Paleontologia e paleontologo

La paleontologia letteralmente «studio dell’essere antico»

La paleontologia è’ quella branca delle scienze naturali che studia 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”.

Paleontologia
Paleontologia

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.

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La paleontologia si situa a metà strada tra biologia e geologia; si distingue dall’archeologia in quanto esclude lo studio di manufatti umani,

mentre lo studio dei resti fossili umani viene chiamato paleoantropologia e, a seconda dell’età del giacimento e dei reperti presenti, viene svolto esclusivamente da paleontologi e antropologi o in combinazione con archeologi.

I confini fra queste diverse discipline diventano sempre più aleatori sia col diminuire dell’età dei reperti, che con il progredire delle ricerche interdisciplinari.

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 la paleontologia 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.


Storia della paleontologia

MosasaurusHoffmann

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.

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.

Nel Medioevo tuttavia molti naturalisti condivisero 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.

Le idee medioevali sulla natura inorganica dei fossili venivano sembra, tra le altre cose, anche dalla errata interpretazione dei principi di Aristotele (384 – 322 a. C.), di cui fu frainteso il significato del “succus lapidescens”.

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 a tutte le altre sull’origine inorganica dei fossili.

Iguanodon_bernissartensis

Nel XVII secolo ulteriori osservazioni più adeguate e sistematiche sull’origine organica dei fossili posero 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.

Tra i progressi è possibile citare l’ampliamento metodologico costituito dall’uso della tassonomia cladistica in concomitanza a quello della tassonomia linneana, per quanto riguarda lo stilamento dell’”albero genealogico” evolutivo.

A questo scopo, la tassonomia cladistica cominciò ad essere utilizzata dopo più di sue secoli di utilizzo della sola tassonomia linneana, in seguito all’identificazione di alcune limitazioni di quest’ultima nella classificazione di alcune nuove forme fossili rilevate nel corso dei decenni.

Un altro esempio di progresso importante, verificatosi nell’ultimo quarto del XX secolo, è lo sviluppo della filogenesi molecolare, la quale indaga sulle connessioni di organismi vicini misurando quanto simile sia il DNA dei loro genomi.

La filogenesi molecolare può essere utilizzata per datare la separazione delle specie, sebbene in tal senso il suo utilizzo è in realtà controverso per l’affidabilità dell’orologio molecolare su cui si basano i suoi risultati.


La paleontologia nell’ambito delle Scienze

Una scienza storica

La paleontologia è una delle scienze storiche, insieme, ad esempio, all’archeologia, alla geologia, alla biologia evolutiva, all’archeoastronomia, alla filologia e alla storia stessa.

Questo significa che essa descrive fenomeni del passato e ne ricostruisce le cause.

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.

Paleontologi in procinto di studiare un fossile di Concavenator.
Paleontologi in procinto di studiare un fossile di Concavenator.

Paleontologi in procinto di studiare un fossile di Concavenator.

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 avallare la spiegazione privilegiata dell’estinzione di massa del Cretaceo-Paleocene come prodotta da un impatto astronomico.

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.

Sottodiscipline paleontologia:

Con l’aumentare delle sue conoscenze, la paleontologia ha sviluppato 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.

La paleontologia tassonomica ha infatti 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.

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 – esamina, ad esempio, come lo sviluppo della fotosintesi ossigenica da parte dei batteri abbia enormemente incrementato la produttività e la diversità degli ecosistemi,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.

La paleoclimatologia, sebbene qualche volta venga considerata come una parte della paleoecologia, si concentra di più sulla storia del clima della Terra e sui meccanismi che lo hanno modificato.

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.

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.

La datazione dei resti fossili è essenziale ma difficile: qualche volta gli strati di roccia contenenti i fossili o quelli adiacenti, possono contenere minerali con elementi chimici che ne permettono una datazione radiometrica, detta anche datazione assoluta in quanto fornisce una età espressa direttamente in milioni di anni, con un margine d’errore potenzialmente dell’ordine del 0,5%.

Molto più spesso i paleontologi utilizzano datazioni relative, tramite il riconoscimento di fossili guida per risolvere le problematiche della datazione di uno strato di roccia e dei fossili ivi contenuti utilizzando il principio della successione faunistica.

La biogeografia studia la distribuzione spaziale degli organismi nel passato geologico spiegando come la geografia della Terra si modifichi nel tempo; 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

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

Per ragioni storiche, la paleontologia fa parte del dipartimento di scienze geologiche di molte università; difatti, furono i dipartimenti di geologia, nel XIX e all’inizio del XX secolo, a individuare prove fondamentali per datare l’età delle rocce e quindi dei fossili ivi contenuti;

linea di ricerca che i dipartimenti di biologia, al tempo, non si preoccuparono invece di seguire.

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, ovvero, più specificatamente, i paleoantropologi 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.

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

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

I paleontologi, inoltre, usano spesso tecniche derivate da altre scienze, come biologia, ecologia, chimica, fisica e matematica.

Per esempio, i segni geochimici delle rocce possono aiutare a scoprire quando nacque per la prima volta la vita sulla Terra, 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.

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.

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.

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.

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


I materiali dello studio paleontologico

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

Gli organismi fossilizzati

Femore fossile di Argyrosaurus, grande dinosauro, sul luogo del suo ritrovamento.
Exquisite-kfind.png Lo stesso argomento in dettaglio: Fossile.
Il fossile è il principale materiale di studio della ricerca paleontologica.

I tipi di fossile più comuni sono quelli relativi alle componenti più resistenti del corpo degli organismi viventi, quali denti, gusci, parti scheletriche (intendendo con queste, oltre che le ossa dei vertebrati, anche altri tipi di endoscheletri – come quelli costituenti i coralli e le spugne – e gli esoscheletri degli artropodi).

Difatti, di solito sono preservate solo quelle parti organiche che erano già mineralizzate, in quanto le altre tendono a decomporsi totalmente prima di poter intraprendere il processo della fossilizzazione.

Esemplare di "Spriggina",
Esemplare di “Spriggina”,

Esemplare di “Spriggina”,

Esistono comunque particolari ambienti che occasionalmente possono preservare i tessuti molli dei corpi di animali e vegetali depostisi sul loro fondo.

Questi ambienti formano in tal caso dei ricercati depositi fossiliferi, detti lagerstätten, che permettono ai paleontologi di esaminare l’anatomia interna degli animali che in altri sedimenti si ritrovano soltanto sotto forma di gusci, spine, artigli, ecc.

oppure non si ritrovano affatto, come nel caso delle meduse, che avendo il corpo composto quasi interamente d’acqua, normalmente si decompongono nel volgere di poche ore.

Esempi di ambienti che possono formare lagerstätten includono fondali anossigenici e ambienti dove gli organismi invertebrati vengono preservati tramite un seppellimento repentino causato da eventi geologici come i debris flow.

La fossilizzazione in sé, anche delle parti dure, comunque, è un evento raro, e la maggior parte dei fossili già formatisi viene distrutta dall’erosione o dal metamorfismo prima che possa essere osservata.

Anche i lagerstätten forniscono una fotografia incompleta dei periodi geologici che documentano: la maggioranza degli organismi viventi contemporanei alla formazione di un deposito lagerstätten, infatti, non vi si rinvengono perché per la loro natura questi tipi di depositi sono possibili solo in un numero esiguo di ambienti sedimentari.

I reperti fossili sono quindi molto incompleti, in misura crescente per i periodi più lontani nel tempo.

Difatti, di due terzi degli oltre 30 phyla di animali viventi, quasi mai si rinvengono reperti fossili.

La scarsità dei reperti fossili implica che un phylum possa essere esistito sia antecedentemente che posteriormente rispetto ai periodi geologici per i quali è noto il suo ritrovamento fossile;

questa non perfetta corrispondenza fra la lunghezza del potenziale periodo di vita di un phylum e la lunghezza del suo periodo di esistenza inferito dai suoi rinvenimenti è noto come effetto Signor-Lipps.

Nonostante le difficoltà conservative, comunque, i fossili rinvenuti sono di per loro sufficienti per delineare lo schema generale dell’evoluzione della vita.

Le tracce fossili

Exquisite-kfind.png Lo stesso argomento in dettaglio: Icnologia.
La paleontologia non si limita a studiare i resti di parti dei corpi delle forme viventi, ma investiga anche su tutte le altre possibili testimonianze relative alla vita sulla Terra nel passato.

Tra queste molta importanza è data alle tracce fossili, che consistono principalmente in orme di locomozione e tane scavate nel suolo, ma includono anche coproliti (ossia escrementi fossili) e segni lasciati dai pasti, come evidenze di morsi su ossa.

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, e che permette di inferire anche i vari comportamenti degli organismi antichi.

Molte tracce sono tipiche di specifici ambienti di sedimentazione, dove vengono prodotte e conservate; ad esempio, gli elmintoidi sono tracce di locomozione, presumibilmente per ricerca di cibo, che si rinvengono esclusivamente sulle superfici di strati di sedimenti di ambiente torbiditico.

Molte tracce possono essere più antiche dei fossili degli organismi che le hanno prodotte.

Sebbene una precisa attribuzione di tutte le tracce fossili ai loro produttori sia generalmente impossibile, le tracce fossili possono, per esempio, fornire la più precoce prova fisica dell’apparizione sulla Terra di animali complessi (comparabili agli odierni lombrichi).

Osservazioni geochimiche

Le osservazioni geochimiche possono servire a desumere il livello globale dell’attività biologica in una data era geologica, oppure la parentela di un determinato fossile.

Le caratteristiche geochimiche delle rocce possono ad esempio rivelare la data dell’apparizione della vita sulla Terra, e possono fornire prove della presenza di cellule eucariote in un periodo più o meno distante nel tempo.

Le analisi delle radiazioni degli isotopi del carbonio, altra forma di osservazione geochimica, possono aiutare a spiegare i principali mutamenti come ad esempio l’estinzione di massa del Permiano-Triassico.


Paleontologi celebri

Vedi una lista più dettagliata di paleontologi presenti su Wikipedia.

Dati ed immagini derivano di quest pagina derivano in wikipedia

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