con suddivisione in nucleo interno, solido e nucleo esterno, liquido; seguono poi, procedendo verso l esterno, il mantello e la crosta, entrambi solidi. Tra 4 e 4,5 miliardi di anni fa la terra è un pianeta parzialmente fuso, con imponenti fenomeni di vulcanismo, che provocano un grande accumulo in superficie di rocce granitiche. Compaiono quindi i primi lembi di crosta solida del pianeta e così inizia la storia geologica della terra. Le rocce più antiche affiorano in Groenlandia ed hanno un età di circa 3,7 miliardi di anni. Non è però questa la prima crosta terrestre e ciò si deduce dal fatto che nelle rocce sedimentarie sono inglobati frammenti di rocce precedenti che sono state distrutte dall erosione iniziata 4 miliardi di anni fa. 5

6 INIZIO E ORIGINE DELLA VITA La formazione della crosta solida costituisce l evento fondamentale per l esisitenza delle prime forme di vita. Sostanze chimiche inanimate (anidride carbonica, ammoniaca, vapore acqueo, acido cianidrico) hanno dato origine, nei mari, alle prime strutture organiche (amminoacidi, proteine ed infine DNA e RNA). Le più antiche tracce di vita risalgono a 3,4 miliardi di anni fa. La conoscenza del processo evolutivo deriva dallo studio dei fossili; questa ricerca, a ritroso nel tempo, è possibile solo fino a che siano reperibili fossili sicuramente riconoscibili. Questi, purtroppo, non includono testimonianze sulle prime forme di vita, con la conseguente lacuna fra la conoscenza della primitiva sintesi chimica e quella della prima formazione della cellula. Per risalire alla formazione degli organismi più antichi vengono studiate le tracce di sostanze biochimiche, che tali organismi hanno lasciato quando i loro resti sono scomparsi. La più antica e sicura traccia di vita è dovuta ad alghe e batteri, che hanno formato le stromatoliti trovate a Bulawayo, in Rhodesia, in rocce datate 3 miliardi di anni fa. 6

7 Le stromatoliti sono strutture laminari, prodotte da filamenti batterici che, in unione con alghe, legano particelle minerali. Non esistono processi inorganici capaci di formare queste strutture. Alghe e batteri sono quindi i primi abitanti del pianeta terra. Il più antico fossile conosciuto è un alga azzurra, di 2,2 miliardi di anni fa, trovata in Transvaal. Poichè è una sicura forma di vita evoluta, si ipotizza che abbia alle spalle un miliardo di anni di evoluzione. Nelle rocce sedimentarie della Swaziland Sequence, risalenti a 3,4 miliardi di anni fa, sono state trovate delle probabili tracce di alghe azzurre, di forma tondeggiante e di alcuni millimetri di diametro. Nel 1947 furono trovate ad Ediacara, in Australia, i più antichi animali fossili. Sono delle impronte lasciate nel fango da animali privi di guscio o scheletro. Si tratta di un associazione ricchissima ed estremamente varia. Sono i più antichi animali, risalenti a 700 milioni di anni fa, di cui si abbia notizia. Rispetto alle prime forme di vita apparse in Sudafrica 2,2 miliardi di anni prima, formate da una sola cellula, questi sono costituiti da milioni di cellule. 7

8 Le cellule delle alghe azzurre sono semplici e primitive e vengono chiamate cellule procariote, mentre tutto il mondo animale e vegetale ha come base cellule eucariote, assai complesse e racchiuse da una membrana cellulare, in cui sono affidate a specifici organelli le varie funzioni. Il passagio dalle cellule procariote a quelle eucariote è una svolta di primaria e fondamentale importanza, che ha influito su tutta l evoluzione della vita sulla terra. Questo eccezionale evento ha richiesto oltre 2 miliardi di anni. Non è noto come ciò sia avvenuto, poichè non sono pervenuti sino a noi i testimoni fossili dei vari passaggi intermedi, ma abbiamo conoscenza solamente dei due termini estremi. Poco dopo, siamo a circa 600 milioni di anni fa, termina la fase evolutiva chiamata Archeano o Precambriano, ed inizia il Cambriano, nelle cui rocce sono state trovate grandi quantità di resti fossili di animali provvisti di guscio. La prima, più significativa fauna è quella ritrovata a Chengjiang in Cina. L elemento scatenante, che sembra abbia permesso la rapida evoluzione della numerosissima fauna cambriana, è stata la fine delle eccezionali fluttuazioni termiche, con ripetute glaciazioni du- 8

9 rante circa 100 milioni di anni. Sembra che la fine di queste escursioni termiche abbia messo in moto il meccanismo dell espansione della sfera marina abitabile, mediante l innalzamento del livello del mare, dovuto allo scioglimento di enormi ghiacciai, verso aree di piattaforma. Altro elemento determinante, che dovrebbe aver influenzato la vita del Precambriano è la composizione dell atmosfera, i cui elementi passano liberamente nei mari. Un contributo fondamentale è dato dall incremento del tenore di ossigeno nella parte alta dell atmosfera, dovuto alla comparsa della vita sulla terraferma. L ossigeno (ozono), circa al 10% dell attuale, ha permesso l assorbimento delle radiazioni ultraviolette, che quindi non hanno più raggiunto il mare. La causa di questo determinante fenomeno è stata la fotosintesi operata dalle piante, con la conseguente produzione ed incremento di ossigeno. Sembra che la prima fotosintesi, con liberazione di ossigeno nell atmosfera, sia iniziata ad opera delle alghe azzurre, circa 3 miliardi di anni fa. Non si sa come fossero distribuiti nel Precambriano continenti ed oceani. Molti geologi ipotizzano che sia esistito un solo supercontinente, successivamente disgregatosi in più frammenti. 9

10 ETA IN MILIARDI DI ANNI EVENTO SIGNIFICATIVO PRECAMBRIANO SUPERIORE ARCHEANO o PRECAMBRIANO INFERIORE ,6 4,0 3,7 3,4 3,0 2,2 ETA DELL UNIVERSO. FORMAZIONE DI IDROGENO ED ELIO FORMAZIONE DELLA TERRA DISTRUZIONE PER EROSIONE DELLA PRIMA CROSTA TERRESTRE PIU ANTICA ROCCIA TERRESTRE RITROVATA IN GROENLANDIA PRIMA PROBABILE FORMA DI VITA (ALGHE AZZURRE DELLA SWAZILAND SEQUENCE) NELLE PIU ANTICHE ROCCE SEDIMENTARIE PRIME STROMATOLITI BULAWAYO - RHODESIA PIU ANTICO FOSSILE: ALGA AZZURRA 1,2 CELLULE CON NUCLEO 0,9 0,7 0,650 CELLULE CON INDIZI DI RIPRODUZIONE SESSUATA PRIMI ANIMALI FOSSILI PRIVI DI GUSCIO TROVATI NELLE ARENARIE DI EDIACARA - AUSTRALIA GRANDE GLACIAZIONE 10

11 ERA PERIODO EPOCA MILIONI DI ANNI PALEOZOICO MESOZOICO CENOZOICO QUATERNARIO CAMBRIANO ORDOVICIANO SILURIANO DEVONIANO CARBONIFERO PERMIANO TRIASSICO GIURASSICO CRETACEO PALEOGENE NEOGENE PALEOCENE EOCENE OLIGOCENE MIOCENE PLIOCENE PLEISTOCENE OLOCENE ,8 11

12 EVOLUZIONE E CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE Il risultato del cambiamento evolutivo viene studiato attraverso i fossili, che ci permettono di vedere il risultato di questi cambiamenti, nel lungo periodo. Una volta, la sequenza di forme fossili veniva giustificata come derivante da catastrofi naturali. La specie viene definita come formata da un gruppo interfecondo ed isolato, sotto questo profilo, da altri gruppi. La specie così considerata è un unità oggettiva. Il raggruppamento di specie in genere, famiglia, ordine è invece soggettivo, in quanto dipende dal giudizio dello studioso. L identificazione della specie dipende dalla verifica dell evoluzione in continuità nel tempo. Se l evoluzione è continua, si arriva, ad un certo punto, a modifiche tali, da considerare un esemplare talmente diverso dal suo antenato, da poter istituire una specie diversa. Nel mondo dei fossili avviene più frequentemente che una specie compaia bruscamente, ma ciò è dovuto alla mancanza di ritrovamenti che certifichino i passaggi intermedi dell evoluzione. La direzione della tendenza evolutiva non è determinata dal caso. 12

13 Va sotto il nome di regola di Cope la tendenza evolutiva, che fa si che ci sia un aumento progressivo delle dimensioni. Un esempio tipico è quello dei cavalli. I fattori che determinano l evoluzione sono molteplici e non tutti pienamente compresi. La velocità dei cambiamenti varia molto tra i diversi gruppi. Un metodo per calcolare questa velocità evolutiva consiste nel misurare il cambiamento delle dimensioni (ad esempio la grandezza del guscio delle ammoniti). La velocità del cambiamento può anche essere rapida in certi periodi e lenta in tempi successivi. Inoltre esiste anche quella che viene detta evoluzione a mosaico, in quanto solo alcuni caratteri cambiano ed altri no. Un esempio di evoluzione rapida è dato dai mammiferi cenozoici, le cui specie durano solo uno o due milioni di anni; come esempio di lenta evoluzione vengono invece indicati i bivalvi cenozoici, che durano mediamente dieci milioni di anni. Vi sono anche delle estinzioni di massa, come alla fine dell Ordoviciano, nel Devoniano, alla fine del Triassico, del Cretaceo e durante il Pleistocene. I motivi che determinarono le estinzioni di massa restano incerti e non ben compresi. Sono state 13

14 avanzate ipotesi, come il probabile urto di un asteroide, che potrebbe aver diffuso una cappa di polvere sulla terra, determinando la distruzione della vita nei mari e sulla superficie. Una prova di ciò sarebbe la concentrazione molto alta dell iridio, nel limite stratigrafico fra Cretaceo e Paleocene. Una tesi spiega così la fine dei dinosauri, anche se la vita nel cretaceo è stata influenzata da effetti climatici più graduali; prova ne sarebbe il fatto che i dinosauri si sono estinti gradualmente e in un tempo maggiore quanto più in vicinanza dell equatore. In conclusione non esiste un sistema, studiando i fossili e la conseguente storia della vita sulla terra, che ci permetta di identificare a priori i gruppi che in futuro saranno dominanti. L interrogativo più problematico riguarda la nostra specie e l impatto che essa determina sul nostro, e non solo nostro, futuro. L Homo Sapiens è una specie, quindi le estinzioni in via di realizzazione, nel corso del tempo geologico, non possono essere addebitate alle sue attività, come spesso da alcuni viene affermato. L interrogativo maggiore riguarda l impegno per il futuro benessere della vita sulla terra e le responsabilità ecologiche e morali, in dipendenza del nostro operare. 14

15 VETRINA 1 PRECAMBRIANO 1 STROMATOLITE PRECAMBRIANO - MAROCCO 2 STROMATOLITE SEZIONE - PRECAMBRIANO - MAROCCO 3 ELDONIA (MEDUSA) PRECAMBRIANO - MAROCCO 4 FRAMMENTO DI ROCCIA BANDED IRON FORMATION - AUSTRALIA Risale a 3 miliardi e 700 milioni di anni fa. É la più antica roccia esistente sul pianeta terra ed è composta da EMATITE (colore nero) DIASPRO (colore rosso) OCCHIO DI TIGRE (colore giallo) 1 - STROMATOLITE 15

16 VETRINA 2 TRILOBITI Il nome di questi artropodi marini molto primitivi deriva dalla divisione del corpo in tre parti: a- cefalon (testa) b- thorax (addome) c- pygidium 1 Lastra con eccezionali esemplari di: A- ASAPHUS ANTISERENA B- DIKELOKEPHALINA C- ASAPHUS ORDOVICIANO - ALNIF - MAROCCO 2 PHACOPS SP. DEVONIANO - MAROCCO 3 (SPECIE INDETERMINATA) NEGATIVO + POSITIVO ORDOVICIANO - MAROCCO 4 CERATARGES DEVONIANO MAROCCO 5 PSICOPYGE DEVONIANO MAROCCO 6 DICRANURUS MONSTRUOSUS DEVONIANO MAROCCO 7 COMURA DEVONIANO MAROCCO 8 PARALEJURUS DEVONIANO MAROCCO 16

17 VETRINA 3 CRINOIDI Sono echinodermi che vivevano, perlopiù, fissi al fondo marino per mezzo di un lungo peduncolo. Sono composti di tre parti: a- CALICE (racchiude gli organi vitali) b- LE BRACCIA (utilizzate per convogliare il cibo alla bocca) c- PEDUNCOLO (fissava l animale al fondo marino) Lastra con numerosi esemplari di SCYPHOCRINITES ELEGANS DEVONIANO - ERFOUD - MAROCCO 17

18 VETRINA 4 ANFIBI Ad iniziare dal carbonifero gli anfibi, grazie all acquisizione della capacità di vivere sulla terraferma, occuparono nuove nicchie ecologiche, differenziandosi nelle due sottoclassi dei labirintodonti e dei lepospondili. Dai labirintodonti discendono, con ogni probabilità, gli anfibi moderni, che comparvero per la prima volta nel Triassico; si distinguoni in: a- ANURI (le rane) b- CAUDATI (le salamandre) 1 ANTHICHNIUM SALAMANDROIDES PERMIANO 2 IMPRONTE FISICHE E TRACCIE DI RETTILI PERMIANO 3 IMPRONTE DI RETTILI DIVERSI PISTE 4 SALICHNIUM SP. PERMIANO 5 DROMOPUS LACERTOIDES IMPRONTE DI RETTILE LACERTIFORME PERMIANO 1-5 PROVENIENZA BACINO DI LODEVE - FRANCIA 6 SALTONIA RANA FOSSILE MIOCENE - FRANCIA 5 DROMOPUS LACERTOIDES IMPRONTE DI RETTILE LACERTIFORME PERMIANO 6 - SALTONIA 18

19 VETRINA 5 DINOSAURI La sottoclasse degli arcosauri rappresenta uno dei più ampi gruppi di rettili; esso comprende numerosi ordini fossili: i primitivi tecodonti, i dinosauri saurischi ed ornitischi, gli pterosauri o rettili volanti, e i coccodrilli, unico gruppo di arcosauri ancora vivente. La differenza fondamentale fra dinosauri saurischi ed ornitischi, entrambi comprendenti sia forme bipedi e quadrupedi, è data dalla posizione dell osso pubico, che nei primi è rivolto in avanti, mentre negli altri è rivolto all indietro. 1 UOVA DI DINOSAURO ATTRIBUITO A TEREZINOSAURUS CRETACEO - MONGOLIA 2 VERTEBRA DI EDMONTOSAURUS CRETACEO - CANADA 3 OMERO DI EDMONTOSAURUS CRETACEO - CANADA 1 - FRAMMENTO DI NIDO CON 6 UOVA 19

20 V ET R I N A 6 O R SO DEL LE CAVER N E URSUS SPELAEUS 20

21 VETRINA 7 INVERTEBRATI LIBELLULE 1 TARSOPHLEBIA TITONIANO - SOLNHOFEN - GERMANIA 2 STENOPHLEBIA TITONIANO - SOLNHOFEN - GERMANIA 3 LARVE DI LIBELLULA CRETACEO - LIBANO 4 LIBELLULA (SPECIE INDETERMINATA) CRETACEO - LIBANO EPHEMEROTTERA TITONIANO - SOLNHOFEN - GERMANIA INSETTI 8 EMITTERO (NEGATIVO+POSITIVO) CRETACEO - BRASILE CROSTACEI 9 AEGER TI PULARIUS GIURASSICO - SOLNHOFEN - GERMANIA 10 ERYMA GIURASSICO - SOLNHOFEN - GERMANIA 11 AEGER SP. GIURASSICO - SOLNHOFEN - GERMANIA 21

22 VETRINA 8 COCCODRILLO CROCODYLUS CRETACEO - NORD AFRICA 22

23 VETRINA 9 AMMONITI 1 LITUITES (AMMONITE SVOLTA) ORDOVICIANO - MADAGASCAR 2-3 AMMONITE SEZIONATA GIURASSICO - MADAGASCAR 4-5 AMMONITE SVOLTA CRETACEO - AUSTRALIA 6 AUSTRALICERAS CRETACEO - AUSTRALIA 6 AUSTRALICERAS 23

24 VETRINA 10 AMMONITI SVOLTE CREACEO - MADAGASCAR 1-8 PSEUDOXYBELOCERAS MATSUMOTOI CONIACIANO INFERIORE 2-3 EUBOSTRYCHOCARS CONIACIANO INFERIORE 4 ANAKLINOCERAS (?) STEPHENSON n.p. CAMPANIANO INFERIORE 5 ANAKLINOCERAS SP. CAMPANIANO INFERIORE 6 NEOGLYTOXOCERAS MAGNIFUCUM CAMPANIANO INFERIORE 7 DYDIMOCERAS SP. CAMPANIANO INFERIORE 9 BOSTRYCHOCERAS INDICUM STOLICZKA CONIACIANO INFERIORE 10 BOSTRYCHOCERAS OTSUKAI CAMPANIANO INFERIORE 11 HYPHANTOCERAS TURONIANO - SANTONIANO 12 BOSTRYCHOCERAS ELENGATUM CAMPANIANO INFERIORE 24

25 VETRINA 11 PESCI 1 SPARNODUS EOCENE - MONTEBOLCA - VERONA 2 DIPLOMISTUS e KNIGHTIA EOCENE - WYOMING - U.S.A. 3 PHAREODUS EOCENE - WYOMING - U.S.A. 3 - PHAREODUS 25

26 VETRINA 11 MOSASAURO Con questo nome vengono indicate varie specie di rettili marini di grandi dimensioni, come ad esempio il TYLOSAURUS. Visse durante il Cretaceo (circa 110 milioni di anni fa). L esemplare in mostra è lungo 8,10 mt. É quasi completo, mancano solo le quattro pinne perdute durante lo scavo. DIETA: ammoniti, pesci, altri rettili acquatici. Per respirare doveva riemergere. MOSASAURUS SP. 26

27 VETRINA 13 TARTARUGHE L origine di questi rettili, dell ordine dei cheloni, è piuttosto oscura, poichè non sono stati trovati, fino ad ora, dei termini di passaggio fra di essi ed un qualche gruppo di cotilosauri, i rettili più amtichi e primitivi, che possono considerarsi come il tipo base da cui ebbero origine tutti gli altri rettili. 1 STYLEMIS NEBRASCENSIS OLIGOCENE - SOUTH DAKOTA - U.S.A. 2 TARGARUGA (SPECIE INDETERMINATA) GIURASSICO - SOUTH DAKOTA - U.S.A. 3 TARGARUGA (SPECIE INDETERMINATA) GIURASSICO - SOUTH DAKOTA - U.S.A. 1 - STYLEMIS NEBRASCENSIS 27

28 VETRINA 14 RINOCERONTE CRANIO DI CEOMENTODON (RINOCERONTE) MIOCENE - NINGXIA - CINA 28

29 VETRINA 15 FELIDI 1 MACHAIRODUS (TIGRE DAI DENTI A SCIABOLA) MIOCENE - CINA 4 HYAENA MIOCENE - CINA CERVOIDI 3 GAZZELLA MIOCENE - SOUTH DAKOTA - U.S.A. 5 MUFLONE MIOCENE - SOUTH DAKOTA - U.S.A. CAMELIDI 2 CAMELUS L. MIOCENE - SOUTH DAKOTA - U.S.A. OREODONTIDI 6 MERYCOIDODON OLIGOCENE - SOUTH DAKOTA - U.S.A. 1 - MACHAIRODUS 29

30 A AMMONITE CON PARZIALE GUSCIO DI MADREPERLA CRETACEO - MADAGASCAR B n. 3 GRANDI AMMONITI CRETACEO - MADAGASCAR C n. 2 SEZIONI DI TRONCO FOSSILE TRIASSICO - BRASILE D n. 1 GEODE DI AMETISTA E n. 1 RAME NATIVO di Kg. 168 MICHIGAN - U.S.A. F n. 2 CRISOCOLLA PERÙ FUORI VETRINA A - AMMONITE CON PARZIALE GUSCIO DI MADREPERLA 30

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