Figura tratta da
99%APE.
Qui Darwin è
ritratto, da uno
dei tanti critici
delle sue teorie,
sotto le
sembianze di un
uomo-scimmia
(the APE_MAN)
in una rivista
Seconda parte
Fossili ed evoluzione
Zaccaria Lamkoutar classe 3A cucina
istituto alberghiero
Porto Sant’Elpidio – ISITPS
Tutor prof. Stroppa Pierluigi
Obiettivi
- Dimostrare la relazione tra l’aumento
dell’ossigeno e l’esplosione della vita;
- Dimostrare la convergenza evolutiva tra
organismi diversi tra loro;
- Utilizzare la teoria dell’attualismo per
descrivere gli organismi vissuti nel passato;
- Conoscere la teoria del catastrofismo di
Cuvier;
Metodologia
• Osservazione e descrizione dei fossili del
Jurassic park marino dell’Appennino.
• Escursione guidata nella gola di Frasassi.
• Visita al museo speleo-paleontologico di
Genga.
• Video riprese dimostranti la presenza di
microrganismi in rocce risalenti a 200 milioni
di anni fa.
Mezzi e strumenti
•
•
•
•
•
•
Libri di testo
Riviste scientifiche
Laboratorio scientifico con collezioni paleontologiche
Reperti raccolti nell’Appennino
Personal computer e videoproiettore
Microfono e macchina fotografica digitale adibita
anche alle riprese
• Lavagne d’ardesia, magnetica e luminosa
• Modelli
• Cartelloni e poster
Ossigeno ed evoluzione della vita
4
5
3
2
1
Figura tratta da 99%APE. L’atmosfera terrestre inizialmente non aveva ossigeno. Questo sé poi
comparso ed aumentato nel corso del tempo, determinando l’evoluzione della vita.
Ossigeno ed evoluzione della vita
4
3
2
1
Figura tratta da 99%APE. L’atmosfera terrestre
inizialmente non aveva ossigeno. Questo è poi
comparso ed aumentato nel corso del tempo,
determinando l’evoluzione della vita.
5
La figura a lato farà da filo
conduttore a questa
presentazione.
Viaggeremo nel tempo, da
3,5 miliardi a 65 milioni di
anni fa, per osservare
l’evoluzione della vita, prima
sul pianeta terra e poi nella
nostra regione
Vedremo che essa è
intimamente legata alla
presenza di ossigeno
nell’atmosfera
1
3,5 miliardi di anni fa: Le alghe azzurre (cianobatteri)
Figura tratta da Lupia-Palmieri
L’aumento dell’ossigeno
inizialmente sul pianeta è stato
dovuto all’azione dei cianobatteri
(alghe fotosintetiche procariote)
iniziata circa 3,5 miliardi di anni fa.
Durante il giorno nel tappeto
algale sottili filamenti crescono
verso l’alto intrappolando granuli
di sedimento di varia origine
(frammenti di gusci, granelli di
sabbia e così via).
Le bollicine bianche indicano la
liberazione di ossigeno durante la
fotosintesi.
1
Figura tratta da Lupia-Palmieri
Fossili di stromatoliti
Ogni colonna a lato è costituita da
lamine di sedimenti formate
giorno dopo giorno col
meccanismo descritto
precedentemente.
L’esemplare a fianco (Da LupiaPalmieri) proviene dall’Australia
settentrionale e la sua età è di 800
milioni di anni.
1
• N.B. i cianobatteri delle
stromatoliti dovevano vivere in
mari poco profondi, nella
cosiddetta “zona fotica”, per essere
raggiunti dai raggi solari e poter
effettuare la fotosintesi clorofilliana
Le stromatoliti
Figura tratta da 99%APE. La stromatolite fossile ha un’età da 2 a
2,5 miliardi di anni e proviene da una roccia siberiana.
• Le prime stromatoliti
comparvero circa 3,5
miliardi di anni fa nei
mari. Ciò comportò
una estinzione nei
mari degli organismi
anaerobi, capaci di
chemiosintesi e di
fermentazione, per i
quali l’ossigeno era
considerata una
sostanza nociva.
1
I BIF
Figura tratta da Lupia-Palmieri
• Alcuni batteri, come i cianobatteri,
riuscirono a convivere con l’ossigeno.
• L’abbondanza di ossigeno ha lasciato
nei fossili marini alcune tracce.
• I giacimenti di ferro a bande (BIF =
Banded Iron Formation) si sono
formati nel proterozoico e sono di
origine sedimentaria, per
precipitazione in un mare poco
profondo.
• Nella foto ci sono bande grigie di
minerale ferrifero (ematite o
magnetite) alternate a livelli di selce di
colore rossastro. Il campione proviene
da una miniera del Michigan (U.S.A.).
Da Lupia-Palmieri.
2
Ossigeno anche nell’atmosfera
• Circa 2 miliardi di anni fa si formarono sul continente i RED
BEDS, strati rossi, indice della presenza di ossigeno nell’atmosfera.
• Alla fine del Precambriano la concentrazione di ossigeno era
pari al 10% di quella attuale ed era in rapido aumento.
• Contemporaneamente nell’alta atmosfera cominciò a formarsi lo
strato di ozono che serve da schermo alla superficie del pianeta
dalle radiazioni UV, spianando la strada allo sviluppo della vita
anche sulle terre emerse.
• Curiosità: forse le alghe azzurre si
ricoprivano di sedimenti per
ripararsi dall’azione dannosa dei
raggi U.V. (ancora non c’era la
fascia dell’ozono)?
Figura
tratta da
99%APE
2
Sviluppo della cellula eucariota
• L’argomento è trattato in un’altra presentazione
(fenomeni di endosimbiosi)
• È comunque interessante notare che l’aumento
dell’ossigeno ha determinato un progresso notevole
nell’evoluzione della vita:
• dalla cellula procariota
• si è passati a una
cellula eucariota
• con un aumento nelle dimensioni da 100 a 1000
volte di più!
3
Il passo successivo nell’evoluzione fu la
comparsa dei primi organismi pluricellulari
• Il primo tentativo lo si
vede nella famosa
comunità biologica di
Ediacara (nei pressi di
Adelaide, Australia), tra
630 e 570 milioni di
anni fa. Fu questo il
primo tentativo..
Figura tratta da Lupia-Palmieri. Si vedono,
tra gli altri, organismi simili a meduse.
3
Il secondo tentativo ebbe maggior
successo: l’esplosione della vita
• Il secondo tentativo,
circa 530 milioni di anni
fa, è rappresentato
dalla fauna di Burgess
(Canada), dove si
osservano spugne,
artropodi, vermi,
molluschi, meduse…
Figura tratta da Lupia-Palmieri. Si vedono,
tra gli altri, organismi simili a meduse.
4
Le trilobiti
• Le trilobiti furono tra i dominatori dei mari dell’era primaria o
paleozoica.
• Si estinsero 250 milioni di anni fa, probabilmente a causa della
caduta di un meteorite.
• Dal grafico iniziale si può osservare una diminuzione di ossigeno
proprio 250 milioni di anni fa!
5
Gli abitanti del Jurassic Park marino
Io sono un
Crinoide o
“giglio di mare”
Salve, sono
l’Ittiosauro
“Marta”…
Io sono un
Riccio di mare
Io sono un
Corallo
disegni CENF
5
L’ambiente di vita degli organismi del Jurassic park
marino dell’Appennino
• Questa è un’istantanea delle forme di vita presenti nel
mare della Tetide
5
L’evoluzione della Pangea
La scala dei tempi
Avvenimenti geologici
Eone Era Periodo
F
A
N
E
R
O
Z
O
I
C
O
Limite K-T
M
E
S
O
Z
O
I
C
O
65 maf
Cretacico
140 maf
Giurassico
Intensa attività vulcanica
Inizio orogenesi alpinohimalyana
Separazione AustraliaAntartide
Apertura dell’Atlantico
meridionale
250 maf
Estinzione di dinosauri,
ammoniti e belemniti
Sviluppo delle
angiosperme
Nascono le prime specie di uccelli e
Apertura dell’Atlantico
centrale e dell’Oceano LigurePiemontese
Formazione di alti e bassi
strutturali
210 maf
Triassico
Evoluzione della vita
Sviluppo dei mammiferi
Frammentazione iniziale della
Pangea: formazione di alti e
bassi strutturali.
si sviluppano i dinosauri.
Nel mar della Tetide vivevano
ammoniti, bivalvi, brachiopodi,
coralli, gasteropodi, crinoidi,
bivalvi, echinidi e il gigantesco
Ittiosauro.
I primi mammiferi e i
primi dinosauri
Estinzione dei trilobiti
5
Le stromatoliti “marchigiane”
Le stromatoliti sono presenti come strutture
tabulari nella formazione rocciosa del
calcare massiccio, per esempio nei pressi
della Gola di Frasassi (vedere foto a lato).
Sono i resti fossili di alghe procarioti
fotosintetiche “incrostanti”.
Il fatto che nel Giurassico si ricoprissero ancora
di carbonato di calcio (come quelle
precambriane) potrebbe significare che il
carattere vantaggioso (per la protezione dai
raggi u.v.) acquisito miliardi di anni fa sia poi
rimasto invariato nel DNA del microrganismo,
apportando ancora dei vantaggi (per esempio
l’accrescimento in verticale o la protezione da
predatori).
Foto CENF. Stromatoliti giurassiche nei sedimenti
del calcare massiccio, Gola di Frasassi
Alghe giurassiche marchigiane
L’alunno osserva le stromatoliti giurassiche nei sedimenti del calcare
massiccio, lungo il sentiero della Beata Vergine (Gola di Frasassi).
Le stromatoliti ritrovate
nelle Marche sono del
periodo giurassico, 200
milioni di anni fa. La
roccia in cui sono state
rinvenute, il calcare
massiccio, indica un
ambiente di formazione
di tipo tropicale (come
quello odierno delle isole
Bahamas)
Spunti di “Attualismo”: Le
stromatoliti e la Shark Bay
Si pensava che le stromatoliti
fossero scomparse. Invece sono
state recentemente scoperte in
Australia, nella Baia degli squali,
ancora viventi (foto a lato).
Si può pensare che quelle
ritrovate nelle Marche, risalenti al
periodo giurassico ( 200 milioni di
anni fa), siano vissute in un
ambiente simile a quello odierno
dell’Australia!
5
Le oncoliti
Le oncoliti sono delle strutture
globulari presenti nella
formazione rocciosa delle rocce
calcaree risalenti al mesozoico.
Le oncoliti, differiscono dalle
stromatoliti solo per la forma.
Anche quelle della foto sono presenti
in un affioramento roccioso lungo il
sentiero della Beata Vergine di
Frasassi, nell’omonima Gola.
5
Le ammoniti
Il nome di questo animale
preistorico deriva dal nome
del dio Giove Ammone,
raffigurato con delle forme
spiralate dal momento in
cui il dio Bacco lo incontrò
in una visione in cui
appariva nelle sembianze di
un ariete.
5
Perché gli ittiosauri non ci sono più?
• Gli ittiosauri sono rettili marini che vivevano fino a
qualche centinaio di metri di profondità.
Probabilmente si sono estinti perché gli squali erano
più efficienti di loro nel reperire il cibo.
L’ittiosauro e il delfino: un esempio
di evoluzione convergente
Confronto tra l’orientazione delle pinne caudali di delfino e di ittiosauro.
Il delfino nuota muovendo la pinna caudale sul piano verticale, mentre
l’ittiosauro muoveva la pinna caudale sul piano orizzontale.
Perché l’ittiosauro si estinse?
• Visse nel Giurassico e si estinse prima della
grande estinzione avvenuta 65 milioni di anni
fa. Perché?
• Perché probabilmente lo squalo era un
concorrente troppo forte per lui nel procurarsi
il cibo!
L’estinzione degli ittiosauri
Denti di squalo messi in confronto con un coltello
Museo di Storia Naturale, Vienna
Frasassi: ieri e oggi a confronto
Frasassi: 150 milioni di anni fa
Frasassi: oggi.
L’estinzione di 65 milioni di anni fa
• 65 milioni di anni fa un meteorite
colpì la Terra sollevando una
grande nube di polvere nella
biosfera.
• La vegetazione sparì, i dinosauri
erbivori scomparvero e così anche
le specie predatrici fecero la stessa
fine.
• Il luogo dell’impatto del meteorite
fu chiamato Chicxulub Crater,
situato nella penisola dello
Yucatan, in Messico.
Le cause dell’estinzione
Le cause dell’estinzione delle specie dei dinosauri, delle
ammoniti, delle belemniti e gli altri animali non più
presenti sulla faccia della terra sono:
a) Caduta di un meteorite
b) Attività vulcanica prolungata
c) Raffreddamento globale dovuto alla tettonica
delle placche che si mossero verso nord
(esempio: distacco dell’Australia dall’Antartide
e l’attaccamento dell’India al continente)
Le ammoniti erano già in crisi?
Sembra che prima della loro estinzione, la
conchiglia delle ammoniti si stesse srotolando,
come se il loro processo evolutivo fosse
diventato “regressivo”
•
Ammonite del Cretacico, poco prima della
loro estinzione. Si vede che la conchiglia si sta
svolgendo. Foto da Museo di Storia Naturale,
Londra
•
Estratto dalla scala di tempi che mostra il
percorso evolutivo delle ammoniti. Da APE 99%.
CONCLUSIONI
• La molecola dell’ossigeno ha svolto un ruolo
determinante nell’evoluzione della vita
• La teoria dell’attualismo ci può aiutare
nell’ipotizzare le modalità di vita degli
organismi vissuti nel passato (le ammoniti
come i Nautilus..)
• Nel passato sono avvenute delle estinzioni che
hanno influito profondamente nell’evoluzione
della vita…se 65 milioni di anni fa il meteorite
non fosse caduto noi oggi non saremmo qui!
Bibliografia
Venturi F., Rossi S.
Subasio, origine e vicende di un monte appenninico. (2003)
Bell R.
Yorkshire, a journey through time. (1996)
Silvertown J. Et alii
99% ape, how evolution adds up. (2008)
Lupia Palmieri E. Parotto
Il globo terrestre e la sua evoluzione. (2000)
Stroppa P. Pistola E.
Quaderni della rete C.E.A. della Provincia di Ancona. (2000)
De Marinis G. Nicosia U.
L’ittiosauro di Genga (2000).