Paleontologia - MONDI PERDUTI
Paleozoico: l'esplosione del Cambriano
di Antonella Cinzia MARRA
In questa seconda puntata della storia della vita sulla Terra prosegue il viaggio tra gli antichi abitatori del pianeta.
Avevamo lasciato la nostra escursione nei mondi perduti all'inizio del Paleozoico, quando la fauna di Ediacara era diffusa in tutti i mari e quando la comparsa della predazione stava facendo scomparire una sorta di Eden popolato da piante e animali erbivori che lasciavano le delicate impronte dei loro corpi sulla fine fanghiglia dei fondali. Arriviamo adesso alla svolta decisiva della storia della vita, quando il mondo animale si indirizza verso alcuni piani organizzativi del corpo, abbandonandone definitivamete altri.
La Terra di 570 milioni di anni fa aveva un aspetto diverso da quello attuale: i continenti erano disposti in maniera diversa e la vita era ancora limitata alle acque.
Le terre emerse erano divise in quattro continenti: continente europeo, continente nordamericano, continente asiatico e un grosso blocco continentale comprendente gli attuali Sud-America, Africa , Antartatide, Australia, India e Madagascar.
Il clima era probabilmente uniforme e abbastanza caldo.
All'inizio del Cambriano la Terra era popolata da una fauna diversa da quella di Ediacara, fatta quasi esclusivamente di leggeri corpi fluttuanti nelle acque. Il mondo naturale possedeva ora animali con alcune parti del corpo mineralizzate, come archeociatidi, spugne silicee, brachiopodi e trilobiti.
Ai suoi primi passi la vita era un pò come un bambino che ascolta, guarda, tocca, assaggia tutto e procede per tentativi, cercando di comprendere cosa sia conveniente. Così la vita ai suoi albori sperimentava diverse possibilità, fino a che gli adattamenti più adeguati non vennero selezionati. Gli animali erano ancora molto semplici e presentavano una grande varietà di piani corporei. I piani corporei, o anatomici, rappresentano dei veri e propri piani strutturali, dei "progetti" che definiscono in che modo è organizzato il corpo dell'animale.
Al passaggio dal Precambriano al Cambriano comparvero numerosi animali di cui non si aveva traccia prima e alcuni di essi presentavano parti del corpo mineralizzate. Qualcosa stava cambiando tanto nell'ambiente circostante quanto nell'evoluzione. Si parla di una "esplosione" del Cambriano, proprio per indicare questo evento nella storia della vita che portò ad un gran numero di animali che cominciavano ad adattarsi ad ambienti vari e diversificati e scoprivano la predazione, immettendo il rapporto predatore-preda nell'ecosistema.
Le faune cambriane hanno appassionato la ricerca paleontologica che tenta di spiegare questa varietà di piani strutturali, a cui farà seguito la scelta dei piani anatomici più adeguati che stanno ancor oggi alla base della vita. Dopo questo periodo non compariranno più nuovi piani strutturali.
L'"esplosione" cambriana può essere avvenuta perchè alcuni gruppi di animali hanno avuto una evoluzione quasi contemporanea, o perchè alcuni gruppi, già presenti nel precambriano ma non presenti nella documentazione fossile, acquisirono parti dure mineralizzate, rendendo più probabile la fossilizzazione.
In effetti risulta difficile trovare dei collegamenti tra la fauna di Ediacara e la fauna cambriana, proprio perchè non è chiara l'eventuale discendenza di alcuni gruppi.
Il dato più certo è che sono tantissimi i gruppi di animali ritrovati nelle rocce cambriane e che molti di essi sono certamente di nuova comparsa.
Secondo alcuni studiosi le condizioni ecologiche erano caratterizzate da una competizione molto bassa e ciò poteva consentire la nascita di animali nuovi, che potevano sperimentare nuove strutture senza essere immediatamente sconfitti da specie più competitive. Insomma, c'era spazio per tutti.
Altri studiosi ritengono che il segreto di questa "esplosione" sia imputabile ad un fenomeno legato alla genetica. All'inizio della loro storia, gli animali pluricellulari erano molto semplici ed i loro corredi genetici non avevano avuto modo di stabilizzarsi passando per molte generazioni. Era dunque possibile un "rimescolamento" nei patrimoni genetici che poteva condurre alla sperimentazione di diversi adattamenti, che in seguito l'evoluzione avrebbe scartato o premiato consolidandoli di generazione in generazione.
Una ipotesi affascinante e, oserei dire, poetica è rappresentata dal "Giardino di Ediacara". Il mondo precambriano era un paradiso terrestre dove non si uccideva per mangiare. I predatori comparvero all'inizio del Cambriano, turbando questo mondo e spingendo l'evoluzione verso la diversificazione e l'acquisizione di nuovi adattamenti.
Sia che si propenda più per una che per le altre ipotesi avanzate è un dato di fatto che nessuno dei tre eventi ipotizzati si è più verificato. Infatti le estinzioni successive toccheranno sì molte specie ma non i gruppi principali (i phyla), persistenti dal Paleozoico fino ad oggi e dunque non ci saranno più drastiche riduzioni; i codici genetici diverranno via via più consolidati e soggetti a minori possibilità di sostanziali modifiche; i cambiamenti ambientali successivi non saranno marcati come quelli avvenuti al passaggio tra Cambriano e Precambriano.
L'evento del Cambriano, in cui dalla grande varietà di organismi verranno selezionati i più adatti, rappresenta dunque un momento unico.
Il giacimento del Burgess Shale
Il giacimento più importante e rappresentativo della fauna del Cambriano è rappresentato dal Burgess Shale, situato nello Yoho National Park in Canada. La fauna di Burgess comprende tutti i gruppi moderni, insieme ad altri la cui posizione sistematica è incerta. E' questa una delle ultime fasi della ricerca dei piani strutturali più adatti.
La conservazione di fossili di Burgess, risalenti al Cambriano medio, è eccezionale ed infatti sono stati rinvenuti esemplari fossili di animali a corpo molle. I fossili si trovano in argilloscisti delle Montagne Rocciose, vicino al confine della Columbia Britannica, in terre che furono degli Indiani d'America. Lo scopritore di questo eccezionale sito, C.D. Walcott, iniziò i suoi sopralluoghi nel 1909 e da allora la storia di questi strani esseri di un passato remoto continua ad appassionare.
Da quegli strati emergevano animali strani e nuovi, dalle forme inconsuete e delicatissime, quasi disegnati sulla grana fine della roccia.
Tra questi animali, dai nomi forse ancora più accattivanti del loro aspetto, vi erano i progenitori di tutto il mondo vivente, ma anche tentativi scartati dall'evoluzione, che hanno lasciato un'istantanea del loro passaggio sulla Terra in un sottile fango del Cambriano.
La fauna di Burgess è stata studiata da molti ricercatori e con diverse metodologie. I primi studi seguivano un'impostazione classica, secondo cui il mondo naturale era partito da una situazione di relativa semplicità e povertà per giungere ad una complessità crescente. In quest'ottica, la fauna di Burgess doveva essere considerata una fauna ancestrale, primitiva, da cui poi sarebbero derivati gli animali che oggi conosciamo. I primi studi inserirono le strane forme del giacimento canadese in gruppi già noti e molte specie ricaddero tra gli Anellidi e gli Artropodi.
Erano ben rappresentati i Trilobiti, artropodi simili a piccoli crostacei che ebbero un buon successo evolutivo, producendo forme specializzate e molto difuuse. I Trilobiti ebbero il punto massimo della loro evoluzione nell'Ordoviciano, per poi declinare lentamente, tanto che oggi non ne esistono rappresentanti viventi.
Molte di quelle delicate pellicole rinvenute tra gli argilloscisiti di Burgess furono ritenuti assimilabili a Trilobiti. Il principale ostacolo era costituito dall'eccessivo appiattimento subito dai fossili, che ne rendeva difficile la ricostruzione tridimensionale e dunque era quanto mai impegnativa la distinzione delle diverse parti corporee e la definizione delle relative funzioni.
Gli studi sulla fauna di Burgess hanno avuto una svolta decisiva negli anni '70, quando alcuni paleontologi tentarono la dissezione di alcuni fossili, in modo da "srotolarli", un pò come avviene nei cartoni animati quando il gatto Silvestro si rianima dopo essere stato schiacciato. La revisione di questa fauna non è stata semplice, soprattutto da un punto di vista concettuale. Bisognava rivoluzionare tutto un modo di vedere l'evoluzione della vita sulla Terra. La fauna di Burgess comprendeva, tra gli Artropodi, alcune specie progenitrici di specie conosciute in tempi successivi, ma anche forme del tutto nuove. Inoltre erano presenti numerosi esemplari preecedentemente ascritti ad Anellidi e Artropodi che invece non lo erano affatto perchè erano qualcosa di nuovo. E' stano definire nuovo qualcosa che è più vecchio di 500 milioni di anni! Eppure era qualcosa di nuovo ed entusiasmante per la ricerca perchè rinnovava l'idea sul Cambriano.
La scintilla fu offerta dagli studi sull'Opabinia, uno strano animale lungo da 43 a 70 mm, con cinque occhi di cui quattro disposti su due paia di peduncoli ed uno al centro del capo. Il corpo era diviso in quindici segmenti, ciascuno dotato di un paio di lobi muniti di branchie e la coda aveva tre segmenti. Una sorta di proboscide serviva per prendee il cibo. Non era un artropode e, cosa più importante, aveva un piano anatomico diverso da quello di un artropode.
Fino ad oggi sono stati invenuti otto piani strutturali che non rientrano in alcun phylum noto. Essi si mostrano nei corpi "marziani" di Opabinia, Nectocaris, Odontogriphus, Dinomischus, Amiskawia, Hallucigenia, Wiwaxia, Anomalocaris. E sono così emerse immagini che sembrano venire da un altro mondo, animali che sembrano astronavi o mostri di Verne. Oltre il 50% delle forme indeterminabili di Burgess attende di essere indagato. Le specie determinate sono 140, raggruppate in 119 generi; di questi, il 37% è rappresentato da Artropodi.
L'ecologia dell'ambiente in cui gli animali cambriani vivevano era abbastanza diversificata. I fondali erano popolati da animali che stavano infossati, o ancorati, o che si muovevano sul substrato nuotndo per brevi tratti o deambulando. Nella colonna d’acqua si muovaveno i nuotatori attivi e gli organismi che si lasciano trasportare dalle correnti. Alcuni animali ingerivano il sedimento per trarne elementi nutritivi (detritivori) altri traevano il cibo dalle particelle in sospensione nelle acque (filtratori), altri ancora predavano altri animali o si nutrivano delle carcasse (predatori e saprofagi). I predatori non avevano ancora tecniche e "armi" particolarmente efficienti, ma le diverse nicchie ecologiche interagivano in modo abbastanza complesso.
Il punto nodale della grande avventura della scoperta delle faune cambriane è legato al fatto che in questo momento della storia della vita vi erano diversi piani strutturali, dei quali alcuni hanno progredito, altri sono stati abbandonati. E questa assunzione ha ribaltato la visione di un mondo che si complica con l'evoluzione, piuttosto molti paleontologi ravvisano nell'estinzione di queste forme la vera catastrofe della vita sulla Terra. Dunque la vita di questi ultimi 500 milioni di anni ha subito la restrizione della diversità di piani anatomici e la proliferazione di forme all'interno di piani strutturali consolidati.
Faune analoghe a questa sono state rinvenute anche in Cina (giacimento di Chengjiang) e in Groenlandia. La diffusione di questo tipo di fauna doveva dunque essere molto ampia.
La comparsa di parti dure mineralizzate
Uno degli elementi più interessanti delle nuove faune del Cambriano è rappresentato dalla comparsa delle parti dure mineralizzate. Si tratta di alcune parti del corpo rese dure dai minerali che contengono. Tali strutture possono svolgere le più svariate funzioni come ad esempio il sostegno del corpo, la difesa dai predatori, l'attacco verso le prede, la locomozione. Le parti dure sono rappresentate, tra l'altro, dalle spicole delle spugne, piccoli elementi usati per sostenere il corpo, ma anche dai primi esoscheletri, una sorta di involucri esterni per il corpo, simili a quelli degli insetti.
Il problema che si pone è non solo il come essi siano nati ma anche il perchè. I ricercatori hanno elaborato quattro ipotesi per spiegare l'origine delle prime parti scheletriche.
Molti studiosi propendono per una interpretazione legata all'interazione predatore-preda. E' innegabile che anche attualmente gli esoscheletri (scheletri esterni) siano utilizzati dai predatori come strutture di offesa e dalle prede come strutture di difesa. Nella documentazione paleontologica sono rintracciabili diversi esempi di strutture mineralizzate atte alla difesa o all'offesa.
Alcuni ricercatori ritengono che la necessità di parti mineralizzate sia nata come un fenomeno fisiologico legato alla necessità di disintossiccarsi da eccessi di calcio. Questa ipotesi è stata molto criticata perchè se questo fenomeno avesse avuto realmente tanto peso non si spiegherebbe la persistenza di animali a corpo molle, privo di sostegni scheletrici.
Le parti scheletriche sono anche legate alle dimensioni dell'animale, infatti con l'aumento di taglia un sostegno nel corpo si rende necessario. Non è ancora chiaro se sia stata la tendenza ad un aumento nelle dimensioni degli animali a determinare la necessità di parti scheletriche o se non sia piuttosto avvenuto l'inverso, vale a dire se non sia stata la disponibilità di parti dure a dare il via all'aumento delle dimensioni corporee.
Altra ipotesi avanzata dagli studiosi è rappresentata dal cambiamento di chimismo delle acque oceaniche che avrebbero reso disponibili alte concentrazoni di calcio e fosforo, utilizzabili nella costituzione delle strutture scheletriche.
Al di là delle ipotesi, che si affinano e si avvicinano alla realtà con il progredire delle metodologie di ricerca, rimane questo mondo Cambriano che riusciamo a vedere, seppure in una visione ancora fumosa. Rimane, inoppugnabile prova, una documentazione paleontologica che, anche se a tratti lacunosa, apre squarci sul mondo perduto del Cambriano.
Helios - Mostre
Profondo Blu a Comiso
di Antonella Cinzia Marra
Il Museo Civico di Storia Naturale di Comiso è una realtà operativa sul territorio siciliano e lo conferma la mostra permanente Profondo Blu. Tema centrale è il mare, in particolare i Cetacei e le Tartarughe marine, animali-simbolo non solo delle profondità blu ma anche del degrado indotto dall'uomo. E il proposito della mostra è far conoscere per far amare.
Il conservatore del Museo, Gianni Insacco, ci guida per le sale dell'ex- Mercato Ittico, che ospitano i reperti. L'edificio stesso è molto suggestivo, con un ampissimo cortile interno che ospita il gigantesco cranio di balenottera recuperato vicino Agrigento. Esposti nelle sale, si possono ammirare gli scheletri di diverse specie di Cetacei Odontoceti (provvisti di denti): Delfino comune, Globicefalo, Zifio, Capodoglio. Anche i Cetacei Misticeti sono ben rappresentati da due crani e dai fanoni di Balenottera.
All'esposizione delle quattro specie di Tartaruga caratteristiche del Mediterraneo ( Tartaruga marina comune, Tartaruga verde, Tartaruga embricata e Tartaruga liuto) è dedicato il reparto Rettili marini. Di particolare suggestione è il diorama rappresentante la nidificazione della Tartaruga comune (Caretta caretta), che ricostruisce uno dei luoghi frequentati dalle tartarughe per deporre le uova, il litorale dei "Macconi di Acate".
Il rigore scientifico si coniuga dunque con la scelta espositiva che ammicca tanto ad un pubblico del settore quanto al turista e alla scolaresca.
Il Museo Civico di Storia Naturale di Comiso sceglie questa occasione per esporre una piccola parte del materiale che, per motivi organizzativi, non può essere ancora esposto. Progetti impegnativo ma centrale del Museo è la collocazione della "Collezione Paleontologica G. Insacco" e dei numerosi reperti delle sezioni Zoologia e Botanica nei locali dell'ex Manifattura Tabacchi. Il recupero di due edifici importanti come quello dell'ex Mercato ittico e quello dell'ex Manifattura Tabacchi rientrano anche in una riqualificazione dell'area presso Piazza delle Erbe, dove nel 1800 sorgeva l'orto botanico.
Il Museo nasce dalla ferma volontà di creare un importante polo non solo di divulgazione ma anche di sensibilizzazione e di tutela. Il patrocinio dato per la mostra dal "Corpo Forestale Regionale", "Servizio Certificazione CITES", "Centro Studi Cetacei", "Fondo Siciliano per la Natura" e l'entusiasmo che brilla negli occhi del giovane conservatore del museo, Gianni Insacco, ci fanno ben sperare!
