CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE ANNO ACCADEMICO 2012-2013 GEOSCIENZE LEZIONE 14* EVOLUZIONE 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 - EVOLUZIONE 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

IL MATTINO DELLA VITA. I PRIMI ORGANISMI VIVENTI PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI IL MATTINO DELLA VITA. I PRIMI ORGANISMI VIVENTI L’età della Terra, secondo le ultime valutazioni è di circa 4600 milioni di anni. Tracce dei più antichi organismi viventi sono stati rinvenuti in rocce che risalgono a 3500 milioni di anni fa. La vita, dunque, si sarebbe differenziata nei primi 1100 milioni di anni a partire dalla formazione del pianeta. In questo periodo la Terra primitiva raffreddava e, dalle emanazioni delle calde masse magmatiche si andavano formando atmosfera primitiva e oceani primitivi. Ipotizzando che le emanazioni calde di allora fossero rapportabili a quelle del vulcanismo odierno anche se con proporzioni diverse dei singoli componenti, l’atmosfera di quei tempi doveva essere composta da idrogeno (H2) in abbondanza, ammoniaca (NH3), metano (CH4), oltre ad anidride carbonica (CO2) e azoto (N2); solo successivamente anche acqua (H2O). L’ossigeno o meglio il rapporto ossigeno-azoto che caratterizza la nostra atmosfera attuale comparve solo più tardi in seguito all’attività biologica delle prime piante attraverso il processo di fotosintesi. Rappresentazione di fantasia della prima fase di degassazione e raffreddamento della Terra Rappresentazione delle principali fasi di evoluzione dell’atmosfera terrestre E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

I PRIMI ORGANISMI VIVENTI PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI I PRIMI ORGANISMI VIVENTI Quasi certamente le prime forme di vita organizzata erano costituite da batteri che ricorrevano alla chemiosintesi per attivare i propri processi metabolici. Ancora oggi sono attivi numerosi Batteri chemiosintetici come i Nitrobatteri che provvedono al loro metabolismo utilizzando l’anidride carbonica e l’ammoniaca dando luogo a nitriti. Vi sono poi i Ferrobatteri che ossidano i sali ferrosi in ferrici, i Solfobatteri i quali ossidano l’acido solfidrico trasformandolo in zolfo e altri ancora che ossidano l’idrogeno trasformandolo in acqua. Gli Schizomiceti ossidano il metano scindendolo in anidride carbonica e acqua; altri ancora riescono ad ossidare perfino l’ossido di carbonio (CO). 3500 MAF Negli oceani primitivi i primi batteri (in rosso) facevano fermentare le molecole organiche Compaiono i batteri capaci di fissare azoto atmosferico compiendo anche attività fotosintetica E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14 PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI Ciononostante l’innovazione più importante che ha permesso alla Vita di esplo- dere fino al rigoglio delle forme attuali è rappresentata dall’adozione di un metabolismo basato sulla liberazione dell’ ossigeno come prodotto di rifiuto da parte di alcuni protovegetali. La comparsa dell’ossigeno permise anche la formazione dell’ozono nell’alta atmosfera, preservando così la superficie terrestre dal bombardamento massiccio di raggi ultravioletti dannosi alla vita e permettendo così alla vita di uscire dal mare primordiale e conquistare l’ambiente subaereo. 2800 MAF compaiono i primi batteri a fotosintesi aerobica (in verde). Gli anaerobici migrano nei sedimenti. 2000 MAF atmosfera ossidante 1500 MAF Procarioti: organismi a struttura cellulare ridotta. Eucarioti: organismi a struttura cellulare intera. E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

LA FOTOSINTESI CLOROFILLIANA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI LA FOTOSINTESI CLOROFILLIANA Fu nel 1771 che Priestley dimostrò che l’aria viziata di un ambiente poteva essere purificata mediante l’introduzione di piante. Successivamente il botanico Dutrochet riuscì a dimostrare che soltanto le parti verdi di una pianta potevano compiere questa purificazione eliminando l’anidride carbonica. Il pigmento responsabile di questo processo fu chiamato clorofilla dal colore delle foglie (da  = verde e  = foglia). In seguito J. Sachs osservò che la clorofilla non era diffusa nelle foglie, bensì era contenuta in corpuscoli ai quali venne dato il nome di cloroplasti e che i granuli di amido erano il prodotto della trasformazione del carbonio inorganico in quello organicato con il diretto intervento della luce solare. CLOROPLASTI (organuli verdi) in cellula vegetale Processo esemplificato della fotosintesi clorofilliana NADP, NADPH, ADP, ATP sono nucleotidi vettori a base di fosforo E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

LA FOTOSINTESI CLOROFILLIANA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI LA FOTOSINTESI CLOROFILLIANA RICOSTRUZIONE DEL PROCESSO DI FOTOSINTESI CLOROFILLIANA ALL’INTERNO DI UNA FOGLIA. E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

LA FOTOSINTESI CLOROFILLIANA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI LA FOTOSINTESI CLOROFILLIANA Processo esemplificato della fotosintesi clorofilliana NADP, NADPH, ADP, ATP sono nucleotidi vettori a base di fosforo Particolare di uno stoma dell’epidermide fogliare Tessuto vegetale con cloroplasti E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

LA FOTOSINTESI CLOROFILLIANA, segue PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI LA FOTOSINTESI CLOROFILLIANA, segue Si giunse così a fissare le basi scientifiche di una delle più importanti reazioni biochimiche naturali del ricambio delle piante, cioè la sintesi degli zuccheri con utilizzo di composti inorganici (anidride carbonica ed acqua) ottenuti dalla pianta rispettivamente dall’aria e dal suolo. In questo processo viene accumulata una grande quantità di energia che viene fornita dalla sorgente luminosa, liberando ossigeno. Le componenti della luce più attive nel processo fotosintetico sembrano essere le radiazioni rosse e quelle azzurre dello spettro. Schema esemplificato della sintesi degli zuccheri nelle piante mediante la fotosintesi clorofilliana Penetrazione delle componenti della radiazione solare nell’acqua del mare E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

LA FOTOSINTESI CLOROFILLIANA, segue PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI LA FOTOSINTESI CLOROFILLIANA, segue Il processo fotosintetico è un processo di ossido-riduzione in cui l’acqua è il donatore dell’idrogeno (riduzione) e l’anidride carbonica l’accettore (ossidazione). Il processo è dunque ossido-riduttivo e può verificarsi solo con l’intervento della luce che provoca la scomposizione dell’acqua nei suoi elementi, ossigeno e idrogeno. L’ossigeno viene immesso nell’aria o nell’acqua dopo una serie di trasformazioni enzimatiche ancora non ben conosciute; l’idrogeno, attraverso trasformazioni enzimatiche viene utilizzato assieme all’anidride carbonica per la sintesi della molecola del monosaccaride (fruttosio). In conclusione nella fotosintesi vi sono: un processo primario che può essere svolto solo in presenza di luce solare (fotolisi dell’acqua) e un processo secondario che avviene anche in assenza di luce e che trasforma, attraverso una serie di reazioni enzimatiche complesse l’anidride carbonica in sostanza organica utilizzando l’energia e il potere riducente prodottosi nel processo primario. I fenomeni fotosintetici non sono limitati solo alle piante superiori e non sempre viene utilizzata l’acqua. Vi sono Batteri (Rodosolfobatteri) che attraverso il loro pigmento rosso (batterioporporina) sintetizzano anidride carbonica e idrogeno sottratto all’acido solfidrico (H2S) in glucidi ma invece di liberare ossigeno, liberano zolfo. E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA Schema esemplificato della chimica della fotosintesi

PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14 PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI Ipotetica variazione della composizione dell’atmosfera nel corso dei tempi. E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14 PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI I FOSSILI CHIMICI Per risalire alle condizioni che hanno permesso alla Vita di intraprendere la linea evolutiva che è giunta fino a noi, un promettente filone di ricerca sembra essere quello dei fossili chimici. E’ risaputo che le grandi molecole chimiche non sopravvivono a lungo dopo la morte di un organismo ma possono scindersi in molecole derivate che rimangono stabili per lunghi periodi e quindi utili come indicatori della presenza precedente della molecola madre. Alcuni amminoacidi, per esempio, sopravvivono come prodotto della scissione di proteine. Una gran varietà di altre sostanze organiche come idrocarburi, carboidrati e lipidi possono venire estratti da campioni rocciosi o fossili e riconosciuti attraverso la gas-cromatografia. Queste ricerche possono risultare utili nel seguire tutto il percorso della Vita attraverso il tempo geologico ma risultano particolarmente vantaggiose per ricercare prove circa l’esistenza e la natura della vita primitiva nel Precambriano, cioè in quel settore apparentemente buio (i 4/5 circa dell’intero ciclo geologico) antecedente alla comparsa dei primi fossili certi, evidenti ed evoluti rinvenuti nelle formazioni rocciose del Cambriano e del Precambriano superiore. Possibili modelli alternativi di evoluzione della Vita e formazione di eucarioti E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

Evoluzione dell’atmosfera terrestre PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI I FOSSILI CHIMICI, segue La scoperta di fitano (idrocarburo saturo: C20H42) e pristano (idrocarburo alifatico: C18H38) in rocce del Precambriano superiore, per esempio, indica la presenza di organismi fotosintetici dato che questi prodotti derivano dalla disgregazione della clorofilla e non hanno altra origine naturale conosciuta. Ne consegue che nel Precambriano superiore e cioè almeno 1,5 miliardi di anni fa vi erano vegetali di tipo eufitico. Il percorso della ricerca in questo campo, però, è ancora lungo e richiede attenzione e rigore nelle procedure. Sappiamo dunque che c’era attività fotosintetica evoluta almeno 1,5 miliardi di anni fa (1500 MAF o 1,5 GAF) e batteri rinvenuti in rocce risalenti a 3,5 miliardi di anni fa (3500 MAF o 3,5 GAF). Cerchiamo adesso di ricostruire la storia della vita nel corso del tempo geologico. Evoluzione dell’atmosfera terrestre E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI ANIMALI E VEGETALI PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI ANIMALI E VEGETALI Con il tempo gli organismi viventi si modificano e questo cambiamento prende il nome di evoluzione. Jean Lamarck agli inizi dell’800 enunciò che gli organismi avevano avuto origine per generazione spontanea ma poi, con il tempo, ciascuno si era adattato al proprio ambiente ereditando i caratteri acquisiti dai genitori. Secondo Lamarck il collo delle giraffe si è gradualmente allungato perchè veniva costantemente teso in alto verso le foglie degli alberi; la maggiore lunghezza raggiunta in una generazione veniva trasmessa alla generazione successiva. Lamarck Tartarughe delle Galapagos Galapagos E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI ANIMALI E VEGETALI PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI ANIMALI E VEGETALI Verso la metà dell’800 Charles Darwin presentò un’immagine diversa dell’evoluzione adattativa: tutti gli individui di una specie animale o vegetale variano per qualche verso e tutti assieme producono più figli di quanti riescano a sopravvivere. L’ambiente nel quale essi vivranno determinerà quali sono i più idonei a sopravvivere e solo questi individui così selezionati si riprodurranno. Nel caso della giraffa la selezione ha favorito gli individui con il collo più lungo e per questo motivo, con il passare delle generazioni, la lunghezza del collo della giraffa è andata aumentando. Darwin Laddove una popolazione viene frammentata, per esempio con l’innalzamento del livello del mare, i cambiamenti dovuti alla selezione in seno a ciascuno dei gruppi così separati possono essere anche molto diversi. Potrebbero divergere a tal punto da non rendere più possibile l’incrocio tra gli individui di un gruppo e quelli dell’altro gruppo. Questo ragionamento è stato seguito da Darwin per spiegare il motivo della diversità di specie di tartarughe e di uccelli, pur così strettamente imparentate, che vivono su ciascuna delle isole Galapagos. Isole Galapagos E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI ANIMALI E VEGETALI PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI ANIMALI E VEGETALI Mendel Darwin non riuscì a spiegare la causa della variazione tra individui da cui dipende la selezione. Il mistero venne spiegato nel XIX° sec. da Gregor Mendel attraverso la formulazione delle sue tre leggi ereditarie. Nei suoi esperimenti con i piselli Mendel trovò che i caratteri trasmessi da una generazione alla successiva sono controllati da unità ereditarie che oggi chiamiamo GENI, segmenti di DNA, veri e propri codici chimici, che controllano la sintesi delle proteine e sono contenuti nei cromosomi. Mendel incrociò ceppi puri di piselli lisci di colore giallo con ceppi puri di piselli grinzosi di colore verde e trovò che i piselli discendenti della prima generazione erano tutti gialli e lisci. Quando questi piselli vennero incrociati fra loro, se ne originarono quattro tipi diversi: ogni 16 piselli, 9 erano lisci e gialli, 3 lisci e verdi, 3 grinzosi e gialli, 1 grinzoso e verde. E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI ANIMALI E VEGETALI PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI ANIMALI E VEGETALI Da questo Mendel dedusse che ciascuno dei ceppi originari di piselli doveva avere due unità equivalenti responsabili per il colore e per la forma. Descrisse come dominanti le unità responsabili per il colore giallo e la forma liscia e come recessive quelle per il colore verde e la forma grinzosa. Nella prima generazione si erano espresse unicamente le unità dominanti per cui tutti gli esemplari avevano piselli lisci e gialli; nella seconda erano invece emerse quelle recessive per i semi verdi e grinzosi ma soltanto dove esse erano responsabili della forma e del colore. Processo di divisione cellulare meiotica (a sx) e composizione dell’RNA messaggero (sopra) E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

Compaiono le Pteridofite PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DELLE PIANTE Dalle lontane origini nell’acqua le piante si sono adattate a vivere fuori di essa conquistando i più svariati habitat terrestri. I primi eucarioti (organismi le cui cellule sono fornite di nucleo) del Precambriano furono quasi certamente alghe verdi; diversamente dalle alghe azzurre, da cui si erano evolute, esse contenevano veri cloroplasti e per questo vengono considerate antenati delle piante superiori. Vivendo in acqua o comunque in località umide, possono sopravvivere senza radici, fusti o tessuti specializzati. L’adattamento alla vita lontano dall’acqua obbligò le piante a sviluppare radici e sistemi vascolari in grado di rifornire le loro parti di alimento e di acqua. Le Pteridofite e le Spermatofite cercarono di realizzare tutto questo. Le Pteridofite rimasero legate alle località acquatiche o umide perchè i loro gameti funzionano solo in ambienti molto ricchi di acqua. Le Spermatofite non hanno invece bisogno di umidità per riprodursi dato che i gameti maschili formano il polline mentre lo zigote (cellula fecondata) viene protetto da un seme. Dopo essere comparse nel Paleozoico inferiore le Pteridofite si diffusero rapidamente sulla terraferma nel Devoniano e formarono le prime foreste. Da allora furono molto importanti come fonte di alimento per quegli animali che stavano cominciando a svincolarsi dall’acqua. Compaiono le Pteridofite Pteridofita E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA EVOLUZIONE DELLE PIANTE

EVOLUZIONE DELLE PIANTE PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DELLE PIANTE Le Gimnosperme si differenziano dalle Pteridofite per il fatto di avere veri semi derivati dal megasporangio delle Pteridofite più progredite. Le Gimnosperme sono note fin dal Devoniano e alla fine del Carbonifero erano ormai ben insediate; tuttavia sostituirono le Pteridofite come tipo principale di piante solo nel Permiano. Esplodono le Gimnosperme Compaiono le Gimnosperme Esplodono le Pteridofite Piante paleozoiche E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

EVOLUZIONE DELLE PIANTE PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DELLE PIANTE Le Angiosperme sono il gruppo di piante più progredito, equivalente, come tale, al gruppo dei mammiferi tra gli animali. Portano anch’esse semi come le Gimnosperme, ma hanno parecchi caratteri che le differenziano da questo gruppo. I loro ovuli sono racchiusi in un ovario dal quale si sviluppa un frutto che contiene i semi. Una riproduzione efficiente e una dispersione dei semi sono in parte le ragioni del grande successo raggiunto dalle Angiosperme. Non si conoscono ancora gli antenati e le precise origini delle Angiosperme. Quando compaiono per la prima volta nel Cretaceo inferiore mostrano già una certa varietà e sono già rappresentate tanto con Monocotiledoni che con Dicotiledoni. Probabilmente devono risalire al Trias o addirittura al Permiano e devono aver colonizzato ambienti come gli altopiani tropicali con scarse possibilità di fossilizzazione. Si manifestano le Angiosperme Foglia fossile E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA - UNINA

Evoluzione degli invertebrati PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI Le molteplici forme di animali invertebrati rappresentano, nell’evoluzione, differenti linee di sperimentazione. Molte di esse sono sopravvissute, con successo variabile, fino ad oggi. I primi animali comparvero sulla Terra circa 800 milioni di anni fa. Probabilmente derivarono da alghe marine eucariotiche ma diversamente da queste erano privi di cloroplasti. I più antichi furono organismi unicellulari: i protozoi, ancor oggi viventi. Da quelle lontane origini gli animali si evolsero in varie forme elaborate e alcuni svilupparono addirittura scheletri di sostegno o di protezione. I Protozoi sono i fondatori della genealogia animale, i più semplici dei quali sono gli invertebrati. E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA Evoluzione degli invertebrati

EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI Con il passare del tempo alcuni Protozoi dovettero raggrupparsi formando ammassi cellulari in cui le cellule si specializzarono in un determinato compito. Si formarono così i primi gruppi pluricellulari organizzati che dovevano somigliare probabilmente alle spugne. Le Spugne stesse sono i più semplici animali pluricellulari della scala genealogica animale. Le Spugne comparvero sulla Terra fin dal Precambriano e la loro storia fossile si accompagna a quella degli Archeociatidi i quali compaiono solo a partire dal Cambriano e sono di incerta collocazione sistematica avendo somiglianze sia con le Spugne sia con i Coralli. Gli Archeociatidi sono stati i primi animali a formare scogliere e probabilmente vivevano fianco a fianco con i Trilobiti. Dopo la loro estinzione le scogliere non si formarono per decine di milioni di anni. Compaiono le Spugne Compaiono gli Archeociatidi E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI I primi Celenterati furono ritrovati in Australia in rocce che datano circa 690 Ma (Pennatula) e quindi compaiono nel Precambriano superiore. Sulla base di questa scoperta i Celenterati rappresentano una delle più antiche linee evolutive dei metazoi anche se è solo dall’Ordoviciano medio che è possibile seguirne le tendenze evolutive. Comparvero allora i primi coralli tabulati e rugosi che vivevano anche in colonie. Compaiono i Celenterati Prime colonie di coralli E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI I Briozoi e i Brachiopodi molto probabilmente hanno avuto un antenato in comune: un foronideo, un animale vermiforme con corpo molle e filamenti attorno alla bocca. I primi Brachiopodi probabilmente non avevano parti dure: le forme con scheletri mineralizzati comparvero solo all’inizio del Cambriano, poi si registra un’esplosione delle forme di vita. I Briozoi comparvero invece per la prima volta nell’Ordoviciano e vissero tutti in colonie. Anch’essi registrarono ampie e importanti radiazioni e diffusione. Compaiono i Briozoi Compaiono i Brachiopodi Evoluzione dei Brachiopodi E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI I milioni di conchiglie che si trovano lungo le linee costiere marine attuali ci dicono quanto successo abbiano avuto e abbiano tuttora nell’evoluzione un’importante classe di Molluschi: i Bivalvi o Lamellibranchi. I primi bivalvi si registrano all’inizio dell’Ordoviciano e probabilmente si cibavano di detriti. Il loro successo evolutivo fu realizzato anche grazie alla produzione del bisso, una sostanza filamentosa che permetteva loro di vivere ben radicati sul fondo. I Gasteropodi sono gli unici molluschi ad avere organi corporei ruotati di 180°. I primi Gasteropodi risalgono al Cambriano; da allora si sono sviluppati con notevole successo. All’inizio del Mesozoico diedero origine ad un animale che aveva perduto l’unica branchia e trasformato la superficie del mantello in polmone e quindi conquistarono l’ambiente terrestre. Lamellibranchi Gasteropodi Evoluzione Lamellibranchi E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA Evoluzione Gasteropodi

I Molluschi Cefalopodi possiedono organi di senso ben sviluppati. PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI I Molluschi Cefalopodi possiedono organi di senso ben sviluppati. I Tetrabranchiati di cui oggi rimane un sopravvissuto, il Nautilus, hanno avuto un’importante storia fossile. Le forme più antiche risalgono al Cambriano superiore; prosperarono nel Paleozoico con un’incredibile varietà di forme. Alla fine del Siluriano i Nautiloidi diedero origine agli Ammonoidi che si affermarono estesamente verso la fine del Paleozoico e nel Mesozoico. Ad originare i Dibranchiati, gli attuali polpi e calamari, furono i Belemnoidi. Comparvero nel Carbonifero e raggiunsero notevole importanza nel Giurassico e nel Cretaceo. Dibranchiati Tetrabranchiati E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI Gli Artropodi sono gli invertebrati che hanno raggiunto il maggior successo e che presentano una maggiore varietà. I primi Artropodi comparvero improvvisamente nel Cambriano inferiore e all’inizio costituirono un gruppo sorprendentemente vario; con ogni probabilità risalgono quindi al Precambriano, ma avevano scarse possibilità di fossilizzazione per avere corpo molle. Il gruppo più importante di Artropodi è costituito dai Trilobiti e dai Trilobitoidi. Le fortune dei Trilobiti crebbero e svanirono nel Paleozoico. Sono considerati ottimi fossili guida. TRILOBITE E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI Gli Echinodermi, a differenza della maggior parte degli Invertebrati hanno uno scheletro interno. Il primo echinoderma comparso sulla Terra risale al tardo Precambriano. Nel Cambriano inferiore comparvero i primi eocrinoidi. Molti gruppi di echinodermi del Cambriano si estinsero subito forse sostituiti da gruppi più efficienti e protetti. Echinodermi E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI Fra i fossili più importanti del Paleozoico vi sono i delicati Graptoliti, simili a ramoscelli. L’etimologia del loro nome è ‘scritti di pietra’ in quanto per la maggior parte si sono conservati sotto forma di pellicole carbonizzate bianco-grigie sulla superficie di scisti neri. In un primo tempo furono associati agli Idrozoi, poi si scoprì che erano membri estinti degli emicordati e pertanto affini ai vertebrati. Comparvero alla fine del Cambriano, prosperarono nell’Ordoviciano e nel Siluriano. La maggior parte dei Graptoliti formò una parte del plancton ancestrale ma furono anche liberi di nuotare. E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI Lo sviluppo della colonna vertebrale ha significato per gli animali che la possedevano la possibilità di evolversi come dimensioni e intelligenza ad un livello che, tranne rari casi, non trova corrispondenza nel mondo degli invertebrati. L’origine dei Vertebrati è un argomento su cui si discute molto perchè le prove fossili sono piuttosto scarse. Frammenti di primi Vertebrati provengono dalle rocce dell’Ordoviciano inferiore e indicano forme già evolute. I predecessori dei Vertebrati sono stati cercati in molti gruppi di invertebrati ma le maggiori attenzioni si sono focalizzate sugli echinodermi. Possibile filogenia dei Vertebrati Vertebrati E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14 PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI PESCI Tra i Vertebrati, i Pesci compaiono nell’Ordoviciano inferiore e via via si evolsero in numerose forme e si affermarono con successo in tutto il Paleozoico giungendo fino a noi. PESCI OSSEI E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI - VERTEBRATI, ANFIBI PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI - VERTEBRATI, ANFIBI Gli Anfibi si differenziarono dai Pesci nel Devoniano medio conquistando subito la terraferma. E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI - VERTEBRATI, RETTILI PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI - VERTEBRATI, RETTILI I primi Rettili comparvero nelle paludi del Carbonifero e probabilmente derivano dagli anfibi e i paleontologi sono all’affannosa ricerca di trovare l’anello mancante fra i due gruppi. La storia dell’evoluzione dei rettili, soprattutto di quelli terrestri hanno affascinato intere generazioni per la straordinaria specializzazione raggiunta da questi antichi esseri viventi. In alcune linee evolutive mostrano similitudine ai mammiferi. I Dinosauri compaiono nel Trias medio, si svilupparono nel Trias superiore ed esplosero nel Giurassico e nel Cretaceo, poi all’improvviso si estinsero alla fine del Mesozoico, circa 65 MAF. E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI - VERTEBRATI, RETTILI, Evoluzione Dinosauri PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI - VERTEBRATI, RETTILI, Evoluzione Dinosauri E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14 PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI Il primo rappresentante degli Uccelli, l’Archaeopteryx (Ala antica) risale al Giurassico medio e fu trovato nel calcare di Solenhofen in Baviera. Dopo questo fortunato ritrovamento si ha buio completo ma nel primo Cenozoico (60 MAF) uccelli terrestri e marini esistevano già in parecchie regioni. Compaiono gli Uccelli Si diffondono gli Uccelli ARCHAEOPTERYX E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI - VERTEBRATI, MAMMIFERI PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI - VERTEBRATI, MAMMIFERI Il Cenozoico che ha inizio 65 MAF, è spesso indicato come l’era dei Mammiferi ma questi fanno la loro prima comparsa già alla fine del Trias, 100 milioni di anni prima. Si sono evoluti da Rettili terapsidi predatori e nel Giurassico si erano già suddivisi e diversificati in animali di piccola mole che vivevano all’ombra dei grandi rettili. All’inizio del Cenozoico i Mammiferi subirono una spettacolare radiazione adattativa, un’autentica esplosione che li portò a conquistare tutti gli ambienti ormai lasciati liberi dai dinosauri. E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI - VERTEBRATI, MAMMIFERI PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI - VERTEBRATI, MAMMIFERI Molte forme antiche sperimentali di Mammiferi si sono però subito estinte già nel tardo Eocene e nell’Oligocene. Con il Miocene la geografia mondiale iniziò ad assumere i connotati odierni per cui molti mammiferi diedero origine a forme moderne ben riconoscibili. Ulteriori adattamenti si verificarono nel corso delle glaciazioni quaternarie, soprattutto l’ultima che provocò un’ondata di estinzioni e decimazioni fra i 60.000 e i 10.000 anni fa. Mentre le principali radiazioni adattative delle Angiosperme si verificarono prima che i continenti si staccassero, quella dei Mammiferi avvenne dopo. E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI - VERTEBRATI, MAMMIFERI, PRIMATI PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI - VERTEBRATI, MAMMIFERI, PRIMATI Tra i Mammiferi è interessante seguire l’evoluzione dei Primati i quali, all’inizio del Cenozoico si adattarono alla vita arboricola. Diventando più grossi, non poterono più spostarsi con agilità e iniziarono a dondolarsi sviluppando gli arti: braccia e gambe. Nel capo gli occhi si spostarono anteriormente così da permettere una visione binoculare, assai importante per apprezzare le distanze. Diminuirono naso e muso dato che l’olfatto non era molto importante per chi viveva tra gli alberi dove abbondavano insetti e frutta. Alla fine l’encefalo diventò progressivamente più voluminoso per realizzare un rapido coordinamento del movimento e dei sensi. I primi ominidi comparvero in Africa almeno 3 milioni di anni fa. L’ Homo erectus è il precursore moderno dell’Homo sapiens e dei suoi parenti stretti come l’Homo neanderthalensis. E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14 PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI EVOLUZIONE DELL’UOMO E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

Evoluzione della vita con il progredire del tempo PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 14. EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI Evoluzione della vita con il progredire del tempo E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA