Post n. 43
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I
continenti del Cambriano hanno avuto origine dalla frattura del supercontinente
Rodinia 550 milioni di anni fa. Quando ebbero origine gli animali, i continenti
erano ormai ben distinti e avevano dato origine ad una grande superfice di mari
a bassi fondali dove gli animali hanno potuto prosperare. Ma i continenti,
formatisi al polo sud, non rimasero fermi, continuarono a migrare e circa 300
milioni di anni dopo si riunirono, ma stavolta al polo nord dando origine ad un
nuovo supercontinente: il Pangea.
È
evidente che il movimento dei continenti deve aver determinato sia localmente
che globalmente cambiamenti climatici considerevoli alle quali la vita ha
dovuto adattarsi. Non abbiamo molte prove di questi cambiamenti, ma attraverso fossili e sedimenti possiamo tracciare la drammatica storia degli organismi viventi di
questi ultimi 500 milioni di anni e della loro l’evoluzione che ha portato fino
a noi.
E
allora, immaginate di tornare indietro nel tempo e di osservare la terra di 500
milioni di anni fa. Vedreste oceani che pullulavano di vita: organismi
unicellulari di ogni tipo, animali con corpo molle e altri con gusci e corazze
tutti di svariati aspetti e grandezze, e alghe anche di enormi dimensioni. Per
contro i continenti erano terre desolate, arse al sole e rese inabitabili dai
raggi ultravioletti. Ma tra 500 e 450 milioni di anni fa inizia un radicale
cambiamento. Forse dovuto ad un’onda anomala o ad un repentino abbassamento dei
mari, alcune alghe rimasero intrappolate nelle scogliere. Per loro fortuna in
quel periodo l’aumento dell’ossigeno nell’atmosfera e la conseguente formazione
di ozono impediva ai raggi ultravioletti di raggiungere il suolo e di
distruggerle. Queste alghe si adattarono all’ambiente e nell’arco di qualche
decine milioni di anni, di mutazione in mutazione, attraverso un progressivo
adattamento, diedero origine prima funghi e muschi. È un fossile di fungo,
chiamato Tortotubus, datato 442
milioni di anni fa, la testimonianza più antica di organismi vissuti sulla
terraferma, (“Agli albori della vita sulla terraferma” Scientific American 2016
Will Dunham). Secondo uno studio dell’università di Cardiff e pubblicato sulla
rivista Geology intorno a 430 milioni di anni fa le piante avevano un’altezza di
pochi centimetri. Funghi e muschi si estesero sempre più verso l’interno dei
continenti dando origine agli antenati delle felci. Questi enormi tappeti verdi,
che si riproducevano attraverso la produzione di spore, per nutrirsi
succhiavano continuamente la CO2 dall’atmosfera diminuendo l’effetto
serra. Come abbiamo scritto nel precedente articolo l’alterazione del ciclo del
carbonio diede origine a periodi di glaciazioni che portarono all’estinzione
del 60% degli organismi viventi, la prima
estinzione di massa, l’estinzione dell’Ordoviciano. Ma con la lenta
emissione di CO2 da parte del vulcanesimo, l’armata verde non si
ferma e con la comparsa di piante con fusto e foglie, nell’arco di 200 milioni
di anni, tutti i continenti furono invasi da foreste. I fossili di queste
enormi foreste diede origine a quel periodo che i geologi chiamano Carbonifero,
che va da 360milioni di anni fa a 290 milioni di anni fa quando inizia il
Permiano.
Intanto che i vegetali avanzavano nella terraferma, gli animali marini, sopravvissuti all’estinzione dell’Ordoviciano, iniziarono a cogliere l’opportunità di nuove fonti di cibo sulla terraferma e iniziarono, attraverso mutazioni, ad adattarsi all’ambiente terrestre. Comparvero inizialmente insetti e pesci anfibi, che vivevano in prossimità di acquitrini, capaci di respirare sia in sott’acqua che all’aria. I pesci vertebrati, hanno dovuto attendere 100 milioni di anni circa prima che trasformassero le pinne in zampe. Risale infatti a 395 milioni di anni fa un fossile scoperto in Cina che ne testimonia tale transizione evolutiva.
Intorno
a 375 milioni di anni fa gli organismi viventi subirono una decimazione
dell’80%, la seconda estinzione di massa,
l’estinzione del Devoniano. Secondo alcuni ricercatori l’estinzione avvenne
nell’arco di 3 milioni di anni e non se ne conoscono le cause. Secondo altri
ricercatori l’estinzione avvenne nell’arco di 50 milioni di anni. In
quest’ultimo caso non si tratterebbe di una vera estinzione di massa ma di una
diminuzione della biodiversità.
Il
pianeta mantenne per un periodo oltre 100 milioni di anni un certo equilibrio
geologico e climatico, ma intorno alla fine del Permiano, 250 milioni di anni
fa, avvenne la più grave decimazione di specie della storia terrestre, la terza estinzione di massa, l’estinzione
del Permiano. Douglas H. Hervin in “La madre di tutte le estinzioni”, Le
Scienze 1996, mette in evidenza come nell’arco di un milione di anni si siano
estinti il 90 per cento di tutte le specie presenti negli oceani, i due terzi
delle famiglie di rettili e anfibi e il 30 per cento degli insetti. Analizzando
i dati del chimismo degli oceani di quell’epoca, i fossili e la crosta
terrestre risalente a quell’epoca Erwin suppone che l’estinzione del Permiano fu provocata da una serie di concause: l’aggregazione
dei continenti che formarono un solo supercontinente, il Pangea, con la
conseguente scomparsa di bassi fondali occupate da comunità di mare poco
profondo; un abbassamento del livello del mare, probabilmente dovuto
all’allargamento dei bacini oceanici, che ha distrutto gli habitat in
prossimità della costa e destabilizzato il clima; una intensa attività
vulcanica che, iniziata 255 milioni di anni fa, si protrasse per alcuni milioni
di anni e che raffreddò inizialmente la terra ma condusse, sul lungo termine,
ad un riscaldamento del pianeta e alla distruzione dello scudo di ozono; infine centinaia di migliaia di anni più
tardi il livello del mare risalì nuovamente, invadendo gli Habitat vicini e distruggendo
le comunità costiere.
Ma
intanto cambiamenti biologici straordinari erano in corso tra gli organismi
viventi. Come riporta il biochimico e Premio Nobel Christian de Duve in
“Polvere vitale”, alla sfida ambientale determinata dal disastro del Permiano
la vita con appropriati adattamenti trasformò il disastro in successo. Già
durante il Permiano alcune piante per riprodursi iniziano a produrre semi che
possono germogliare ovunque, mentre le spore hanno bisogno di ambienti umidi.
Nello stesso periodo tra gli anfibi la femmina attraverso mutazioni fu la
protagonista del futuro;
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| ovocellule |
anziché
liberare le ovocellule e lasciarli sviluppare nell’acqua li racchiuse al suo
interno in un contenitore pieno di liquido: appare l’uovo. E fu l’uovo che
permise più tardi agli animali di affrancarsi definitivamente dall’acqua e
conquistare i continenti. Era cominciata la riproduzione terrestre, era nato il
primo rettile. Questi organismi, praticamente insignificanti durante il Permiano
uscirono vincitori dopo la catastrofe e 250 milioni di anni fa iniziarono la
conquista delle terre emerse. I principali sopravvissuti di questi rettili sono
serpenti e tartarughe, ma i più famosi e spettacolari furono i dinosauri.
Ma
anche se da un punto di vista biologico quasi tutto era pronto, la comparsa dei
dinosauri ha dovuto attendere ancora altri 50milioni di anni poiché un’altra
catastrofe attendeva il pianeta. Intorno a 200 milioni di anni fa, prima
dell’avvento dei Dinosauri, i reperti fossili ci parlano di una quarta estinzione di massa, l’estinzione
del Triassico che si portò via oltre il 50% degli organismi viventi. Anche
su questa estinzione non abbiamo ancora certezze.
Secondo
uno studio della Ruthger University, come riportato in “L’alba dei dinosauri
sotto i meteoriti”, Le Scienze 2002 che riprende un articolo di Kent e altri, Ascent of Dinosaurs Linked to an Iridium
anomaly at the Triassic-Jurassic Boundary. Science, 17 maggio 2002, è
possibile ipotizzare che la causa dell’estinzione del Triassico, che ha aperto
la strada al regno dei Dinosauri, sia stata la collisione della Terra con un
asteroide. Come ha spiegato Dennis V. Kent, docente di Geologia, in 70 siti sedimentari del
Nord America,risalenti a quel periodo, è stata osservata una concentrazione di Iridio di sicura provenienza
spaziale che supera i valori medi del nostro pianeta. L’iridio come vedremo più
avanti è un marcatore cronologico
Charles
Choi, Le Scienze 2012 “Un impatto di asteroide segnò anche l’inizio del regno
die dinosauri” (Scienticamerican.com 2012),
riporta come alcuni ricercatori hanno individuato un cratere di impatto di circa
40 km di diametro di un asteroide caduto in quel periodo a Rochechouart in
Francia, che avrebbe prodotto un drastico cambiamento climatico provocandone
l’estinzione. Ma secondo un gruppo di ricercatori, su Science on line che
riprende un articolo di Science express
2013, il cambiamento climatico sarebbe stato prodotto da apocalittiche eruzioni
vulcaniche che portarono alla frantumazione del supercontinente Pangea.
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| Lescienze.it |
Il
primo fossile di Dinosauro risale a 193 milioni di anni fa. I dinosauri
rimasero dominatori incontrastati dei continenti fino a 65 milioni di anni fa
quando improvvisamente scomparvero, e con loro oltre il 50% degli organismi
viventi, la quinta estinzione di massa,
l’estinzione di fine Cretaceo. I dinosauri furono animali che affascinano
ancora genti di tutte le età e su di loro sono stati scritti tantissimi libri e
un numero sterminato di articoli scientifici e divulgativi. Negli ultimi 50
anni ciò che ha interessato di più i ricercatori e appassionato cittadini
comuni è stata la causa della loro scomparsa.
All’inizio
degli anni 90 del secolo scorso non era ancora chiara la causa della scomparsa
dei Dinosauri perché in quel periodo si verificarono due eventi catastrofici:
la caduta di un meteorite e una eruzione vulcanica che si protrasse per
centinaia di migliaia di anni. Poiché a quell’epoca le due ipotesi erano
teoricamente accettabili, la controversia, inizialmente, si è spostato sui
tempi.
Come
scrive Vincent E. Courtillot in “Un’eruzione vulcanica” Le Scienze 1990 «Dati di nuova acquisizione fanno ritenere che
l’estinzione di massa si avvenuta in decine e forse centinaia di miglia di
anni. Una tale durata corrisponde bene ad un periodo di violente eruzioni
vulcaniche avvenute in India, che hanno dato origine alla formazione dei trappi
del Delcan, appunto all’epoca dell’estinzione di massa».
Sempre in Le
Scienze 1990 Walter Alvarez e Frank Asaro in “Un impatto extraterrestre”
sostenevano, come si deduce dal titolo, una seconda ipotesi. Questa ipotesi è
basata sulla concentrazione di Iridio in alcuni sedimenti. L’Iridio si trova in meteoriti ed asteroidi,
gli stessi corpi che hanno dato origine ai pianeti. Durante la sua formazione
la terra era completamente fusa. Quando la terra si è raffreddata l’Iridio è
sprofondato nel nucleo assieme al ferro. La concentrazione di Iridio sulla
superfice del nostro pianeta è quindi molto bassa. Negli anni settanta Alvarez
ha esaminato un sottile strato di sedimenti, datati 65 milioni di anni o limite
KT (il limite tra Cretaceo e Triassico), in Italia a Gubbio dove è stato
trovato una concentrazione almeno 300 volte maggiore di quello che si trova
mediamente sulla superfice terrestre. E gli autori scrivono: «Più di 100
scienziati in 21 laboratori hanno trovato negli strati corrispondenti al limite
KT livelli di Iridio anormalmente alti in circa 95 località sparse in tutto il
mondo. […] L’anomalia dell’iridio si spiega bene con l’ipotesi dell’impatto […]
Un asteroide di 10 Km che si muovesse a più di 10 km al secondo provocherebbe
nell’atmosfera un enorme vuoto d’aria.
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| La fuga |
All’impatto con
il suolo l’energia cinetica dell’asteroide si trasformerebbe in calore in una
esplosione non nucleare 10 000 volte più potente di quella che potrebbe
provocare l’intero arsenale mondiale di armi nucleari. […] Altri considerano il
vulcanismo tra i principali indiziati. […] le eruzioni devono essere avvenute
in almeno 500 000 anni. Perciò gran parte degli studiosi non ha considerato il
vulcanismo un serio “indiziato” dello sterminio, che con ogni probabilità
avvenne in 1000 anni o meno». Poiché un impatto di un asteroide di 10 km
avrebbe provocato un cratere di circa 150 km di diametro, il problema si è
spostato: dov’è il cratere?
A quell’epoca
l’unico cratere di grandi dimensioni noto era quello di Manson in Iowa ma aveva
un diametro di 32 Km, troppo piccolo. Verso la fine degli anni 90 del secolo
scorso, dopo alcuni indizi affiorati nei decenni precedenti venne scoperto un
cratere di 180 km di diametro a Chicxulub nella penisola dello Yucatan in
Mexico. I depositi residui in prossimità del cratere sono stati datati
all’epoca della scomparsa dei dinosauri. Per la maggior parte degli scienziati
la questione sembra quindi chiusa: fu l’impatto di un asteroide con la terra a
causare l’estinzione dei dinosauri che avvenne, secondo le ultime ricerche
della paleontologa Pincelli Hull, nell’arco di poche centinaia di anni, ma il
vulcanesimo responsabile dei trappi di Delcan contribuì all’estinzione di massa
del Cretaceo per almeno altri 200000 anni. Infine, se dovesse essere in futuro
confermata l’ipotesi di Dennis Kent che fu l’impatto con un asteroide a causare
l’estinzione del Triassico che aprì la strada ai dinosauri, che dire, lo spazio
fa e lo spazio disfà e come scrivono Alvarez e Asaro, la selezione naturale non
è il solo fattore trainante dell’evoluzione, ma ci vuole anche tanta fortuna. E
noi, che siamo venuti fuori dopo l’ultimo impatto, speriamo che la storia non
si ripeta.
È
probabile che i dinosauri fossero animali a sangue freddo come gli odierni
rettili, ma almeno un loro ramo doveva essere a sangue caldo, riusciva cioè a
controllare la temperatura corporea tra i 36-38°C. In pieno regno dei dinosauri
nuove mutazioni, di cui fu protagonista ancora la femmina, crearono il seme di
una nuova rivoluzione biologica. Come riporta ancora Christian de Duve, le
femmine del ramo dei dinosauri a sangue caldo, per proteggere l’uovo dai
predatori, per la sopravvivenza e la propagazione della specie, iniziarono a custodire
l’uovo all’interno del proprio corpo fino alla schiusa e successivamente
dotarsi di ghiandole epidermiche per la nutrizione dei piccoli: compaiono le
ghiandole mammarie, appaiono i mammiferi.
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| Lescienze.it |
I
mammiferi furono praticamente irrilevanti durante il dominio dei dinosauri,
raggiungevano al massimo le dimensioni di un coniglio, ma alla caduta dei
dominatori essi sopravvissero conquistando le terre emerse.
Il resto è storia.
Giovanni Occhipinti
Il prossimo e ultimo articolo sull'argomento verrà
pubblicato alla fine di Maggio
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