IL JURASSIC PARK DELL APPENNINO

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1 CEA Il Castello Didattico IL JURASSIC PARK DELL APPENNINO A cura del C.E.N.F. Centro Escursionistico Naturalistico Frasassi

2 CEA Il Castello Didattico Associazione C.E.N.F. IL JURASSIC PARK DELL APPENNINO Castelletta, dicembre 2000 A cura del C.E.N.F. Centro Escursionistico Naturalistico Frasassi I testi sono di Pierluigi Stroppa Immagini, foto ed elaborazione grafica di Enrico Pistola Si ringraziano: Prof. Giovanni Pallini I Soci fondatori del C.E.N.F. e tutti i collaboratori Il C.A.D. e la C.M. dell Esino-Frasassi 1

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4 INDICE La Scala dei tempi pag. 5 Perché il Jurassic Park dell Appennino 17 Il Jurassic Park dell Appennino 19 In quali rocce si trovano i fossili 19 Che cos è un fossile 19 La fossilizzazione 23 Meccanismi di fossilizzazione in mare 24 Concetto di fossile guida 29 Le nummuliti 30 Il mondo dei fossili vegetali 31 Glossario 43 CEA Il Castello Didattico 46 Bibliografia 47 3

5 Indice degli Appunti di viaggio Scala cronologica relativa pag. 9 Scala cronologica assoluta 10 Il paleoambiente 18 L ittiosauro e gli ammoniti 22 La fossilizzazione in mare 28 Le grandi estinzioni 42 Indice delle Schede Ammoniti e nautilus 34 Ammoniti: le impronte digitali 35 La casa degli ammoniti 36 I gasteropodi 37 Echinoidi e crinoidi 38 I coralli 39 Lamellibranchi e brachiopodi 40 I belemniti: i proiettili del mare 41 Proposta didattica Identikit di un fossile 33 4

6 LA SCALA DEI TEMPI Abbiamo voluto iniziare il nostro quaderno presentando la scala dei tempi, ossia l evoluzione della vita, passo per passo, sul nostro pianeta. Essa ci racconta brevemente tutti gli avvenimenti biologici e geologici avvenuti sulla Terra, dalla sua nascita (circa 4.6 miliardi di anni fa) ad oggi. Vediamo come è costruita. Nella riga iniziale di ogni estratto di scala dei tempi ci sono, generalmente, da sinistra a destra, le seguenti unità di tempo: EONE: l unità di tempo più grande. Infatti, esistono soltanto due eoni: il primo inizia milioni di anni fa e termina 542 milioni di anni fa, è denominato Eone Criptozoico (o della vita nascosta ) perché di questo lasso di tempo sono stati effettuati pochi ritrovamenti fossiliferi; il secondo, più breve e detto Eone Fanerozoico, va da 542 milioni di anni fa ad oggi, raccogliendo la maggior parte delle testimonianze fossili rinvenute sul nostro pianeta. ERA: è il secondo intervallo cronologico in cui è stata suddivisa la scala dei tempi (in molte di esse è addirittura il primo, essendo l EONE non considerato). Gli stratigrafi hanno suddiviso il tempo in cinque ere che sono, dalla più antica alla più recente: 5

7 Era Precambriana, corrispondondente all Eone Criptozoico. Il suo nome deriva dal fatto che in essa sono raccolti tutti gli avvenimenti avvenuti prima del periodo Cambriano (prima di 542 milioni di anni fa); Era Primaria o Paleozoica (o era della vita antica), va da 542 a 250 milioni di anni fa. Definita primaria perché in un primo tempo, quando ancora non c era il microscopio, si pensava che la vita fosse comparsa in quest era; più tardi si vedrà che i primi microrganismi comparvero forse più di 3,5 miliardi di anni fa! È comunque in quest era che è avvenuta l esplosione della vita, fissata a circa 540 milioni di anni fa, grazie al ritrovamento di molte faune fossili nelle rocce del nostro pianeta. È sempre a quest era che corrispondono i ritrovamenti fossili più antichi in Italia (in Sardegna e nelle Alpi). Era Secondaria o Mesozoica (o era della vita media), ricopre l intervallo di tempo che va da circa 250 a circa 65 milioni di anni fa. Essa è anche detta Era dei Dinosauri, perché caratterizzata dalla comparsa, evoluzione e scomparsa delle terribili lucertole, rese celebri dal regista Spielberg nel film Jurassic Park. È durante quest era che nel Mar della Tetide che ricopriva anche l area del futuro Appennino centrale esisteva una variegata e straordinaria fauna, quella che sarà illustrata in questo quaderno. Era Terziaria o Cenozoica (o era della vita recente), estesa da circa 65 a circa 2,5 milioni di anni fa. Durante quest era si costruiscono le catene montuose italiane, prima le Alpi (grazie alla convergenza tra l Africa e l Eurasia) e poi l Appennino (a causa dell apertura del Mar Tirreno). Era Quaternaria o Neozoica (o era della vita nuova) che interessa gli ultimi 2,5 milioni di anni fa, l intervallo di tempo che comprende tutti gli eventi avvenuti dalla comparsa del genere Homo ad oggi. 6

8 PERIODO: è il terzo intervallo di tempo in ordine di grandezza. Ogni era è caratterizzata da alcuni periodi; ad esempio, per l era che riguarda da più vicino il lavoro in oggetto Era Secondaria i periodi sono tre, precisamente dal più antico al più recente: Periodo Triassico, va da 251 a 200 milioni di anni fa. Le rocce di questo periodo affiorano raramente nell Italia centrale, ma rappresentano un importante livello alla base della successione umbro-marchigiana, noto come Anidriti di Burano. È nelle rocce di questo periodo che sono state rinvenuti i fossili più antichi dell Italia centrale: i Megalodon, molluschi marini appartenenti al Gruppo dei Bivalvi (anche le cosidette vongole ed i mitili o cozze appartengono a tale gruppo). Periodo Giurassico, va da 200 a 145 milioni di anni fa. Nell area appenninica le rocce che caratterizzano l inizio di tale periodo sono composte quasi al 100% di carbonato di calcio e sono rappresentate dalla formazione del Calcare massiccio, teatro delle gole più belle della nostra Regione, come per esempio la Gola di Frasassi, la Gola della Rossa e la Gola del Furlo. Questo periodo è sicuramente il più noto a causa del famoso film Jurassic Park che narra fantasiosamente del tempo dei Dinosauri. Se il regista Spielberg dovesse realizzare un film sugli esseri viventi di quel tempo dell Italia centrale lo potrebbe intitolare Il Jurassic Park sottomarino, in quanto questo settore a quel tempo (si trovava a latitudini più basse) era ricoperto da un mare caldo abitato da una ricca fauna: CELENTERATI (Coralli isolati e coloniali); BRACHIOPODI (a forma di lampada di Aladino ); BIVALVI (volgarmente noti come vongole e mitili ); MOLLUSCHI, tra cui Gasteropodi (le comuni chiocciole chiamate spesso - erroneamente - lumache ), Cefalopodi: Atractites (della famiglia dei Belemniti) e Ammoniti, questi ultimi tra i fossili più studiati dai paleontologi; ECHINODERMI ( Ricci di mare, Stelle di mare e Gigli di mare ) e per ultimo l Ittiosauro, unico rettile marino dei sauri estinti rinvenuto nell Italia centrale. Ecco perché abbiamo intitolato questo quaderno di rete Il Jurassic Park dell Appennino. 7

9 Periodo Cretacico, si estende da circa 145 a circa 65 milioni di anni fa. Le testimonianze della macrofauna nelle rocce sedimentarie di questo periodo nell Appennino umbro-marchigiano sono poche. Forse, a causa dell aumento della profondità dei fondali marini, le condizioni di fossilizzazione sono cambiate. Oppure l aumentata profondità del mare portò alla diminuzione delle aree ideali per la vita, delle cosiddette zone fotiche. Curiosità: la zona fotica è l area nella quale i fondali del mare sono raggiunti dai raggi solari, necessari per l avvio della fotosintesi clorofilliana - la base della catena alimentare. Tale zona è caratterizzata anche dalla presenza nell acqua di molti nutrienti e ossigeno, condizioni che nel Giurassico erano favorite da acque calde, basse e agitate. Età (in milioni di anni). Mentre per esprimere la nostra età l unità di misura adottata è l anno, quando parliamo della scala dei tempi dobbiamo usare un unità di misura un milione di volte più grande. Questa osservazione deve farci riflettere sulle piccole dimensioni temporali dell uomo rispetto a quelle gigantesche del nostro pianeta. Secondo l unità di misura adottata, infatti, il nostro pianeta ha già milioni di anni mentre il genere Homo è comparso sulla Terra soltanto circa 2 milioni di anni fa! Anche il Jurassic Park sottomarino dell Appennino, iniziato circa 200 milioni di anni fa, è durato più di 50 milioni di anni! I dinosauri, nonostante le loro grandi dimensioni, sono vissuti per circa 150 milioni di anni (anche se in realtà gli uccelli sono considerati dinosauri). Riuscirà l uomo a durare così a lungo? 8

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12 Avvenimenti geologici Parlando di Jurassic Park non potevamo escludere da questa trattazione gli avvenimenti geologici. La Geologia è una scienza giovane in Italia, ma forse proprio per questo offre più delle altre discipline ampi margini di sviluppo. Un buon punto di partenza per iniziare a trattarla può essere quello di rispondere alla domanda più gettonata dagli alunni: ma se gli organismi che ritroviamo fossili sulle nostre montagne vivevano nel mare, come fanno oggi a stare in superficie? Ecco che per dare una risposta a questa semplice domanda bisogna narrare di un supercontinente lontano (il Pangea) circondato da un unico oceano (il Panthalassa), invocare la ormai centenaria Deriva dei Continenti di Alfred Wegener (poi sostituita dalla più moderna teoria della Tettonica a placche ), che descrive lo smembramento dell antico supercontinente in tanti frammenti tra i quali nasce il caldo Oceano della Tetide, un mondo sottomarino abitato da strani ed affascinanti animali, alcuni dei quali scomparsi per sempre dalla faccia della Terra. Per far questo bisogna soprattutto imparare a leggere le rocce. Evoluzione della vita In base ai ritrovamenti fossili effettuati nelle nostre rocce sedimentarie (la successione di rocce sedimentarie che caratterizza il nostro territorio è famosa nel mondo con il nome di Successione umbro-marchigiana ) i paleontologi e i micropaleontologi, con l aiuto degli stratigrafi, dei sedimentologi, dei biologi e dei botanici, possono ricostruire l evoluzione della vita nella nostra regione. La presenza di probabili alghe, di gasteropodi e di piccole strutture inorganiche concentriche negli strati di roccia fa supporre che 200 milioni di anni fa esisteva nell Italia centrale un mare basso e caldo, ricco di vita, simile a quello che oggi caratterizza l arcipelago delle Bahamas. Esistono anche indizi inorganici che ci possono aiutare nella comprensione 11

13 dell evoluzione della vita, come nel caso del famoso Livello K-T, individuato per la prima volta a Gubbio, presso la Gola del Bottaccione. Esso è uno straterello di argilla che segna il passaggio tra due ere, dalla secondaria alla terziaria, individuato grazie al ritrovamento in esso di un particolare isotopo dell Iridio (di provenienza extraterrestre) in elevata percentuale. Inoltre, osservando gli strati di roccia immediatamente sotto e sopra tale livello, gli scienziati hanno notato una brusca variazione del contenuto microfossilifero (fauna e flora microscopici). Su scala mondiale era stato notato che 65 milioni di anni fa circa i dinosauri erano scomparsi, proprio perché essi non si rinvenivano più fossili dopo tale età. Il ritrovamento negli anni 90 nei pressi del Golfo del Messico e della penisola dello Yucatan del cratere di Chicxulub (ben 180 km di diametro!), il possibile luogo dell impatto di un meteorite - la cui età corrisponderebbe a quella del livello d argilla contenente anomale concentrazioni di Iridio - ha avvalorato una teoria affascinante sulle estinzioni: quella degli impatti extraterrestri. La percentuale di estinzione dei generi marini suddivisi per gruppi tassonomici è la seguente: Ammoniti (100%), Bivalvi (55%), Brachiopodi (55%), Vertebrati (40%), Coralli (37%), Foraminiferi e Briozoi (35%), Gasteropodi (34%), Echinodermi (28%), Artropodi (23%). Anche i Belemniti, oltre ai grandi rettili, scomparvero. Uno dei ricercatori più noti e convinti di tale teoria è il geologo Alessandro Montanari, marchigiano, che oggi vive e studia a Col di Gioco (Apiro-MC). Proprio il geologo Montanari ha scoperto un probabile livello testimonianza di un altro terrificante impatto extraterrestre: esso è visibile presso la Cava di Massignano, sul rilievo del Conero (AN). La scoperta è stata talmente importante da convincere, nel corso del Congresso Geologico Internazionale di Kyoto (1992), la Commissione Internazionale di Stratigrafia a scegliere come strato-tipo a livello mondiale (GSSP = Sezione Globale di Stratotipo e Punto) per il passaggio tra le epoche Eocene ed Oligocene proprio il livello presente alla Cava di Massignano 1. Il limite è posto in corrispondenza dell estinzione delle Hantkeninidae, un gruppo di foraminiferi planctonici dal guscio provvisto tipicamente di spine e presente nella maggiorparte delle rocce marine dell Eocene terminale. 1 L ingresso della cava è situato proprio lungo la SP del Conero. Percorrendo la strada provinciale in direzione da Ancona a Sirolo, senza abbandonarla - poco dopo il bivio per Massignano - la cava è situata sulla sinistra della strada stessa. 12

14 EONE CRIPTOZOICO (o della vita nascosta ) PRECAMBRIANA DA 4,6 MILIARDI DI ANNI FA A 542 MILIONI DI ANNI FA EONE ERA PERIODO ETÀ in milioni di anni AVVENIMENTI GEOLOGICI ED EVOLUZIONE DELLA VITA 542 FAUNA DI EDIACARA : i primi organismi pluricellulari - Prime STROMATOLITI PROTEROZOICO primi microrganismi eucarioti - Immissione di Ossigeno nell atmosfera per opera delle alghe azzurre, i primi organismi fotosintetizzanti Intensa attività vulcanica; Origine della vita: i primi ORGANISMI UNICELLULARI marini ARCHEOZOICO Formazione della crosta terrestre

15 FANEROZOICO PRIMARIA DA 542 A 251 MILIONI DI ANNI FA EONE ERA PERIODO ETÀ in milioni di anni AVVENIMENTI GEOLOGICI ED EVOLUZIONE DELLA VITA PERMIANO 251 I continenti sono uniti tutti insieme a formare la PANGEA Diffusione dei RETTILI Presenza di molte foreste CARBONIFERO 360 Comparsa dei primi RETTILI 360 Aumento della superficie della Terraferma DEVONIANO Evoluzione degli ANFIBI Terraferma ancora desertica SILURIANO Comparsa delle prime PIANTE TERRESTRI Intensa attività vulcanica ORDOVICIANO Comparsa dei primi VERTEBRATI CAMBRIANO Esplosione della vita

16 EONE FANEROZOICO ERA SECONDARIA O MESOZOICA DA 251 MILIONI A 65 MILIONI DI ANNI FA EONE ERA PERIODO ETÀ in milioni di anni AVVENIMENTI GEOLOGICI ED EVOLUZIONE DELLA VITA 65 CRETACICO Separazione Australia-Antartide Apertura Atlantico meridionale Sviluppo delle ANGIOSPERME Il Jurassic Park dell Appennino Apertura dell Atlantico centrale e dell Oceano Ligure- Piemontese GIURASSICO Primi UCCELLI Sviluppo dei DINOSAURI Frammentazione iniziale del PANGEA TRIASSICO 251 Primi MAMMIFERI Primi DINOSAURI 15

17 EONE FANEROZOICO ERA TERZIARIA O CENOZOICA ERA QUATERNARIA O NEOZOICA DA 65 MILIONI DI ANNI FA A OGGI EONE ERA PERIODO ETÀ in milioni di anni AVVENIMENTI GEOLOGICI ED EVOLUZIONE DELLA VITA OLOCENE Oggi Fine ultima glaciazione PLEISTOCENE NEOGENE Homo sapiens Homo erectus Homo abilis - Inizio glaciazione artica - Circolazione ristretta nel Mare Mediterraneo (crisi di salinità: deposizione di evaporiti) - Apertura del Mar Tirreno Primi OMINIDI ,7 Livello di estinzione presso cava di Massignano (Riviera del Conero) PALEOGENE 65 - Chiusura Oceano Ligure- Piemontese - Apertura Atlantico settentrionale Primi ELEFANTI Primi RODITORI Grande sviluppo delle NUMMULITI Diffusione e diversificazione dei MAMMIFERI 16

18 PERCHÉ IL JURASSIC PARK DELL APPENNINO Perché il Jurassic Park dell Appennino? Perché se in Italia centrale, durante l Era dei Dinosauri (Era Secondaria o Mesozoica), le terribili lucertole probabilmente non c erano, esisteva però un mare ricco di vita: il Mar della Tetide. In esso nuotavano moltissimi animali: CELENTERATI (Coralli isolati e coloniali); vedi scheda n 6. ECHINODERMI ( Ricci di mare, Stelle di mare e Gigli di mare ); vedi scheda n 5. BRACHIOPODI (a forma di Lampada di Aladino ); vedi scheda n 7. BIVALVI (volgarmente noti come vongole e mitili ); vedi scheda n 7. MOLLUSCHI, tra cui: Gasteropodi (le comuni chiocciole ); vedi scheda n 4. Cefalopodi: Belemniti e Ammoniti, questi ultimi tra i fossili più studiati dai paleontologi; vedi schede n 1, 2, 3, 8. Tutti insieme costituivano un vero e proprio parco marino. 17

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20 IL JURASSIC PARK DELL APPENNINO IN QUALI ROCCE SI TROVANO I FOSSILI La maggior parte dei fossili si rinviene entro gli strati delle rocce sedimentarie, rocce che si formano per accumulo di sedimenti inorganici ed organici sul fondo di bacini di sedimentazione (come per esempio il mare o i laghi). È difficile trovare fossili nelle rocce ignee o nelle metamorfiche; infatti le prime si formano, per esempio, durante le eruzioni vulcaniche (pensate alle frequenti eruzioni vulcaniche dell Etna, il vulcano più alto d Europa), quindi a temperature troppo elevate per conservare intatti i resti di organismi eventualmente inglobati; le seconde, le metamorfiche, si originano a grandi profondità dove le alte temperature e le elevate pressioni metamorfizzano (trasformano) le rocce originarie, distruggendo ogni precedente eventuale traccia di fossile. Fig. 1 CHE COS È UN FOSSILE La parola fossile deriva dal latino fossilis e significa che si scava dalla terra. La scienza che si occupa dello studio dei fossili è la PALEONTOLOGIA, che significa discorso sulla vita degli esseri antichi. 19

21 Con il termine FOSSILE il paleontologo indica tutti i resti, impronte e comunque tracce di attività di animali o piante che hanno vissuto nel passato, qualunque sia il loro stato di conservazione. I resti sono le ossa (Fig. 1), i denti o i corpi diventati roccia; le impronte sono per esempio le orme (quelle dei Dinosauri in Puglia o quelle dei primi Ominidi in Africa) o i calchi degli Ammoniti (Fig. 2), molluschi fossilizzati molto diffusi nell Appennino. Fig. 2 Le tracce di attività sono per es. le cavità lasciate dai datteri di mare nelle rocce della scogliera (dette anche bioturbazioni); oppure le piste di fuga dei vermi; infine ci sono le tracce di nutrizione (tipo Chondrites, Fig. 3). Fig. 3 A volte avvengono dei ritrovamenti eccezionali! Per esempio i Mammuth rinvenuti nei ghiacci della Siberia, scomparsi alla fine dell'ultima glaciazione; gli insetti intrappolati nell'ambra, una resina delle conifere che gocciolando dalla pianta intrappola gli insetti. 20

22 Ma un fossile per essere tale deve avere almeno anni, altrimenti non è un fossile!! Quindi, molte conchiglie che troviamo d'estate sulle spiagge non sono fossili perché non hanno anni d'età! Il Travertino (resti vegetali - muschio, foglie e rami - incrostati da calcare), che si trova lungo i fossi, spesso non li ha! Alcuni paleontologi suggeriscono di chiamarli subfossili, in quanto in loro il processo di fossilizzazione è comunque iniziato. Anche la mummia del Similaun (nota anche come Uomo venuto dal ghiaccio o, generalmente, Ötzi, Oetzi e spesso Iceman, o anche Frozen Fritz, in inglese) il resto del corpo di un essere umano di sesso maschile, risalente ad un'epoca compresa tra il 3300 e il 3200 a.c. (età del rame), è un subfossile! Infine ci sono gli Pseudofossili, oggetti inorganici che assumono le sembianze di fossili. Chi non ha mai visto una roccia rotonda che può apparire anche agli occhi di esperti ricercatori un guscio di un Ammonite fossilizzato? Di sicuro gli pseudofossili più comuni sono le dendriti, ossidi di manganese che sembrano piccoli resti vegetali (Fig 4). Questi ossidi sono solitamente sciolti nelle acque di infiltrazione che, quando sottoposte alla pressione prodotta dal peso dei sedimenti sovrastanti, li depositano all interno delle fratture o degli spazi di interstrato (tra uno strato e l altro). Fig. 4 21

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24 LA FOSSILIZZAZIONE La fossilizzazione è un evento eccezionale. Infatti, grazie a questo processo, alcuni organismi vissuti nel passato si sono conservati sino ad oggi. In pratica l organismo, dopo la sua morte, per avere qualche possibilità di essere fossilizzato, deve poter essere subito ricoperto da un sedimento fino (ricoprimento precoce); in questo modo i suoi resti sono protetti dagli attacchi degli animali (organismi decompositori e limifori) e degli agenti atmosferici (acqua, ghiaccio, sole e vento). Il sedimento inglobante deve essere di granulometria fine per non far penetrare l acqua che altrimenti andrebbe a corrodere la conchiglia; gli effetti che l acqua - arricchita con qualche minerale disciolto in essa - può provocare sui resti fossili, sono ben visibili nelle conchiglie delle ammoniti piritizzate. Inoltre una buona copertura nasconde i resti dell organismo morto agli occhi di possibili sciacalli. Il seppellimento avviene più facilmente e rapidamente in ambiente marino che in quello continentale; nel primo, infatti, prevale la sedimentazione, mentre nel secondo l erosione. Quasi sempre vengono conservate solo le parti dure (gusci, ossa, artigli, denti, etc.) degli organismi, quelle molli (intestino, tentacoli, stomaco, etc.) si distruggono quasi subito dopo la morte a causa dell intervento dei batteri decompositori (sempre presenti, anche nei terreni fini). Curiosità: I livelli ittiolitici. Nelle rocce dell Appennino esistono dei livelli di colore ocra nei quali è possibile rinvenire resti fossili di pesci. Questi ultimi sono ben conservati perché sono morti in un ambiente anossico (con scarsità di ossigeno), quindi proibitivo per gli organismi decompositori. Sotto un pesce eocenico del Wyoning (Fig 5) collezione dell ISS L.Einaudi di Porto Sant Elpidio. Fig. 5 23

25 Meccanismi di Fossilizzazione in mare La fossilizzazione può avvenire in diversi modi, vediamo un cammino ideale che può subire un organismo dopo la morte. Prendiamo in esame, per esempio, il fossile più comune e più famoso dell Appennino: l Ammonite. L ammonite morto si deposita sul fondo del mare; le parti molli (intestino, stomaco, etc.) sono subito mangiate dagli organismi e microrganismi decompositori 2, sempre comunque presenti nel terreno. 2 Nella catena alimentare gli organismi decompositori occupano un ruolo importantissimo perché è grazie ad essi che si rimettono in circolo sostanze che altrimenti andrebbero perse per sempre. 24

26 Esso viene subito ricoperto ( ricoprimento precoce ) da sedimento fine. Dell animale rimane soltanto il guscio. Ora sono possibili due percorsi, vediamo il primo: PRIMO PERCORSO Se la conchiglia non è ben chiusa, al suo interno può entrarci del sedimento che va a riempire la cavità. Una volta che il sedimento si è indurito, sulla sua superficie rimane impressa l impronta interna della conchiglia, quindi gli elementi caratteristici del guscio (coste, nodi, etc): si ottiene il modello interno. Esso riproduce al negativo tutti i caratteri della superficie interna della conchiglia. 25

27 Curiosità: l importanza del modello interno per la classificazione degli AMMONITI. Nel caso degli AMMONITI la fossilizzazione che produce il modello interno è utile nella determinazione del genere e anche della specie dell Ammonite stesso; infatti i caratteri riprodotti (linea di sutura e ornamentazioni esterne: coste, tubercoli, carena, etc.), sono indizi paragonabili alle nostre impronte digitali! Se il sedimento inglobante è ben indurito e se la conchiglia è disciolta, il modello interno continua a conservarsi ed eventualmente, della conchiglia ormai disciolta, rimarrà impressa l impronta sul sedimento inglobante ( impronta esterna ); Se dell acqua che trasporta fango riesce a passare attraverso il sedimento inglobante, essa può andare a riempire lo spazio lasciato vuoto tra il sedimento inglobante stesso e il modello interno. Si ottiene così il modello esterno ( o pseudomorfo ), cioè la replica della conchiglia - il tipo di fossilizzazione compreso tra l impronta esterna e il modello interno. 26

28 Curiosità: un esempio elegante di modello esterno. Se il modello interno è disciolto, rimane soltanto il modello esterno: è il caso di alcuni GASTEROPODI provenienti dal Calcare massiccio della Gola della Rossa (Fig. 6). Fig. 6 SECONDO PERCORSO Se il sedimento inglobante la conchiglia si è ben litificato e se la conchiglia è ben chiusa, in essa non entra fango. Se poi la conchiglia si scioglie, nel sedimento inglobante può rimanere impressa l impronta esterna ed una cavità all interno; g) se la cavità viene successivamente colmata si ottiene la replica o calco naturale o modello naturale dell ammonite stesso. In questo caso il modello esterno e il modello interno non si formano. 27

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30 CONCETTO DI FOSSILE GUIDA Gli organismi che oggi ritroviamo fossilizzati nelle rocce, hanno vissuto nel passato sulla Terra per un determinato periodo di tempo; alcuni di loro per svariati milioni di anni, altri solo per un milione di anni. Supponiamo di ritrovare due ammoniti del periodo Giurassico in un affioramento roccioso di Monte Valmontagnana (AN): uno, ammonite A, è vissuto per trenta milioni di anni, da 200 a 170 milioni di anni fa; il secondo, ammonite B, è vissuto soltanto per un milione di anni, da 199 a 198 milioni di anni fa. Intuitivamente si può capire che anche il solo ritrovamento di un frammento dell ammonite B è un ottimo indizio per scoprire l età delle rocce che lo contengono. L ammonite B si dice fossile guida perché ci guida nella conoscenza dell età della roccia, al contrario dell ammonite A, vissuto molto più a lungo della precedente. Altro presupposto fondamentale affinché un fossile sia definito fossile guida è che esso abbia avuto una ampia diffusione areale geografica. 171 m.a 172 m.a. AMMONITE A 173 m.a. AMMONITE B Fossile Guida 174 m.a AMMONITE A 29

31 I NUMMULITI Negli strati di roccia affioranti nei dintorni del Santuario di Macereto (Visso- MC), di 30 milioni di anni fa circa, si rinvengono frequentemente dei fossili a forma di UFO: i Nummuliti (Fig 7). A causa della forma discoidale i romani li chiamarono Nummulites che in latino significa piccole monete. Vivevano nei fondali marini a profondità comprese tra 50 e 150 metri. Essi, come molti Ammoniti, sono dei fossili guida. Infatti, vivevano in un vasto areale geografico ed evolvevano velocemente nel tempo. Fig. 7 Curiosità: i calcari nummulitici, cioè le rocce calcaree ricche di fossili di Nummuliti, data la loro diffusione lungo il corso del Nilo, furono la pietra per eccellenza impiegata nella costruzione delle piramidi. Curiosità: gli egizi non erano dei grandi paleontologi. Infatti, i sacerdoti di Giza pensavano che i piccoli gusci lenticolari non fossero altro che lenticchie pietrificate, resti di antichi pasti degli schiavi che lavoravano per la costruzione delle tombe e delle piramidi dei Faraoni. 30

32 IL MONDO DEI FOSSILI VEGETALI Nella formazione rocciosa del Calcare massiccio, quella che caratterizza le Gole più belle dell Italia centrale (Gola di Frasassi, Gola della Rossa, Gola del Furlo, etc.) sovente si rinvengono due tipi di alghe fossili chiamate Stromatoliti e Oncoliti. Le prime, Stromatoliti, sono strutture tabulari riconoscibili per la presenza di lineamenti ondulati orizzontali sulle pareti della roccia; le seconde, Oncoliti, hanno invece un aspetto concentrico. Entrambi sono tra i fossili più antichi che si rinvengono nella nostra Regione. Fino a pochi anni fa si pensava che esse si fossero estinte; recentemente sono state scoperte Stromatoliti viventi nella costa occidentale Australiana, nella Baia degli Squali (Shark Bay), alle Bahamas e nel Mar Rosso. Le prime Stromatoliti fossili, curiosamente, provengono proprio dall Australia (Warrawoona - Australia nord-occidentale) e sono state rinvenute in rocce di circa 3,5 miliardi di anni fa. Siccome quelle scoperte recentemente vivono nella zona tra la bassa e l alta marea, per il Principio dell Attualismo possiamo dire con certezza che 3,5 miliardi di anni fa la Luna già orbitava intorno alla Terra! Curiosità: Stromatoliti e Cianobatteri. Le stromatoliti furono costruite dai cianobatteri, microscopici organismi procarioti di forma cilindrica, somiglianti alle perle di una collana, a partire da 2 miliardi di anni fa. Sono i cianobatteri o alghe azzurre, gli agenti fotosintetizzanti che immisero per primi l ossigeno nell atmosfera. Furono loro a utilizzare per primi l acqua e l anidride carbonica per lo svolgimento della fotosintesi. Utilizzando queste materie prime espirarono per la prima volta il gas ossigeno che, per gli altri organismi che due miliardi di anni fa abitavano la Terra, si rivelò letale. È grazie ai cianobatteri, organismi ancora viventi - delle dimensioni di 10-5 /10-6 m - che oggi noi abbiamo a disposizione l ossigeno nell aria! 31

33 Come vivevano i cianobatteri. I cianobatteri (noti anche come alghe azzurre ) idearono il processo della fotosintesi clorofilliana per ricavare energia. Per farlo cominciarono a prelevare dalle acque anidride carbonica e, combinandola con l acqua stessa- grazie all energia fornita dal Sole - produssero zuccheri per il loro cibo e sostentamento e, come prodotto di rifiuto, il gas ossigeno I batteri fotosintetizzanti sottraendo anidride carbonica dalle acque, determinarono nelle acque stesse la precipitazione del carbonato di calcio: ecco perché i cianobatteri sono sempre incrostati di calcare! Dai batteri fotosintetizzanti a quelli aerobici. Il caso e l evoluzione aiutarono i microrganismi a cavarsela nonostante la minaccia presentata dal velenoso gas ossigeno. Alcuni andarono a vivere sottoterra; altri ancora subirono probabilmente delle mutazioni genetiche che li resero invulnerabili sia al velenoso gas che agli energici raggi del sole (forse grazie a pigmenti - un po quello che succede alla nostra pelle quando prendiamo la tintarella, grazie al pigmento melanina. Altri addirittura impararono a utilizzare l ossigeno nella respirazione cellulare! L endosimbiosi e l uomo. Possiamo dire che viviamo grazie ai cianobatteri aerobici? Probabilmente sì, siamo molto vicini alla verità, visto che circa 1,5 miliardi di anni fa i batteri aerobici (quelli che, utilizzando l ossigeno di scarto della fotosintesi, facevano la respirazione cellulare per ricavare energia) entrarono in un involucro (la futura membrana cellulare della cellula eucariota) per diventare l organulo mitocondrio, la centrale elettrica delle nostre cellule. 32

34 Proposta didattica IDENTIKIT DI UN FOSSILE NOME DELL INVESTIGATORE: LUOGO DEL RINVENIMENTO: ESEGUI UNO SKETCH (DISEGNO ESEMPLIFICATO DEL FOSSILE) INDIVIDUAZIONE DEL FOSSILE AMMONITE BELEMNITE APTICO GASTEROPODE BIVALVE CRINOIDE CORALLO RICCIO DI MARE OSSO DENTE BRACHIOPODE PESCE TRAVERTINO LEGNO SILICIZZATO ALTRO.. QUALE PARTE DI FOSSILE HAI TROVATO? Modello interno (tutto quello che sta dentro il guscio, escluso il guscio stesso) Modello esterno (il guscio più quello contenuto al suo interno) Calco o Impronta Replica del guscio Altro.. Ricostruisci le tappe della storia che hanno portato i resti dell animale vissuto tanti milioni di anni fa fino ai nostri giorni. Sotto è indicato un esempio: Fossilizzazione dell animale Morte dell animale L animale in vita nelle acque calde e basse del Mar della Tetide Emersione della montagna (orogenesi) Rinvenimento dell animale OSSERVAZIONI: 33

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44 GLOSSARIO AMMONITE BACINO DI SEDIMENTAZIONE CALCO O MODELLO NATURALE O REPLICA CATENA ALIMENTARE DATAZIONE ASSOLUTA DATAZIONE RELATIVA ERA FOSSILE FOSSILE VIVENTE Mollusco marino che viveva nel Mar della Tetide. Il suo nome deriva dal dio egizio del sole Ammone. Infatti, le ornamentazioni esterne (coste) del guscio somigliano ai raggi del Sole. Area depressa della superficie terrestre nella quale si accumulano sedimenti provenienti dalle zone circostanti più elevate. Il bacino di sedimentazione più noto per antonomasia è il mare. Fossilizzazione della conchiglia e del suo interno. Frequenti esemplari di ammoniti caratterizzate da questo tipo di fossilizzazione provengono da rocce di 150 milioni di anni fa. Serie di organismi collegati fra loro come gli anelli di una catena. Nel Mar delle Tetide le alghe fotosintetizzanti che formarono Stromatoliti e Oncoliti costituivano il primo anello (Produttori). Metodo di datazione delle rocce basato sulle misurazioni del decadimento radioattivo. Metodo applicabile nelle rocce ignee. Talvolta anche nelle rocce sedimentarie, quando in esse sono presenti livelli di cenere vulcanica. Metodo di datazione degli strati rocciosi e del loro contenuto fossilifero basato sul principio di sovrapposizione. Periodo di tempo delimitato da brusche variazioni della flora e della fauna fossili nelle rocce. L era secondaria è delimitata da due grandi estinzioni, quella dei trilobiti - circa 250 milioni di anni fa e quella dei Dinosauri e delle stesse Ammoniti, circa 65 milioni di anni fa. Dal latino fossilis. Significa che si scava dalla terra. Con il termine fossile il paleontologo indica tutti i resti, impronte e comunque tracce di attività di animali o piante che hanno vissuto nel passato, qualunque sia il loro stato di conservazione. Organismo animale o vegetale tuttora vivente del quale sono rinvenuti resti fossili molto antichi. Uno di essi è il Nautilus, mollusco marino apparso circa 300 milioni di anni fa, ora presente in un unico genere nell Oceano Indiano; un altro è l albero Ginkgo biloba, unica specie attuale di un gruppo di piante estinte da tempo. 43

45 FOSSILIZZAZIONE IMPRONTA ESTERNA IMPRONTE ISOTOPI ITTIOSAURI Evento eccezionale (si pensa che i resti fossili rappresentino solo l 1% della vita apparsa sulla Terra) che permette la conservazione di organismi vissuti nel passato. Impronta fossile di un organismo impressa sul sedimento inglobante. Orme lasciate sul terreno dal passaggio di organismi. Gli esempi più spettacolari sono dati dalle impronte dei Dinosauri. Importantissime sono quelle degli ominidi rinvenute in Africa, risalenti a più di 3.5 milioni di anni fa. Atomi di uno stesso elemento che differiscono tra di loro per il numero di neutroni presenti nel nucleo. Significa pesci-lucertola e tra i rettili furono quelli che si adattarono meglio all ambiente marino. Nel Cretacico erano i soli rettili che non deponeva più le uova sulla terraferma. Erano anche ottimi nuotatori. MAR DELLA TETIDE Bacino marino presente nel periodo Giurassico e all inizio del Cretacico. Corrisponde in parte all attuale Mar Mediterraneo. Era caratterizzato da acque calde e poco profonde, luogo ideale per la vita. MODELLO ESTERNO Fossilizzazione del solo guscio. Tipo di fossilizzazione frequente negli Ammoniti più antichi (da 200 a 190 m.a.) e più recenti (da 160 a 140 m. a.) dell Appennino. MODELLO INTERNO Fossilizzazione dell interno della conchiglia di organismi, come Ammoniti e Gasteropodi. Tipo di fossilizzazione frequente negli Ammoniti dell Appennino di età intermedia (tra 190 e 170 milioni di anni fa). ONCOLITI PALEONTOLOGIA PERIODO PRINCIPIO DELL ATTUALISMO Resti concentrici di alghe fossili incrostanti che si rinvengono in associazione con le stromatoliti. Significa discorso sulla vita degli esseri antichi. È la scienza che studia i fossili. Intervallo di tempo compreso tra importanti avvenimenti geologici, come l inizio del sollevamento di catene montuose o l apparizione o l estinzione di gruppi o specie di organismi. Ipotesi del geologo britannico Charles Lyell ( ) secondo la quale gli eventi geologici passati si sono verificati con lo stesso ritmo degli eventi geologici attuali. È così che, osservando il modo di vivere del Nautilus, possiamo immaginare come viveva l Ammonite. 44

46 PRINCIPIO DI SOVRAPPOSIZIONE PSEUDOFOSSILI ROCCE SEDIMENTARIE SEDIMENTO STROMATOLITI SUBFOSSILI TRACCE DI ATTIVITÀ TRACCE DI NUTRIZIONE Noto anche come Primo principio della Geologia. Secondo tale enunciato, in una successione di strati che non ha subito ribaltamenti, lo strato di roccia che è in basso è il più antico. Oggetti inorganici aventi le sembianze di fossili. I più noti in Italia sono le dendriti ossidi di manganese che appaiono come disegni dalle geometrie simili a piccole radici. Essi si trovano all interno delle rocce sedimentarie e talvolta anche nelle rocce ignee. Rocce che si formano per accumulo di sedimenti, di clasti di origine organica o inorganica, sul fodo di bacini di sedimentazione. Qualsiasi elemento materiale che deriva dalla disgregazione di una roccia e che ha subito un seppur minimo trasporto. Resti di alghe fossili incrostate di calcare tra i più antichi fossili nell Italia centrale. Sono strutture ad andamento generalmente tabulare che si rinvengono frequentemente nei sedimenti del Calcare massiccio, formazione rocciosa tipica delle gole più belle della Regione. Resti di organismi risalenti ai periodi storici (a partire dall Olocene, anni fa) che hanno subito il processo della fossilizzazione. Tracce sferiche o cilindriche lasciate da organismi sulle rocce. Molti bivalvi vivono sulla costa scavandosi delle nicchie negli scogli. Anche cavità scavate dall uomo nell antichità fanno parte di questa categoria di fossili. Tracce con tipica struttura pennata lasciate sui sedimenti da vermi in cerca di cibo. Essi scavavano dapprima un tunnel rettilineo nel fango per poi tornare indietro attraverso vie laterali. Esempi sono i Chondrites (Fig 3 pag 20). 45

47 IL CEA IL CASTELLO DIDATTICO Il CEA "Il Castello Didattico", nato nel 1999 e gestito dal C.E.N.F. (Centro Escursionistico Naturalistico Frasassi), era impegnato nella realizzazione di attività di didattica ambientale per la valorizzazione del territorio marchigiano. Le attività erano curate da geologi, naturalisti e biologi ed erano rivolte a studenti di ogni età e appassionati. L ambiente naturale in cui si collocava il C.E.A. Il Castello Didattico - è il Parco Naturale Regionale della Gola della Rossa e di Frasassi, all interno della Comunità Montana dell Esino-Frasassi. La metodologia adottata era basata sull incoraggiamento dello spirito di osservazione e delle capacità critiche degli utenti. Gli operatori del CEA stimolavano in continuazione queste caratteristiche attraverso l indagine delle immagini offerte dai fenomeni naturali. Esercitazioni pratiche sul campo, con l ausilio di apposite dispense e schede di lavoro, completavano le esperienze. Il CEA disponeva di strutture per ospitare circa 40 persone. Il territorio è attraversato dai fiumi Sentino ed Esino che rispettivamente hanno originato le due spettacolari gole rupestri di Frasassi e della Rossa (dalle quali il Parco prende il nome), una delle quali ospita il complesso delle splendide Grotte di Frasassi. Numerose sono le emergenze botanico-vegetazionali di questo entroterra, come per esempio quella dell oasi floristica protetta di Valle Scappuccia. Un altro luogo incontaminato si trova nei pressi del paese di Castelletta (sede del CEA), lungo un sentiero dalle ampie vedute panoramiche, che si sviluppa attraverso un fresco bosco di faggio e giacimenti fossiliferi. Notevoli sono anche le emergenze geologiche, con gli affioramenti fossiliferi e i giacimenti minerari. Oltre le Grotte di Frasassi si possono ammirare altre spettacolari manifestazioni carsiche. Le attività del Centro erano: Lezioni in classe o in una sala accogliente della casa parrocchiale di Castelletta tenute utilizzando vari strumenti didattici: dalla lavagna luminosa al proiettore, dalla lavagna magnetica a quella classica, dai campioni di roccia a quelli di botanica. Escursioni con gli studenti nel territorio Corsi serali sulla conoscenza dei fenomeni naturali Mostre di fossili e minerali Itineranti e non. Organizzazione di convegni presso la casa parrocchiale di Castelletta. Preparazione di opuscoli e depliant. Realizzazione di cartellonistica da esporre lungo i sentieri. 46

48 BIBLIOGRAFIA ARTHUR B. BUSBEY III, ROBERT R.COENRAADS, PAUL WILLIS & DAVID ROOTS, (1998), i libri della Natura: Rocce e Fossili, Edizioni De Agostini, Novara. BIBLIOTECA ILLUSTRATA TASCABILE, (1998), Fossili, Edizioni Mondatori, Milano. CECCA F., CRESTA S., PALLINI G. & SANTANTONIO M. (1990) Il Giurassico di Monte Nerone (Appennino marchigiano, Italia centrale): biostratigrafia, litostratigrafia ed evoluzione paleogeografica. In: Pallini G., Cecca F. Cresta S. & Santantonio M. (Eds.) Atti III Convegno Fossili, Evoluzione; Ambiente, Pergola 1987, pp CECCA F., CRESTA S., PALLINI G. & SANTANTONIO M. (1990) Il Giurassico di Monte Nerone (Appennino marchigiano, Italia centrale): biostratigrafia, litostratigrafia ed evoluzione paleogeografica. In: Pallini G., Cecca F., Cresta S. & Santantonio M. (Eds.) Atti III Convegno Fossili, Evoluzione; Ambiente, Pergola 1987, CENTAMORE E. & DEIANA G., (1986), La Geologia delle Marche, Volume Speciale, Studi Geologici Camerti CESARE CATALANO & MARIA ANTONIETTA MATERAZZI (2000) Le Cave del Monte Conero Cea Scuola Media di Sirolo-Numana Rete C.E.A. della Provincia di Ancona Quaderni della Rete Anno 1, N 1 CONSORZIO PARCO NATURALE, PROVINCIA DI ANCONA (1997) - Carta Geologica con Itinerari Escursionistici Parco Naturale del Conero - Scala 1: EDOARDO BIONDI & MARIANTONIA BALDONI, (1990), Natura e Ambiente nella Provincia di Ancona Provincia di Ancona, Assessorato alla Tutela dell Ambiente ENCICLOPEDIA DEI RAGAZZI, (1998), Nascita Edizioni Fabbri Larousse, Milano ed Evoluzione della Vita, FOSSILI, (1986), Edizioni Mondadori, Milano FRANCESCO BURATTINI, (1993), Guida al Parco del Conero Parco del Conero, C.A.I. Ancona, Edizioni Aniballi 47

49 FRONTIERE DELLA SCIENZA (a cura di Piero Angela), (1983), Nascita Evoluzione della Vita, Edizioni Gruppo Editoriale Fabbri, Milano ed MARCHEGIANI L., DEIANA G. & TONDI E. ( ) Tettonica pre-orogenica in Appennino centrale. Studi Geologici Camerti, XIV ( ), pp NINO BUCCI, MIRELLA MONTAGNA & AGOSTINO PUGLIESE (1995) Le Marche, un percorso geologico Istituto Tecnico Commerciale e per Geometri E.F. Corinaldesi Senigallia, Liceo Scientifico Statale E.Medi Senigallia, Istituto Statale d Arte A.Apolloni Fano Progetto Giovani PINNA G, (1989), Il Grande libro dei Fossili, Edizioni Rizzoli, Milano REGIONE MARCHE, (1991), L ambiente Fisico delle Marche, Giunta Regionale Assessorato Urbanistica Ambiente SOCIETÀ GEOLOGICA ITALIANA (1994) - Guide Geologiche Regionali 15 Itinerari Appennino Umbro-Marchigiano volume N 7 STEFANO CRESTA (1999) - Guida alla Sezione Geo-Paleontologica del Museo Brancaleoni e alla Stratigrafia di Monte Nerone Comune di Piobbico (PU). STROPPA P. (1995) Biostratigrafia della sezione Giurassica di alto strutturale di M.te Valmontagnana (Appennino umbro-marchigiano) Tesina di laurea, relatori prof. Giovanni Pallini. & prof. Maurizio Chiocchino. Università degli studi di Camerino (MC) STROPPA P. (2.000) La Geologia nel Parco Quaderni del Parco N 3 a cura del C.A.I. di Fabriano con la collaborazione del C.E.N.F.: Il Mondo Sotterraneo, pp STUDI GEOLOGICI CAMERTI (1986) La Geologia delle Marche - volume speciale TESORI DELLA TERRA, (1999), Edizioni De Agostani, Milano LAMBERT M. (1994), Fossili, Le Guide Illustrate, Edizioni Vallardi I.G. 48