PALEONTOLOGIA
È la disciplina che studia i fossili, si occupa anche della loro identificazione e classificazione. Questo ambito, noto come paleontologia sistematica, è strettamente collegato alla zoologia e alla botanica sistematiche, poiché gli organismi attuali derivano da forme vissute nel passato. Da qui nasce l’esigenza di includere, per quanto possibile, fossili e organismi viventi all’interno dello stesso sistema di nomenclatura.
Talvolta però i resti fossili non sono attribuibili ad alcun organismo conosciuto e, in questi casi, la classificazione viene effettuata esclusivamente sulla base delle caratteristiche morfologiche osservabili nel fossile.
ASPETTI GENERALI
Tra le questioni più complesse che l’essere umano continua ad affrontare figurano quelle relative all’origine e all’evoluzione della vita sul nostro pianeta. La presenza dell’uomo sulla Terra risale a qualche centinaio di migliaia di anni, mentre l’interesse verso tali interrogativi si è sviluppato solo da poche migliaia di anni. Al contrario, le più antiche tracce di vita, rinvenute in Australia, datano a circa 3,5 miliardi di anni fa. Per studiare questi fenomeni è quindi necessario fare riferimento agli unici elementi che, seppur in modo incompleto, consentono di ricostruire l’evoluzione biologica terrestre: i fossili.
I fossili sono i resti di organismi vissuti in epoche e ambienti diversi della storia della Terra, conservatisi grazie a particolari condizioni favorevoli e a complessi processi chimico-fisici. Non si tratta soltanto di gusci o parti scheletriche, ma anche delle tracce che gli organismi hanno lasciato nell’ambiente in cui vivevano.
Poiché la fossilizzazione è un evento raro, non tutti gli esseri viventi hanno potuto lasciare testimonianze della propria esistenza: ciò comporta una prima selezione tra gli organismi di cui possiamo avere conoscenza attraverso i fossili. Inoltre, tra l’inizio del processo di fossilizzazione e il ritrovamento del fossile trascorre spesso un lunghissimo intervallo di tempo, durante il quale le rocce che lo contengono possono subire deformazioni, fratture o metamorfismo. Questi fenomeni possono talvolta alterare o distruggere i fossili, rendendoli difficili da riconoscere e quindi inutilizzabili ai fini dello studio.
Per essere considerato tale, un fossile deve essere determinabile, cioè riconoscibile nei suoi caratteri fondamentali, così da poter essere inserito in un sistema di classificazione. In alcuni casi, anche il ritrovamento di singole parti di un organismo, come foglie, semi o denti, è sufficiente per consentirne una corretta collocazione sistematica.
FOSSILIZZAZIONE
In condizioni normali, gli organismi morti vengono rapidamente distrutti dall’azione di agenti fisici e chimici oppure da altri organismi che si nutrono di materia organica in decomposizione. Anche le parti più dure possono essere in breve tempo disgregate, fratturate o dissolte.
Affinché un organismo possa conservarsi, almeno parzialmente, è quindi necessario che venga rapidamente sottratto a questi fattori di distruzione. Ciò avviene quasi esclusivamente attraverso il suo seppellimento all’interno di un sedimento, che lo protegge e ne favorisce il processo di fossilizzazione.
Solo a questo punto ha inizio il vero e proprio processo di fossilizzazione, durante il quale il resto organico raggiunge un equilibrio con l’ambiente che lo ingloba, prima sedimento e poi roccia.
La formazione di fossili è più probabile negli organismi dotati di parti dure — come legno, gusci o esoscheletri ed endoscheletri — già mineralizzate e quindi più resistenti. Tuttavia, anche queste strutture raramente si conservano inalterate: nel corso della storia geologica possono intervenire processi chimici, anche dopo la trasformazione del sedimento in roccia.
La maggior parte dei fossili si forma in ambienti marini o, più in generale, acquatici. In questi contesti, infatti, la sedimentazione è generalmente continua e relativamente rapida, condizione fondamentale per favorire l’avvio e il mantenimento del processo di conservazione.
La maggior parte dei fossili si origina in ambienti marini o, più in generale, acquatici. In questi contesti, infatti, la sedimentazione avviene in modo continuo e relativamente rapido, rappresentando una condizione essenziale per l’avvio e la conservazione del processo di fossilizzazione.
Le sostanze più comuni che costituiscono i fossili sono quelle già presenti negli organismi viventi, come il carbonato di calcio, il fosfato di calcio, la silice e composti organici successivamente mineralizzati.
I resti organici che si conservano senza subire trasformazioni non sono considerati veri e propri fossili, ma vengono definiti subfossili. A questa categoria appartengono, ad esempio, i Mammut del Pleistocene superiore rinvenuti congelati in Siberia, conservatisi in modo così dettagliato da permettere lo studio dei loro rapporti genetici con gli elefanti attuali.
Ancora più antichi possono essere alcuni resti vegetali che non hanno subito trasformazioni: pollini e spore sono stati ritrovati con la loro composizione originaria già in sedimenti mesozoici. In altri casi, seppur più rari soprattutto per i fossili più antichi, le parti molli degli organismi scompaiono, ma le strutture scheletriche mantengono la composizione chimica originaria.
CLASSIFICAZIONE IN GRUPPI
Quasi tutti gli organismi dotati di parti dure sono rappresentati allo stato fossile. Tra i vegetali marini, le alghe costituiscono il gruppo più significativo, comprendendo Dasicladacee, Solenoporacee, Diatomee e altri. Le alghe fossili possono avere uno scheletro calcareo — tipico sia di forme bentoniche (di fondo marino) sia pelagiche (di mare aperto) — oppure siliceo, come nel caso delle Diatomee, che sono esclusivamente planctoniche. Le alghe calcaree vivono soprattutto in acque calde e contribuiscono alla formazione di scogliere e piattaforme carbonatiche, mentre quelle silicee prediligono acque più temperate. Nel fitoplancton rientrano anche i Coccolitoforidi, organismi unicellulari con scheletro calcareo formato da minuscole piastrine, particolarmente importanti in alcune fasi della storia geologica.
Nei depositi continentali, i fossili vegetali comprendono tronchi, foglie, frutti, spore e pollini appartenenti ai principali gruppi che hanno dominato gli ambienti terrestri, come Pteridofite, Gimnosperme e Angiosperme. La loro conservazione avviene spesso per carbonizzazione, mentre spore e pollini possono mantenere la composizione originaria grazie alla loro elevata resistenza agli agenti chimici.
Il regno animale ha fornito un’enorme quantità di fossili, fondamentali per ricostruire l’evoluzione dei diversi gruppi, inclusi quelli estinti. Tra i più comuni vi sono i Molluschi: i Bivalvi (o Lamellibranchi), con conchiglia formata da due valve; i Gasteropodi, con conchiglia avvolta a spirale; e gli Ammonoidei, caratterizzati da conchiglie planispirali. Altri fossili frequenti sono i Brachiopodi, dotati di due valve disuguali spesso ornate da coste radiali.
Tra gli organismi costruttori si annoverano Spugne, Coralli e Briozoi, spesso presenti in associazioni molto ricche. Anche gli Echinodermi sono relativamente comuni, con rappresentanti come ricci di mare, crinoidi e stelle marine.
Tra gli organismi unicellulari, i Foraminiferi sono tra i più noti: generalmente microscopici, alcuni gruppi possono raggiungere dimensioni tali da essere visibili a occhio nudo, come Fusulinidi, Nummuliti e Alveolinidi, talvolta così abbondanti da costituire gran parte delle rocce che li contengono.
Tra gli invertebrati si ricordano inoltre i Trilobiti, tipici del Paleozoico, con corpo suddiviso in tre parti, i Crostacei — simili a forme attuali già nel Mesozoico — e gli Insetti, più rari a causa delle particolari condizioni richieste per la fossilizzazione.
Anche i Vertebrati sono ben rappresentati, grazie alla relativa facilità di conservazione delle parti scheletriche. Tuttavia, i giacimenti fossiliferi di Vertebrati non sono molto numerosi e presentano spesso lacune. Nonostante ciò, gli scheletri, anche incompleti, forniscono preziose informazioni sull’organismo, come le inserzioni muscolari e la struttura generale del corpo.
Grazie a questi resti è possibile ricostruire l’evoluzione dei Vertebrati, dai Pesci — i più antichi — fino ai Mammiferi, oggi il gruppo più evoluto. Anche Anfibi e Rettili offrono fossili importanti: tra questi ultimi spiccano i dinosauri, che dominarono la Terra per milioni di anni, occupando numerose nicchie ecologiche. In seguito furono sostituiti dai Mammiferi, che a partire dall’inizio del Terziario si diversificarono fino a dare origine alle forme attuali.
Infine i fossili che hanno contribuito a delineare l'evoluzione umana, un processo in costante ridefinizione, grazie alle nuove scoperte e ai progressi tecnologici. L'ominide più antico risale a circa 7 milioni di anni fa, dopo la separazione dalla linea degli scimpanzé, avvenuta nel Miocene. Si tratta dell'ominide Sahelanthropus tchadensis, ritrovato nel 2001 in Africa, considerato un anticipatore dell'essere umano. L'evoluzione umana si conclude con l'Homo sapiens, l'unica specie vivente, comparsa nel Pleistocene medio circa 300 mila anni fa.
Approfondimento: SCHEDA DI ALCUNI FOSSILI