Paleontologia

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Una sala di paleontologia dei vertebrati del Museo di Storia Naturale di Firenze.

La paleontologia (dal greco παλαiός palaiòs «antico», ὄντος òntos «essere» e λόγος lògos «studio», letteralmente «studio dell'essere antico») è quella branca delle scienze naturali che studia, attraverso i fossili, gli esseri viventi vissuti nel passato geologico e i loro ambienti di vita sulla Terra; nelle parole di L.F. Laporte, “la loro identità, origine, evoluzione, ambiente e ciò che possono dirci sul passato organico e inorganico della Terra”.[1]

Tavola di Cuvier di anatomia comparata: sono comparati i crani di un elefante indiano vivente e di un mammut fossile.

Questa disciplina scientifica è nata nel XVII e nel XVIII secolo come risultato delle intuizioni di Niccolò Stenone sulla natura dei fossili e sulla stratigrafia; nonché dagli studi di anatomia comparata condotti da George Cuvier. La paleontologia si situa a metà strada tra biologia e geologia, e mostra talora un confine con l'archeologia che è assai aleatorio.

Originariamente nata come scienza di tipo storico che, allo scopo di classificare le forme viventi passate e cercare di spiegare le cause della loro variazione, utilizzava solo l'induzione legata a osservazioni qualitative sui campioni fossili, oggi si è sviluppata al punto da utilizzare tecniche mutuate da discipline scientifiche come la biochimica, la matematica e l'ingegneria, che le permettono di condurre anche ricerche e simulazioni a carattere sperimentale.

Il suo sviluppo ha coinciso anche con la nascita di diverse sotto-discipline specializzate. La prima grande suddivisione che si fa all'interno della paleontologia è quella tra paleontologia generale e paleontologia sistematica; la prima riguarda, tra le varie branche, i processi di fossilizzazione, la paleoecologia, la biostratigrafia e la paleobiogeografia, che sono in relazione con l'andamento climatico delle epoche passate; la seconda riguarda invece la descrizione e la tassonomia dei fossili nonché i rapporti filetici tra di loro e tra di loro e le forme viventi attuali.

Descrizione[modifica | modifica wikitesto]

Esemplare di "Spriggina", enigmatico organismo fossile vissuto alla fine del Proterozoico (Ediacariano, circa 550 milioni di anni fa).

Resti e tracce fossili costituiscono la principale testimonianza degli organismi del passato geologico, mentre gli indizi geochimici aiutano a decifrare l'evoluzione della vita nel periodo antecedente a che vi fossero organismi grandi abbastanza da lasciare dei fossili. Datare tutti questi resti è essenziale ma difficile: qualche volta gli strati di roccia adiacente permettono datazioni radiometriche, le quali forniscono date precise con un margine d'errore del 0,5%, ma molto più spesso i paleontologi devono contare su datazione relative per risolvere il puzzle della biostratigrafia.

Classificare gli organismi primitivi è anche difficile, dato che molti non si adattano alla tassonomia linneana che viene comunemente utilizzata per classificare gli organismi viventi, e i paleontologi molto spesso usano la tassonomia cladistica per stilare “l'albero genealogico” evolutivo. L'ultimo quarto del XX secolo ha assistito allo sviluppo della filogenesi molecolare, la quale indaga sulle connessioni di organismi vicini misurando quanto simile sia il DNA dei loro genomi. La filogenesi molecolare è stata utilizzata anche per datare la separazione delle specie; in merito c'è però una controversia riguardante l'affidabilità dell'orologio molecolare dal quale dipendono queste stime.

L'utilizzo di tutte queste tecniche permette ai paleontologi di scoprire le tappe e i dettagli della storia evolutiva della vita, arrivando a investigare quasi fino a quando la Terra diventò adatta a supportare la vita, circa 3.8 miliardi di anni fa (Era precambriana). Fino a circa 1.9 miliardi di anni fa l'unica forma di vita saranno, da quel momento in poi, microrganismi unicellulari, soprattutto tappeti microbici, spessi solo pochi millimetri, che formavano interi ecosistemi. In principio l'atmosfera terrestre praticamente non conteneva ossigeno, e la sua ossigenazione cominciò circa 2.4 miliardi di anni fa. I primi funghi e piante pluricellulari sono stati ritrovati in rocce datate tra 1.7 e 1.2 miliardi di anni fa. I primi fossili di animali pluricellulari vengono molto dopo, da circa 580 milioni di anni fa, ma gli animali si sono diversificati molto rapidamente fra loro e vi è un aperto dibattito se la maggioranza di tale diversificazione avvenne nel relativamente breve tempo dell'esplosione cambriana oppure se cominciò prima ma è rimasta nascosta dalla mancanza di fossili.

I primi organismi, sia quelli unicellulari che i successivi pluricellulari, vissero nell'acqua, ma a partire da circa 490 milioni di anni fa le piante e gli invertebrati cominciarono a colonizzare la terraferma. I vertebrati li seguirono circa 370 milioni di anni fa. I primi dinosauri comparvero circa 230 milioni di anni fa e gli uccelli si evolsero da un gruppo di dinosauri circa 150 milioni di anni fa. Durante l'era dei dinosauri, i progenitori dei mammiferi sopravvissero solo come piccoli, principalmente notturni insettivori, ma in seguito i dinosauri non volatili scomparvero tutti 65 milioni di anni fa durante l'estinzione di massa del Cretaceo-Paleocene e così i mammiferi si svilupparono rapidamente per radiazione adattativa. Le piante da fiore apparvero e si diversificarono rapidamente tra i 130 e i 90 milioni di anni fa, forse aiutate dall'evoluzione parallela degli insetti pronubi. Gli insetti eusociali comparvero più o meno nello stesso periodo e, sebbene abbiano relativamente poche specie, ora sono circa il 50% del totale di tutti gli insetti. Gli umani si evolsero da un ramo di primati di cui i primi fossili sono datati ad oltre 6 milioni di anni fa, e gli umani anatomicamente moderni apparvero meno di 200.000 anni fa. Il corso dell'evoluzione delle forme viventi è stato cambiato numerose volte dalle estinzioni di massa che cancellarono i precedenti gruppi dominanti e permisero ad altri di svilupparsi, espandersi e diversificarsi per divenire i maggiori componenti degli ecosistemi.

Storia della paleontologia[modifica | modifica wikitesto]

Tavola del 1866 con la raffigurazione di un cranio di Mosasauro.
La sala del museo di storia naturale di Parigi con lo scheletro di un iguanodonte.

Nel VI secolo a.C. filosofi greci come Senofane, avevano scoperto la vera natura dei fossili[2]. In epoca ellenistica Eratostene aveva notato fossili marini in luoghi lontani dal mare e aveva messo in relazione il fatto con il lento spostarsi della linea di costa[3]. Nel Medioevo tuttavia molti naturalisti condividevano la teoria che i fossili rappresentassero i prodotti di una misteriosa "forza plastica" (vis plastica) che scaturiva dalle profonde viscere della Terra, oppure si pensava che fossero "scherzi della natura" o anche che si trattasse dei resti di animali uccisi dal Diluvio universale. Queste idee sulla natura inorganica dei fossili vengono sembra anche dalla errata interpretazione dei principi di Aristotele (384 - 322 a. C.), di cui fu frainteso il significato del "succus lapidescens". [senza fonte]

La vera origine dei fossili, ossia l'antica teoria che si trattasse di resti fossilizzati di animali e piante, fu ripresa in Italia alla fine del Quattrocento, da Leonardo da Vinci, che aveva letto e condivideva varie opinioni di Aristotele, tra cui l'eternità della terra[senza fonte]. Nel XVI secolo Girolamo Fracastoro, si oppose decisamente all'idea della "vis plastica" e di tutte le altre sull'origine inorganica dei fossili. Nel XVII secolo ulteriori osservazioni più adeguate e sistematiche sull'origine organica dei fossili hanno posto le basi della moderna paleontologia e fecero definitivamente abbandonare la vecchia idea della "vis plastica"; queste furono compiute da Agostino Scilla e da Stenone.

Durante il XIX secolo i fossili sono stati studiati inizialmente allo scopo di classificarli, in accordo alla pratica di classificazione scientifica linneaiana, e in seguito il loro impiego venne esteso dai geologi alla stratigrafia nel tentativo di risolvere alcuni problemi come quello della determinazione dell'età delle rocce. Una pietra miliare nella storia della paleontologia venne posta agli inizi dell'Ottocento, quando un medico inglese, Gideon Mantell, trovò un grosso osso in un mucchio di pietre: studiandolo, capì che non poteva essere una mandibola di mammifero, perché le rocce che lo circondavano erano troppo antiche. Però, notando la somiglianza di quei denti con i denti dell'odierna iguana, Mantell stabilì che l'animale era un enorme rettile erbivoro.

Lo chiamò Iguanodon, dal greco "dente d'iguana". Qualche anno dopo, il geologo William Buckland trovò un'altra mascella di rettile, questa volta carnivoro, e lo chiamò Megalosaurus, "grande lucertola". La caccia ai fossili era definitivamente iniziata. Tra i padri della paleontologia, Georges Cuvier fornì contributi fondamentali, anche se spetta all'anatomista e paleontologo inglese Richard Owen (1804-1892) il titolo di primo nel coniare il termine "dinosauro" nel 1842. Inoltre fu proprio lui a voler aprire ed allestire un museo di scienze naturali a Londra che aprirà nel 1833.

Molti da allora sono stati i progressi nella ricerca e nuove specie fossili sono state ritrovate in diverse aree del mondo, permettendo l'acquisizione di nuove conoscenze sui processi dell'evoluzione della vita sulla Terra.

La paleontologia nell'ambito delle Scienze[modifica | modifica wikitesto]

Paleontologi in procinto di studiare un fossile di Concavenator.

Una scienza storica[modifica | modifica wikitesto]

La paleontologia è una delle scienze storiche, insieme all'archeologia, alla geologia, alla biologia evolutiva, all'archeoastronomia, alla filologia e alla storia stessa.[4] Questo significa che essa descrive fenomeni del passato e ne ricostruisce le cause.[5] Come scienza storica si sviluppa su tre principali elementi: la descrizione del fenomeno del passato; lo sviluppo di una teoria generale sulle cause dei vari di tipi di cambiamento correlati al fenomeno; e infine l'applicazione di queste teorie per stabilire i fatti.[4]

Quando si tenta di spiegare i fenomeni passati, i paleontologi e gli altri scienziati storici spesso formulano una serie di ipotesi sulle cause e dopo ne ricercano la prova, o meglio, qualcosa che indichi che un'ipotesi è migliore delle altre. Qualche volta la prova confermante un'ipotesi viene scoperta per caso durante altre ricerche; è così avvenuto, ad esempio, per la scoperta di Luis Alvarez e Walter Alvarez di uno strato ricco di iridio al limite K-T, che sembrerebbe avvallare la spiegazione privilegiata dell'estinzione di massa del Cretaceo-Paleocene come prodotta da un impatto astronomico.[5]

Gli scienziati storici possono, oggi, anche seguire la via della sperimentazione: si usano esperimenti o simulazioni per tentare di ridurre il numero delle spiegazioni possibili su come un fenomeno del passato si sia verificato.[5]

Discipline della paleontologia[modifica | modifica wikitesto]

Con l'aumentare delle sue conoscenze, la paleontologia ha sviluppato diverse sotto-discipline specializzate.[6] La paleontologia tassonomica ha per scopo la classificazione degli organismi vissuti nel passato. La paleobiologia studia le caratteristiche e la fisiologia degli esseri vissuti nel passato combinando metodi e ricerche delle scienze naturali con quelli delle scienze della Terra. La paleozoologia studia i fossili animali e si suddivide in paleozoologia vertebrata, la quale si concentra sullo studio dei fossili dei vertebrati, e paleozoologia invertebrata, la quale lavora con i fossili degli invertebrati come molluschi, artropodi, anellidi e echinodermi. La paleobotanica si concentra sullo studio dei fossili delle piante, e include tradizionalmente anche lo studio di fossili di alghe e funghi. La palinologia, lo studio di pollini e spore prodotti da piante terrestri e protisti, è a cavallo tra paleontologia e botanica, in quanto si occupa sia di organismi viventi che di fossili. La micropaleontologia studia i fossili di piccole dimensioni, che possono essere osservati solo con il microscopio, senza badare al gruppo al quale appartengono.[7] Quest'ultima scienza ha subito un notevole sviluppo per le sue applicazioni pratiche nella ricerca di idrocarburi entro le rocce sedimentarie. La paleoicnologia studia le tracce fossili del movimento degli organismi passati, come le impronte di deambulazione lasciate in sedimenti antichi.

Invece di concentrarsi su organismi singoli, la paleoecologia esamina le interazioni tra organismi differenti come la loro posizione nella catena alimentare, e lo scambio a doppio senso tra gli organismi e il loro ambiente[8] – esamina, ad esempio, come lo sviluppo della fotosintesi ossigenica da parte dei batteri abbia enormemente incrementato la produttività e la diversità degli ecosistemi,[9] e come abbia causato l'ossigenazione dell'atmosfera che era un prerequisito per l'evoluzione delle cellule eucariote più complesse da cui tutti gli organismi pluricellulari si sono originati.[10] La paleoclimatologia, sebbene qualche volta venga considerata come una parte della paleoecologia,[7] si concentra di più sulla storia del clima della Terra e sui meccanismi che lo hanno modificato.[11] Tra questi meccanismi vi possono essere gli sviluppi evolutivi; ad esempio, la rapida espansione del Devoniano di piante sulla terraferma eliminò molta anidride carbonica dall'atmosfera, riducendo l'effetto serra e di conseguenza contribuendo a causare un'era glaciale durante il Carbonifero.[12]

La biostratigrafia, l'utilizzo di fossili per decifrare l'ordine cronologico in cui le rocce si sono formate, è molto utile sia per i paleontologi che per i geologi.[13] La biogeografia studia la distribuzione spaziale degli organismi nel passato geologico spiegando come la geografia della Terra si modifichi nel tempo;[14] quest'ultima disciplina è molto importante per valutare le ipotesi di ricostruzione delle posizioni delle placche tettoniche nel tempo.

Infine, la paleoantropologia (o paleontologia umana) studia i fossili degli ominidi, mentre la paletnologia studia prodotti, comportamenti e relazioni sociali umane durante la preistoria.

Connessioni con altre scienze[modifica | modifica wikitesto]

La paleontologia si trova al confine tra biologia e geologia; difatti essa si concentra sulla documentazione della vita passata, ma la sua principale risorsa di prove sono i fossili, che si trovano nelle rocce.[15] Per ragioni storiche, la paleontologia fa parte del dipartimento di scienze geologiche di molte università, poiché nel XIX secolo e all'inizio del XX i dipartimenti di geologia individuarono fondamentali prove per datare l'età delle rocce mentre i dipartimenti di biologia mostrarono minor interesse[non chiaro].[16]

La paleontologia ha anche qualche sovrapposizione con l'archeologia; quest'ultima lavora principalmente con oggetti prodotti da uomini e con resti umani, mentre i paleontologi sono interessati alle caratteristiche e all'evoluzione degli uomini come organismi. Quando si trovano ad affrontare indagini su tracce umane, gli archeologi e i paleontologi possono lavorare insieme; per esempio, i paleontologi possono identificare fossili di piante e animali nei pressi del sito archeologico, per scoprire che cosa mangiavano le persone che vivevano lì; oppure possono analizzare le condizioni climatiche presenti nel luogo quando esso era abitato dagli umani.[17]

I paleontologi, inoltre, usano spesso tecniche derivate da altre scienze, come biologia, ecologia, chimica, fisica e matematica.[18] Per esempio, i segni geochimici delle rocce possono aiutare a scoprire quando nacque per la prima volta la vita sulla Terra,[19] e l'analisi delle radiazioni degli isotopi del carbonio può aiutare ad identificare i cambiamenti climatici e anche a spiegare le maggiori mutazioni come l'estinzione di massa del Permiano-Triassico.[20] Una disciplina relativamente recente, la filogenesi molecolare, spesso aiuta utilizzando comparazioni di DNA e RNA di diversi organismi moderni per ricostruire “l'albero genealogico” evolutivo; è stata anche usata per datare i più importanti sviluppi evolutivi, sebbene questo approccio sia controverso a causa di dubbi riguardo l'affidabilità dell'orologio molecolare.[21] Vengono utilizzate anche avanzate tecniche ingegneristiche per tentare di scoprire il funzionamento degli organismi antichi; tecniche ingegneristiche sono state usate, per esempio, per scoprire quanto veloce potesse essere il tirannosauro o quanto potente fosse il suo morso.[22][23]

La paleoneurologia è una combinazione di paleontologia, biologia, e archeologia; si tratta di uno studio dei calchi endronici[non chiaro] di specie collegate all'uomo al fine di apprendere qualcosa sull'evoluzione del cervello umano.[24]

La paleontologia contribuisce anche all'esobiologia, la ricerca di possibili forme di vita su altri pianeti, sviluppando modelli di come la vita potrebbe essere nata e fornendo tecniche per individuare tracce di vita.[25]

I materiali dello studio[modifica | modifica wikitesto]

Gli organismi fossilizzati[modifica | modifica wikitesto]

Femore fossile di Argyrosaurus, grande dinosauro sul luogo del suo ritrovamento
Exquisite-kfind.png Lo stesso argomento in dettaglio: Fossile.

I fossili di organismi viventi forniscono abitualmente la maggiore quantità di prove. I tipi più comuni sono legname, ossa e conchiglie.[26] La fossilizzazione è un evento raro, e la maggior parte dei fossili viene distrutta dall'erosione o dal metamorfismo prima che possa essere osservata. Per cui i reperti fossili sono molto incompleti, in misura crescente per i periodi più lontani nel tempo.[27] Nonostante ciò, spesso è adeguata per illustrare gli schemi più ampi nella storia della vita. Ci sono anche pregiudizi sui reperti fossili, ad esempio diversi ambienti sono più favorevoli per la preservazione di tipologie differenti di organismi o parti di essi.[28] Inoltre, solo le parti di organismi che erano già mineralizzate sono di solito preservate, come ad esempio i gusci dei molluschi. Siccome molte specie animali sono invertebrate, esse si decompongono prima che possano fossilizzarsi. Come risulta, sebbene ci siano oltre 30 phyla di animali viventi, due terzi non sono mai stati ritrovati come fossili.[29]

Occasionalmente, ambienti particolari possono preservare tessuti molli. Questi lagerstätten permettono ai paleontologi di esaminare l'anatomia interna degli animali che in altri sedimenti si trovano soltanto sotto forma di gusci, spine, artigli, ecc. – se sono conservati interamente. Tuttavia, anche i lagerstätten forniscono una fotografia incompleta della vita di quello specifico periodo. La maggioranza degli organismi viventi a quell'epoca non compaiono perché i lagerstätten sono limitati a uno numero esiguo di ambienti ad esempio dove gli organismi invertebrati possono essere preservati molto rapidamente da eventi come i debris flow; anche se gli eventi eccezionali che causano un seppellimento repentino rendono difficile lo studio dei normali ambienti degli animali.[30] La scarsità dei reperti fossili comporta che gli organismi possano essere esistiti sia molto prima che molto dopo rispetto agli effettivi rinvenimenti dei fossili – ciò è conosciuto come effetto Signor-Lipps.[31]

Le tracce fossili[modifica | modifica wikitesto]

Exquisite-kfind.png Lo stesso argomento in dettaglio: Icnologia.

Le tracce fossili consistono principalmente in orme e tane, ma includono anche coproliti (escrementi fossili) e segni lasciati dai pasti.[26][32] Le tracce fossili (o icnofossili, da cui la disciplina icnologia, che si occupa dello studio delle tracce) sono particolarmente importanti perché rappresentano una fonte di dati che non si limita agli animali con parti dure facilmente fossilizzabili, ma rispecchia anche i vari comportamenti degli organismi, legati soprattutto all'ambiente di sedimentazione. Altresì molte tracce sono datate significativamente prima degli stessi fossili degli organismi che sono stati ritenuti in grado di produrle.[33] Sebbene una precisa attribuzione delle tracce fossili ai loro produttori sia generalmente impossibile, tuttavia le tracce fossili possono, per esempio, fornire la più precoce prova fisica dell'apparizione sulla Terra di animali abbastanza complessi (comparabili agli odierni lombrichi).[32]

Osservazioni geochimiche[modifica | modifica wikitesto]

Le osservazioni geochimiche possono servire a desumere il livello globale dell'attività biologica, oppure la parentela di un tale fossile. Per esempio le caratteristiche geochimiche delle rocce possono rivelare quando sorse per la prima volta la vita sulla Terra[19], inoltre possono fornire prove della presenza di cellule eucariote, di cui tutti gli organismi pluricellulari sono composti.[34] Le analisi delle radiazioni degli isotopi del carbonio possono aiutare a spiegare i principali mutamenti come l'estinzione di massa del Permiano-Triassico.[20]

Panoramica sulla storia evolutiva della Terra[modifica | modifica wikitesto]

Exquisite-kfind.png Lo stesso argomento in dettaglio: Evoluzione della vita.

La storia evolutiva della vita si estende indietro ad oltre 3 miliardi di anni fa, forse fino a 3,8 miliardi di anni fa. La Terra si formò circa 4,5 miliardi di anni fa (4.570.000.000 anni fa) e, dopo una collisione che formò la Luna avvenuta all'incirca 40 milioni di anni più tardi, si raffreddò abbastanza rapidamente permettendo la formazione di oceani e di un'atmosfera attorno a 4,4 miliardi di anni fa.[35] Tuttavia sulla Luna ci sono tracce evidenti di un intenso bombardamento tardivo avvenuto tra i 4 e i 3,8 miliardi di anni fa. Se, verosimilmente, un simile bombardamento colpì la Terra nello stesso periodo, l'atmosfera e gli oceani primitivi potrebbero essere stati spazzati via.[36] Il primo chiaro segno della vita sulla Terra è datato 3 miliardi di anni fa, anche se ci sono stati rapporti, spesso messi in discussione, di batteri fossili di 3,4 miliardi di anni fa e di prove geochimiche sulla presenza della vita 3,8 miliardi di anni fa.[19][37] Alcuni scienziati hanno proposto che la vita sulla Terra venne "seminata" da altrove,[38] ma molte ricerche si concentrano in spiegazioni diverse su come la vita possa essere nata indipendentemente sulla Terra.[39]

Per circa 2 miliardi di anni i tappeti microbici, colonie a più livelli di tipi differenti di batteri, furono la forma di vita dominante sulla Terra.[40] L'evoluzione della fotosintesi ossigenica permise loro di giocare il ruolo principale nell'ossigenazione dell'atmosfera[41] a partire da 2,4 miliardi di anni fa. Questo cambiamento nell'atmosfera aumentò la loro efficienza come nidi per l'evoluzione.[42] Mentre gli eucarioti, cellule con complesse strutture interne, potevano essere già stati presenti in precedenza, la loro evoluzione accelerò quando acquisirono la capacità di trasformare nel loro metabolismo l'ossigeno da veleno in potente fonte di energia. Questa innovazione può essere avvenuta con gli eucarioti primitivi che catturando batteri potenziati dall'ossigeno come endosimbionti li trasformarono in organuli chiamati mitocondri.[43] La prima prova accertata di eucarioti complessi con organuli come i mitocondri, è datata 1,85 miliardi di anni fa.[10] La vita pluricellulare è composta solo da cellule eucariote e la testimonianza più antica per essa è un gruppo di fossili ritrovati presso Franceville in Gabon di 2,1 miliardi di anni fa,[44] sebbene la specializzazione delle cellule per funzioni diverse apparve per la prima volta tra gli 1,4 miliardi di anni fa (un possibile fungo) e gli 1,2 miliardi di anni fa (una probabile alga rossa). La riproduzione sessuata potrebbe essere stata un prerequisito per la specializzazione delle cellule, poiché un organismo pluricellulare asessuato avrebbe potuto correre il rischio di essere inglobato da cellule anormali le quali mantenessero l'abilità di riprodursi.[45][46]

I più antichi animali conosciuti sono i Celenterati a partire da 580 milioni di anni fa, ma questi sono di aspetto così tanto moderno che gli animali più antichi devono essere già apparsi prima di allora.[47] I fossili dei primi animali sono rarissimi poiché non svilupparono parti dure che si potessero fossilizzare facilmente fino a circa 548 milioni di anni fa.[48] I più antichi animali bilateri di aspetto moderno apparvero nel primo Cambriano, insieme ad alcune “bizzarrie” che recavano piccole evidenti rassomiglianze con qualsiasi animale moderno. C'è un dibattito di lunga data tra chi sostiene che questa esplosione cambriana fu veramente un periodo molto rapido di sperimentazione evolutiva e chi sostiene che animali con fisionomie moderne iniziarono ad evolversi molto prima ma i fossili dei loro precursori non sono ancora stati trovati, oppure che quelle “bizzarrie” siano degli “zii” e “cugini” evoluzionali dei gruppi moderni.[49] I vertebrati rimasero un gruppo oscuro fino a quando il primo pesce con mascelle apparve nel tardo Ordoviciano.[50][51]

La diffusione della vita dall'acqua alla terraferma esigeva organismi che risolvessero numerosi problemi, compresi una protezione contro la siccità e una capacità di sostenere se stessi contro la forza di gravità.[52][53] La prova più antica di piante e d'invertebrati di terra si data indietro rispettivamente a circa 476 e a 490 milioni di anni fa.[53][54] Il ramo che produsse i vertebrati di terra si evolse in seguito ma con molta rapidità tra i 370 e i 360 milioni di anni fa;[55] scoperte recenti hanno ribaltato le prime idee sulla storia e sulle forze motrici dietro la loro evoluzione.[56] Le piante terrestri ebbero un così grande successo da causare una crisi ecologica nel tardo Devoniano, risoltasi soltanto con l'evoluzione e la diffusione dei funghi che poterono digerire il legno morto.[12]

Durante il periodo del Permiano i sinapsidi, compresi gli antenati dei mammiferi, furono gli animali terrestri dominanti,[57] ma l'estinzione di massa del Permiano-Triassico 251 milioni di anni fa arrivò molto vicina a cancellare tutte le forme di vita complesse.[58] Durante la lenta ripresa da questa catastrofe un gruppo in precedenza oscuro, gli arcosauri, divennero i più numerosi e vari vertebrati terrestri. Un gruppo di arcosauri, i dinosauri, furono i vertebrati di terra dominanti per il resto del Mesozoico,[59] e gli uccelli si evolsero da un gruppo dei dinosauri.[60] Durante questo tempo gli antenati dei mammiferi sopravvissero solo come piccoli insettivori, principalmente notturni, ma questo apparente ostacolo può aver accelerato lo sviluppo di tratti tipicamente mammiferi come l'endotermia e il pelo.[61] Dopo l'estinzione di massa del Cretaceo-Paleocene 65 milioni di anni fa che sterminò i dinosauri – gli uccelli rimasero gli unici superstiti dei dinosauri – i mammiferi aumentarono rapidamente in dimensioni e diversità, ed alcuni si diffusero anche per aria e per mare.[62][63][64]

Prove fossili indicano che le piante da fiore apparvero e si diversificarono rapidamente durante il Primo Cretaceo, tra i 130 e i 90 milioni di anni fa.[65] Si pensa che la loro rapida ascesa al predominio negli ecosistemi terrestri sia stata spinta dalla coevoluzione con gli insetti pronubi.[66] Gli insetti eusociali apparvero circa nello stesso periodo e, sebbene essi fossero solo per una piccolissima parte dall'albero genealogico degli insetti, adesso costituiscono oltre il 50% della massa totale di tutti gli insetti.[67]

Gli umani si evolsero da un ramo di primati di cui i primi fossili sono datati ad oltre 6 milioni di anni fa.[68] Benché i primi membri di questa discendenza possedessero un cervello della dimensione di uno scimpanzé, circa il 25% della grandezza di quello degli umani moderni, ci sono segni di un incremento costante nell'ampiezza della scatola cranica a partire da 3 milioni di anni fa.[69] Un dibattito di lunga data vede opposte le posizioni di chi sostiene che gli umani “moderni” siano discendenti di una piccola popolazione singola dell'Africa, la quale dopo migrò in tutto il resto del mondo meno di 200.000 anni fa e rimpiazzò le precedenti specie di ominidi, e chi invece sostiene che siano nati su scala mondiale allo stesso tempo come risultato di un'ibridazione.[70]

Estinzioni di massa[modifica | modifica wikitesto]

Exquisite-kfind.png Lo stesso argomento in dettaglio: Estinzione di massa.

La vita sulla Terra ha subito occasionali estinzioni di massa almeno fino da 542 milioni di anni fa. Nonostante siano delle disgrazie a suo tempo, le estinzioni di massa hanno talvolta accelerato l'evoluzione della vita sulla Terra. Quando il dominio di particolari nicchie ecologiche passa da un gruppo di organismi viventi ad un altro, raramente accade perché il nuovo gruppo dominante sia “superiore” al quello vecchio e di solito perché un'estinzione di massa ha eliminato il precedente gruppo dominante e aperto le porte ad un nuovo.[71][72]

I reperti fossili sembrano mostrare che il livello di estinzione stia rallentando, con l'aumento della distanza tra un'estinzione di massa e l'altra e con la decrescita del tasso medio d'occorrenza delle estinzioni. Comunque, non è certo che l'attuale tasso di estinzione non sia alterato, dato che entrambe queste osservazioni potrebbero essere spiegate in svariati modi:[73]

  • Gli oceani possono essere divenuti più ospitali alle forme di vita nel corso degli ultimi 500 milioni di anni e meno vulnerabili alle estinzioni di massa: l'ossigeno disciolto si diffuse maggiormente penetrando a più basse profondità; lo sviluppo della vita sulla terraferma ridusse la scarsità di nutrimento e dunque il rischio di eutrofizzazione ed eventi anossici; gli ecosistemi marini divennero più diversificati cosicché le catene alimentari fossero meno facilmente spezzabili.[74][75]
  • Ragionevolmente i fossili interamente completi sono rarissimi, la maggior parte degli organismi estinti sono rappresentati solo da fossili parziali, inoltre fossili integrali sono molto più rari nelle rocce più antiche. Perciò i paleontologi hanno erroneamente assegnato parti dello stesso organismo a generi animali differenti, i quali furono distinti solamente per poter concludere queste scoperte – la storia di Anomalocaris ne è un esempio.[76] Il rischio di questo errore è molto alto per i fossili più antichi perché questi spesso non hanno parti somigliati a nessun organismo vivente. Molti generi “superflui” sono composti da frammenti che non sono stati trovati nuovamente, e tali generi “superflui” sembrano essersi estinti molto rapidamente.[73]

La Biodiversità dei reperti fossili, che è

"il numero di generi viventi distinti in un dato momento; cioè, coloro i quali la prima comparsa sia precedente e i quali l'ultima apparizione sia posteriore a questo periodo"[77]

mostra un andamento differente: un abbastanza rapido aumento dai 542 ai 400 milioni di anni fa, un leggero declino dai 400 ai 200 milioni di anni fa, di cui la devastante estinzione di massa del Permiano-Triassico è un importante fattore, e un rapido incremento a partire da 200 milioni di anni fa fino ad oggi.[77]

Paleontologi celebri[modifica | modifica wikitesto]

Vedi una lista più dettagliata di paleontologi presenti su Wikipedia.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Laporte, L.F., What, after All, Is Paleontology? in PALAIOS, vol. 3, nº 5, ottobre 1988, p. 453, DOI:10.2307/3514718, JSTOR 3514718.
  2. ^ Una testimonianza è in Ippolito, Refutatio contra omnes haereses,
  3. ^ Strabone, Geografia, I, iii, §4
  4. ^ a b Laudan, R., What's so Special about the Past? in Nitecki, M.H., and Nitecki, D.V. (a cura di), History and Evolution, SUNY Press, 1992, p. 58, ISBN 0-7914-1211-3. URL consultato il 7 febbraio 2010.
  5. ^ a b c Cleland, C.E., Methodological and Epistemic Differences between Historical Science and Experimental Science (PDF) in Philosophy of Science, vol. 69, nº 3, settembre 2002, pp. 474–496, DOI:10.1086/342453. URL consultato il 17 settembre 2008.
  6. ^ Plotnick, R.E., A Somewhat Fuzzy Snapshot of Employment in Paleontology in the United States in Palaeontologia Electronica, vol. 11, nº 1, Coquina Press, ISSN 1094-8074. URL consultato il 17 settembre 2008.
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