CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE ANNO ACCADEMICO 2012-2013 GEOSCIENZE LEZIONE 12* FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA * Icone, grafici e foto provengono da varie fonti. Si ringraziano i relativi Autori ed Editori.

CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE ANNO ACCADEMICO 2012-2013 GEOSCIENZE INTRODUZIONE PARTE PRIMA. TELLUS, LA TERRA E LO SPAZIO PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA - FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI - PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE - ASPETTI DELLA TERRA FLUIDA - ASPETTI DELLA TERRA SOLIDA - PARTE QUARTA. ESERCITAZIONI DI LABORATORIO - PARTE QUINTA. ESCURSIONI SUL TERRENO E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12 PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI IL CICLO DELLA VITA Abbiamo già detto che il mare, ma anche i bacini idrici continentali, sono ambienti conservativi nel senso che sott’acqua non si verifica quella forte azione modificatrice e di trasformazione che avviene in ambiente subaereo da parte degli agenti esogeni i quali, in determinate circostanze, possono risultare anche fortemente aggressivi soprattutto nei confronti della materia vivente facilmente deperibile. L’ambiente subacqueo è invece più conservativo sia per la maggiore lentezza con la quale agiscono i fattori fisici e chimici ambientali (correnti, differenze termiche, ossidazione, idrolisi) sia perché nel mare il processo sedimentario è molto più attivo e imponente del processo erosivo e tende a seppellire le spoglie degli organismi viventi alla loro morte. Uragano in ambiente subaereo Bassa energia dei fondali marini Distribuzione dei sedimenti marini con la profondità E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

Spoglie di organismi planctonici PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI Seguiamo da vicino il destino degli organismi marini, i più suscettibili di conservazione, dopo la loro morte. Quando i componenti del plancton muoiono, i loro resti per la maggior parte raggiungono il fondo, decantando come pioggia, formando un sottile strato di materiale organico. Le spoglie di questi organismi possono essere intercettati strada facendo da organismi necrofagi del necton; una volta raggiunto il fondo, possono costituire una continua fonte di alimento per il bentos. Al processo di distruzione della sostanza organica sul fondo del mare si sottrae generalmente la parte inanimata o mineralizzata degli organismi viventi, lo scheletro, sia esso esterno (o di protezione), sia esso interno (o di sostegno). Le parti mineralizzate del plancton possono conservarsi nel tempo geologico se si verificano alcune condizioni durante la fase di compattazione del sedimento (diagenesi) o durante il ciclo della trasformazione in roccia (litogenesi). Plancton vivente Spoglie di organismi planctonici E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA Plancton fossile

PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12 PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI Molluschi fossili IL CICLO DELLA VITA Una parte del bentos è autotrofa, almeno fin dove si riscontrano condizioni di luce ottimali; un’altra parte è erbivora e un’altra ancora è carnivora e si ciba a spese di altri organismi generalmente bentonici. Altri organismi ancora ingeriscono detriti del fondo frammisto a materiale organico contribuendo così alla sua distruzione. Vi sono poi altri bentonici come molti bivalvi i quali si sono organizzati per vivere infossati nella sabbia, e lì compiono il loro intero ciclo vitale. Tutto questo materiale al termine del ciclo vitale resta sul fondo del mare assieme alle spoglie e agli escrementi di altri organismi marini. Gli organismi del bentos, al pari di quelli del plancton forniscono parecchio materiale organico inanimato suscettibile di conservazione alla loro morte. Mollusco univalve Cassidaria in conglomerato E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA Organismi del bentos

Schema dei rapporti fra plancton, necton, bentos PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI Non avviene così per gli organismi animali del necton le cui strutture rigide di sostegno o di protezione sono generalmente poco o per niente mineralizzate e si decompongono facilmente o perché ingerite e metabolizzate da altri nectonici predatori oppure perchè aggredite post mortem da batteri e altri organismi necrofagi sul fondo del mare. Hanno quindi scarsa aspettativa di fossilizzazione a meno che non intervengano condizioni ambientali particolari come per esempio ambiente tendenzialmente anossico (privo di ossigeno) e seppellimento rapido. Il necton ha bisogno di condizioni di fossilizzazione molto particolari Pesce fossile Schema dei rapporti fra plancton, necton, bentos E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

Fondale neritico di scogliera Variabilità morfologica del fondo marino PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI IL CICLO DELLA VITA Come sui continenti, anche il fondo del mare può presentare morfologia diversa e diversi tipi di superficie: può essere sabbioso, melmoso, ghiaioso o roccioso. Tutto ciò ha notevole influenza sui processi di conservazione delle spoglie organiche e sulla loro potenziale fossilizzazione. Fra queste, le biocenosi bentoniche le quali dipendono strettamente dalla natura del fondo e dai diversi fattori ambientali chimici e fisici che lo caratterizzano. Inoltre quanto maggiore è la profondità del fondo marino tanto minore è il numero di esseri viventi che s’incontrano. Le zone costiere, più ricche di vegetazione, sono anche le più popolate soprattutto nell’area della piattaforma continentale e quindi sono in grado di fornire maggiore occasione di fossilizzazione ad onta della maggiore energia chimico-fisica che vi regna. Fondale abissale Fondale neritico di scogliera Variabilità morfologica del fondo marino E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

Anularia, Equisetale del Carbonifero PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI I FOSSILI In quella parte del libro della Terra i cui fogli sono costituiti dagli strati delle rocce sedimentarie ritroviamo spesso inserite forme caratteristiche che associamo subito all’immagine della Vita. Di una vita ormai trascorsa, un’esistenza vissuta in tempi molto lontani. Sono i fossili. Ora ci chiediamo: cos’è un fossile? come si è formato? I FOSSILI sono resti di animali e piante che si sono conservati in vari modi, spesso per milioni di anni. La parola ‘fossile’ deriva dal latino ‘fodere’ che significa scavare. Un fossile rappresenta dunque le vestigia, la traccia di una vita antichissima. Di solito un reperto deve essere vecchio di almeno 10.000 anni, che è il tempo che ha segnato la fine dell’ultima glaciazione, per poter essere chiamato fossile. Se è più recente rientra tra i reperti protostorici e storici. Alcuni fossili sono la prova indiretta dell’esistenza di un organismo, per esempio quando di un animale rimangono solo le orme impresse dalle zampe nel fango come accade per i dinosauri che circa 100 milioni di anni fa si aggiravano con le loro zampe artigliate lungo i litorali calcarei del Trentino, del Lazio o della Murgia pugliese. Orma di dinosauro Vertebre di dinosauro E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA Anularia, Equisetale del Carbonifero

Cucciolo di Mammut congelato, Siberia PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI FOSSILI, segue Per diventare fossile una pianta o un animale devono essere stati sepolti velocemente: ciò li ha preservati da una rapida decomposizione o dall’essere divorati da animali necrofagi. Alcuni fossili, pochi, sono stati conservati dal gelo come il Mammut lanoso e altri animali. Questi resti sono giunti fino a noi in perfetto stato di conservazione; sfortunatamente si degradano rapidamente una volta scongelati. Altri fossili, ben conservati, sono stati invece mummificati per essiccamento o disidratazione: è il caso di Oetzi (mummia più che fossile), l’uomo del Similaun vissuto circa 5.300 anni fa e morto sui ghiacciai dell’Alto Adige. Cucciolo di Mammut congelato, Siberia Oetzi, Età del Rame E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12 PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI FOSSILI, segue I fossili rappresentano una minima parte della vita del passato, sono cioè di gran lunga meno abbondanti del numero di organismi effettivamente vissuti nel corso del tempo geologico; diciamo che ne rappresentano solo un’esigua parte grazie alle eccezionali condizioni di conservazione. La PALEONTOLOGIA (da  = vecchio, antico ,  = participio passato di  essere ,  = studio, discorso) è la scienza che studia i fossili , resti di animali e piante che hanno popolato la Terra in epoche anteriori all’attuale, le cui spoglie sono racchiuse negli antichi sedimenti, trasformati in rocce stratificate . Distribuzione delle specie di organismi animali ATTUALI (area bianca) e di organismi animali FOSSILI (area rossa) E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12 PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI Le migliori condizioni di conservazione si trovano nel mare specialmente vicino alle coste ed è per questo che la maggior parte dei fossili è stata trovata nelle rocce sedimentarie marine. Anche fossili di animali terrestri sono stati trovati in queste rocce, probabilmente sono stati trascinati in mare o anche nei grandi bacini lacustri in occasione di inondazioni e diluvi. Raramente si è conservato lo scheletro completo di animali e questo è avvenuto quando venivano intrappolati in pantani, acquitrini o depositi di catrame e rapidamente interrati. La fossilizzazione consiste dunque nella conservazione delle strutture mineralizzate di un organismo entro il sedimento che le ha sepolte (sabbia, fango), il quale da deposito incoerente viene successivamente trasformato in roccia compatta (arenaria, argilla, calcare) nel corso dei processi di litificazione. I processi di fossilizzazione possono essere sintetizzati in processi di conservazione diretta o di conservazione indiretta. E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

Frequenza di fossilizzazione degli organismi animali e vegetali PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI Frequenza di fossilizzazione degli organismi animali e vegetali E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

Nummuliti e Discocicline PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI FOSSILIZZAZIONE Ora ci chiediamo: come mai abbiamo solo scarsissime testimonianze dell’enorme numero di insetti che hanno popolato il nostro pianeta anche nel passato? Il motivo è duplice: da un lato gli insetti non posseggono parti mineralizzate (placche, ossa, denti, ecc.) ma soltanto un rivestimento chitinoso che non si conserva a lungo dopo la morte. Dall’altro sono animali prevalentemente terrestri: vivono, cioè, per la maggior parte in un ambiente ossidante, dove sono scarse le possibilità di conservazione. Infatti, le condizioni necessarie affinchè un organismo possa lasciare resti fossili sono: – rapido seppellimento in modo da sottrarsi alle azioni distruttive degli agenti atmosferici e della putrefazione; – presenza di parti resistenti mineralizzate o comunque di difficile alterazione. Antracotherium Nummuliti e Discocicline E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12 PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI FOSSILIZZAZIONE Aspettativa di processi di fossilizzazione E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

Tipi diversi di fossilizzazione PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI PROCESSI DI FOSSILIZZAZIONE Il meccanismo secondo il quale le spoglie di organismi morti sono suscettibili di conservarsi nel tempo geologico e giungere fino a noi avviene attraverso diverse modalità e prende il nome di processo di fossilizzazione. I principali tipi di fossilizzazione riguardano: - mineralizzazione; - ricristallizzazione; - carbonificazione; - incrostazione; - modellamento; - inglobamento. Altri meccanismi meno diffusi sono la distillazione, la permineralizzazione, la mummificazione la salificazione la cerificazione. E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA Tipi diversi di fossilizzazione

PROCESSI DI FOSSILIZZAZIONE PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI PROCESSI DI FOSSILIZZAZIONE MINERALIZZAZIONE E’ il più importante fra i processi di fossilizzazione; interessa le parti scheletriche, di protezione o di sostegno. Il processo avviene per impregnazione dei tessuti scheletrici o per sostituzione punto per punto dell’originaria componente mineraria dello scheletro con minerali di neoformazione quali la calcite (CaCO3), la dolomite [CaMg(CO3)2], la silice (SiO2), la pirite (FeS2). I sali di sostituzione sono formiti dalle soluzioni saline circolanti nel sedimento dove giace il resto organico. Talora la mineralizzazione può interessare gli spazi vuoti lasciati liberi dalla decomposizione delle parti molli. Al termine del processo di fossilizzazione la composizione chimica dell’organismo originario risulta modificata; il processo di modificazione chimica è in stretta relazione con l’ambiente diagenetico in cui avviene la fossilizzazione. La trasformazione in pirite, per esempio, è tipica dell’ambiente di palude con acque stagnanti prive di ossigeno: la presenza di ferrobatteri anaerobici fa sì che il ferro prodotto da questi microrganismi si combini con lo zolfo della decomposizione organica dando origine a FeS2 (pirite). Impregnazione Sostituzione Piritizzazione E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

FOSSILIZZAZIONE PER RICRISTALLIZZAZIONE PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI segue PROCESSI DI FOSSILIZZAZIONE RICRISTALLIZZAZIONE Il processo di ricristallizzazione, pure piuttosto frequente, determina la trasformazione di un minerale in un altro, generalmente un suo polimorfo, più stabile delle condizioni ambientali tipiche della diagenesi. Avviene così la trasformazione dell’aragonite (CaCO3 rombico) in calcite (CaCO3 trigonale) forma stabile nel meccanismo di precipitazione salina, come avviene per i gusci di alcuni molluschi i quali mantengono forma e struttura originaria. FOSSILIZZAZIONE PER RICRISTALLIZZAZIONE E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

segue PROCESSI DI FOSSILIZZAZIONE PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI segue PROCESSI DI FOSSILIZZAZIONE CARBONIFICAZIONE Nel processo di carbonificazione la materia organica viene arricchita fino ad esserne completamente trasformata in carbonio. Questo processo avviene in condizioni anaerobiche e interessa soprattutto gli organismi vegetali. Nelle prime fasi di trasformazione rimangono ancora ben evidenti i caratteri originari dell’organismo: foglie, fiori, tronchi ma anche insetti e altri invertebrati, talora vertebrati. Il processo di carbonificazione avviene per fermentazione in ambiente anossico. I batteri estraggono ossigeno e azoto dalla sostanza organica arricchendola così progressivamente in carbonio e in idrogeno. L’arricchimento in carbonio è progressivo e prevede la trasformazione in torba, lignite, litantrace, antracite anche con il concorso dell’evoluzione del sedimento dalla fase di diagenesi a quella di litogenesi. Le tracce organiche sono visibili solo nei primi due stadi. CARBONIFICAZIONE DI VEGETALI INSETTO CARBONIFICATO E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

segue PROCESSI DI FOSSILIZZAZIONE PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI segue PROCESSI DI FOSSILIZZAZIONE TRAVERTINO INCROSTAZIONE L’ incrostazione è un processo di fossilizzazione che si origina a causa di acque circolanti ricche o sovrassature di carbonato di calcio e quindi specialmente in presenza di acque calde di origine idrotermale oppure allo sbocco di acque sorgentizie in pressione o, ancora, in corrispondenza di cascate o comunque in ambienti in cui viene facilitata la liberazione veloce dell’anidride carbonica dalle acque circolanti (la CO2 si sottrae dallo ione HCO3-) . Con l’incrostazione si formano depositi di sali minerali, quasi sempre calcite, su resti organici, prevalentemente vegetali, o anche su piante in fase vegetativa: foglie, arbusti, muschi, licheni. Il processo concrezionario condurrà alla morte fisiologica dell’organismo e al conseguente dissolvimento della sostanza biologica. Resterà la parte mineralizzata incrostante sotto forma di impronta esterna. Una roccia sedimentaria che deriva da questo processo piuttosto diffuso è il travertino. Incrostazione di carbonato di calcio su foglia (travertino non diagenizzato) E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA Cava di travertino

segue PROCESSI DI FOSSILIZZAZIONE PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI segue PROCESSI DI FOSSILIZZAZIONE MODELLAMENTO E’ un meccanismo di conservazione indiretta dell’organismo vivente. Si possono formare modelli interni e modelli esterni (per esempio di una conchiglia). Il modellamento avviene dopo che gusci o parti scheletriche si sono dissolti dopo il seppellimento. Il modello esterno si forma in ambiente post-diagenetico se viene conservata l’impronta esterna dell’organismo: durante la litificazione il vuoto viene riempito da sali di precipitazione. Il modello interno si forma quando la parte interna dell’organismo che si dissolve viene riempita da sedimento. Se anche la conchiglia esterna viene dissolta, rimane un nucleo interno di sedimento che simula (modella) la parte dissolta dell’organismo. Modello esterno di mollusco bivalve Modello interno di mollusco gasteropode E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

INSETTI IN AMBRA OLIGOCENICA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI segue PROCESSI DI FOSSILIZZAZIONE CIOTTOLI DI AMBRA INGLOBAMENTO Il processo di inglobamento consiste nella conservazione di un organismo entro un fluido viscoso che generalmente è una resina vegetale ma può anche essere un idrocarburo bituminoso. Nel primo caso si conserveranno organismi generalmente piccoli (insetti, aracnidi, resti di vegetali); nel secondo caso anche organismi di una certa mole come vertebrati terricoli. La resina fossile prende il nome di AMBRA. Caratteristica l’ambra del Baltico nella quale si rinvengono organismi perfettamente conservati che datano circa 30 milioni di anni (Oligocene). Il processo di diagenesi dell’ambra, determinando l’indurimento della resina originaria e mantenendone la trasparenza, ha permesso la conservazione e la visibilità dei resti organici sottraendoli alla distruzione. INSETTI IN AMBRA OLIGOCENICA AMBRA GREZZA E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

segue PROCESSI DI FOSSILIZZAZIONE PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI segue PROCESSI DI FOSSILIZZAZIONE Tra i processi minori di fossilizzazione ma non meno interessanti ricordiamo: DISTILLAZIONE Si tratta di un processo particolare che determina l’allontanamento degli elementi più volatili dal resto organico attraverso un processo simile alla distillazione. La distillazione come noto è quel processo che separa una o più sostanze, in miscela allo stato liquido, per riscaldamento fino all’evaporazione. Come ciò avvenga in alcuni processi di fossilizzazione non è molto chiaro ma alcuni studiosi sono propensi a ritenere che questo meccanismo abbia potuto funzionare in condizioni particolari. Si sono conservate così testimonianze fossili delle graptoliti, organismi in buona parte mal conservati che hanno lasciato nella roccia una sottile pellicola di carbonio che riproduce la forma del resto organico distillato. PERMINERALIZZAZIONE Con la permineralizzazione si verifica l’impregnazione dei tessuti cellulari, soprattutto impalcature scheletriche porose da parte dei sali minerali presenti nelle acque circolanti nel sedimento. Permineralizzazione Graptoliti del Silurico E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

segue PROCESSI DI FOSSILIZZAZIONE PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI segue PROCESSI DI FOSSILIZZAZIONE Tra i processi minori ma non meno interessanti ricordiamo: MUMMIFICAZIONE La mummificazione è un processo di conservazione favorito dalla disidratazione dell’organismo che conduce alla conservazione di parti molto delicate. La mummificazione avviene sia ad opera del caldo che del freddo ambientali, purchè secchi. Ciò provoca la disidratazione dell’organismo impedendone la putrefazione. Esempi di mummificazione per disidratazione: l’Uomo di Similaun (Oetzi) e alcuni dinosauri dell’America meridionale. Analogo alla mummificazione è il processo di crioconservazione dovuto al gelo il quale però non determina la disidratazione dei tessuti ma la loro conservazione integrale (Mammouth della Siberia). La crioconservazione interessa I fossili dell’ultimo periodo glaciale del Quaternario (Würm) conservati nel sottosuolo gelato della tundra siberiana. L’Uomo del Similaun: mummificazione Siberia. Cucciolo di mammouth: crioconservazione E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

Segue PROCESSI DI FOSSILIZZAZIONE PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI Segue PROCESSI DI FOSSILIZZAZIONE Tra i processi minori ma non meno interessanti ricordiamo: La SALIFICAZIONE è un processo simile all’incrostazione che determina la conservazione della parte più superficiale di un organismo. E’ un processo che si riscontra nelle depressioni saline del Nordafrica (Chotts). La CERIFICAZIONE è invece un processo piuttosto raro dovuto all’inglobamento di un organismo in un idrocarburo fossile la ozocerite (paraffina) noto proprio come ‘cera fossile’. Testimonianze di fossilizzazione per cerificazione si rinvengono nell’Europa orientale (Romania, Cecoslovacchia). E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

Impronta fossile di pigna PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI TRACCE FOSSILI Le testimonianze dell’antica attività degli organismi registrate negli strati rocciosi vengono definite tracce fossili e prendono il nome di ICHNOFOSSILI. Le tracce fossili comprendono: orme, trails (piste, tracce), cavità. Le ORME sono le depressioni lasciate nel sedimento non consolidato dalle zampe dei vertebrati. Anche se non è possibile risalire alla specie dell’animale che le ha impresse, si possono ricavare utili informazioni sulle dimensioni e sull’andatura dell’organismo. Con il nome di PISTE (trails) si indicano quei segni spesso discontinui lasciati da un organismo durante il movimento. Si definiscono CAVITA’ i vuoti di forma e dimensioni variabili presenti all’interno di una roccia. Le cavità sono prodotte da organismi che vivono parzialmente o totalmente immersi nel sedimento sia in maniera permanente che temporanea. Esistono però ‘barriere’ di fossilizzazione oltre le quali una traccia o un segno non riescono a fossilizzarsi come accade nella fascia compresa tra l’alta e la bassa marea. Piste di gaateropode in arenaria eocenica Impronta fossile di pigna Orme di dinosauro E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

FOSSILIZZAZIONE - CONSERVAZIONE DIRETTA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI FOSSILIZZAZIONE - CONSERVAZIONE DIRETTA Se le acque circolanti nel sedimento sono molto ricche di sali minerali si ottiene la conservazione diretta e si possono verificare due casi: - i resti degli organismi si conservano inalterati; il minerale sciolto nelle acque sostituisce il minerale del fossile senza alterarne la struttura; questi tipi di fossili si chiamano pseudomorfi. Un caso particolare di conservazione diretta è la carbonificazione, comune nei resti vegetali. Si tratta di un processo del tutto analogo a quello per la produzione del carbone di legna che però avviene in tempi molto più lunghi. CONSERVAZIONE DIRETTA CONSERVAZIONE INDIRETTA E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

FOSSILIZZAZIONE - CONSERVAZIONE INDIRETTA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI FOSSILIZZAZIONE - CONSERVAZIONE INDIRETTA Se le acque circolanti nel sedimento sono povere di sali minerali si ha la conservazione indiretta. Alcuni resti sepolti possono venire completamente distrutti da infiltrazioni di acqua sotterranea lasciando nella roccia uno spazio che corrisponde alla forma originale dell’oggetto: questo viene chiamato STAMPO. L’acqua sotterranea può, in un secondo momento, riempire tali cavità con sostanze minerali producendo così un calco mineralizzato dell’oggetto. Si forma così una replica naturale del guscio originario, chiamata pseudoguscio o più comunemente CALCO. Mentre nel fossile pseudomorfico si conserva la struttura originaria, il calco o pseudoguscio, proprio come avviene per un calco di gesso, ripete solo la forma esterna del fossile. CONSERVAZIONE DIRETTA IMPRONTA STAMPO PSEUDOGUSCIO CONSERVAZIONE INDIRETTA E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

Ittiosauro carbonificato PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI FOSSILIZZAZIONE, segue Stampi molto interessanti sono stati formati da INSETTI imprigionati nelle resine secrete da alberi sempreverdi. La resina si indurisce gradualmente per formare l’ambra e sebbene la maggior parte dell’insetto secchi e marcisca, i contorni della sua forma originale si possono chiaramente vedere nella cavità del materiale trasparente. Gli stampi di oggetti estremamente delicati come le foglie vengono denominate generalmente ‘impronte’. Alcune volte lo scheletro pietrificato di un animale può rimanere avvolto da una pellicola di carbone che mostra il contorno del corpo quale era realmente. Le tracce lasciate dagli animali nel fango che indurendosi si trasformerà in roccia, costituiscono fossili poco comuni; tra questi, per esempio, le piste dei limivori e le orme di dinosauri. Fossili molto interessanti sono costituiti dalle cosiddette foreste pietrificate, gruppi di alberi fossili la cui struttura cellulare viene sostituita e resa inalterabile dalla silice. Questo tipo di fossilizzazione è anche chiamato sostituzione. Ittiosauro carbonificato Tronchi silicizzati Insetti in ambra Felce fossile E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

Deformazione da carico PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI FOSSILIZZAZIONE - IMPORTANZA DEI FOSSILI I fossili costituiscono la chiave del passato; ci aiutano a spiegare i modelli di vita che si sono realizzati nel passato; però, determinare l’età di un fossile può essere difficoltoso. Si può fare un esempio molto semplice. Se viene calcolato che per la formazione di un determinato strato sedimentario dello spessore di 30 cm occorrono almeno 30.000 anni, qualora in sedimenti analoghi un fossile venisse trovato nove metri sopra un altro, si potrebbe dedurre che il primo è più giovane del secondo di circa 900.000 anni. Questo calcolo molto approssimativo, però, ci può fornire solo l’età relativa dei due fossili, cioè il tempo trascorso tra le loro deposizioni, non ci dà l’età reale di quel complesso di strati. Così si procede nella pratica di rilevamento, correlando fra loro diversi affioramenti, fino a determinare la scala relativa del tempo geologico. Per calcolare l’età assoluta, cioè l’età vera o reale di un determinato affioramento o di un determinato fossile, occorrono altri sistemi di misura del tempo che si basino su metodi diretti come il calcolo del residuo stabile di isotopi radioattivi contenuti nel sedimento. Deformazione da carico Homo paleontologus E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

Rapporto tra Ere geologiche e tempo assoluto PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI Rapporto tra Ere geologiche e tempo assoluto E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12 PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI I fossili rivelano i cambiamenti che sono avvenuti nel corso del tempo e ci presentano prove stimolanti sull’evoluzione della Vita dalle forme più semplici a quelle più avanzate. Ci forniscono la più bella testimonianza della storia della Vita sulla Terra e la prova indiscutibile dell’evoluzione degli organismi. Poichè gli organismi a corpo molle si conservano solo raramente, vi sono numerosi gruppi di animali e piante la cui storia è virtualmente sconosciuta. Per ricostruire il clima del passato geologico si può partire dall’osservazione che numerosi gruppi attuali di animali e piante hanno un habitat ben definito e condizioni climatiche ristrette. Quando i resti di organismi adattati attualmente a certi tipi di clima si rinvengono fossili in rocce sedimentarie di regioni che ora si trovano a clima completamente diverso, si suppone che le condizioni climatiche siano mutate dal tempo della sedimentazione degli strati che li contengono. Ciononostante bisogna anche tenere presente che in alcuni casi alcune specie si sono adattate a vivere in condizioni climatiche ben diverse dalla norma del gruppo, così ad esempio il mammouth e il rinoceronte lanoso i cui gruppi attualmente sono limitati alle zone tropicali. Tappe di un fossile E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12 PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI Alcuni fossili, definiti fossili-guida ci forniscono anche l’età delle formazioni rocciose che li contengono senza la necessità di fare correlazioni. Per esempio i Trilobiti, antenati estinti degli Artropodi sono buoni fossili-guida. Nel corso del tempo evolsero gradualmente code più lunghe e strutture più elaborate. I paleontologi che conoscono i periodi in cui i diversi tipi di trilobiti erano comuni, possono stabilire in questo modo l’età delle rocce basandosi sui fossili che contengono. Fossili-guida e correlazioni Trilobiti E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

Trilobite, fossile guida Esacorallo, fossile di facies PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI I FOSSILI, in definitiva possono essere così classificati: FOSSILI GUIDA: derivano da organismi vissuti in un breve intervallo di tempo geologico ma diffusi piuttosto ampiamente sulla Terra. FOSSILI DI ZONA: sono specie fossili che caratterizzano un particolare orizzonte, con distribuzione limitata nel tempo ma circoscritti in determinate aree. FOSSILI DI FACIES: resti di organismi legati ad un particolare ambiente o habitat. FOSSILI UBIQUISTI o BANALI: fossili di individui rimasti pressoché inalterati nel tempo che si adattano a qualsiasi ambiente. A questi vanno aggiunti i cosiddetti FOSSILI RIMANEGGIATI che riguardano spoglie di individui vissuti in un determinato periodo ma ritrovati in sedimenti di età più giovane perché precedentemente erosi e poi ridepositati assieme a fossili di epoca successiva. Trilobite, fossile guida Echinide, fossile banale Esacorallo, fossile di facies E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

Importanti formazioni rocciose fossilifere nel tempo geologico PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 12. FOSSILIZZAZIONE DEGLI ORGANISMI Importanti formazioni rocciose fossilifere nel tempo geologico E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA