Dall’Universo al Pianeta azzurro Tano Cavattoni, Fabio Fantini, Simona Monesi, Stefano Piazzini Dall’Universo al Pianeta azzurro

Capitolo 19 La storia della Terra Abbiamo un solo pianeta, e non possiamo effettuare che un solo esperimento. Edward O. Wilson

Capitolo 19 La storia della Terra Lezione 51 Dalla nascita alla maturità §19.1 Le origini §19.2 L’atmosfera primitiva §19.3 La prima età: il Precambriano §19.4 L’età antica: il Paleozoico Lezione 52 Dalla maturità ai giorni nostri §19.5 L’età di mezzo: il Mesozoico §19.6 L’età recente: il Cenozoico §19.7 L’età odierna: il Pleistocene e l’Olocene 3 3

§19.1 Le origini Circa 5 miliardi di anni fa nella nostra galassia si verificò il progressivo collasso gravitazionale dei gas e delle polveri di una nebulosa. Circa 4,5 miliardi di anni fa nacque il sistema solare, con il sole, pianeti, tra cui la Terra primitiva, satelliti e corpi minori. La Terra primordiale era una sfera fluida, calda, sottoposta alle radiazioni e a una continua pioggia di polveri e metoriti. Da uno di questi impatti catastrofici si originò la Luna. 4

§19.1 Le origini 5

§19.2 L’atmosfera primitiva Nei primi milioni di anni l’atmosfera primordiale della Terra era costituita da idrogeno, elio, metano, ammoniaca e vapore acqueo. Successivamente, il vento solare disperse i componenti più leggeri formando l’atmosfera primitiva della Terra, costituita da metano, ammoniaca, vapore acqueo, azoto e diossido di carbonio. Con il raffreddamento, il vapore acqueo condensò in acqua liquida, parte del diossido di carbonio passò in soluzione e l’atmosfera si arricchì di azoto. 6

§19.2 L’atmosfera primitiva Il passaggio verso l’atmosfera attuale avvenne ad opera degli organismi fotosintetici che arricchirono l’atmosefra di ossigeno. 7

§19.3 La prima età: il Precambriano La Terra prese origine, come tutti gli altri corpi del sistema solare, attorno a 4.500 milioni di anni fa. L’intervallo tra la sua origine e 540 milioni di anni fa, quando si ebbe una grande diffusione delle forme animali, è chiamato Precambriano. Le tracce geologiche e biologiche di questo periodo sono scarse a causa del ciclo litogenetico, ovvero il continuo riciclaggio delle rocce che tende a cancellare le tracce del passato. 8

§19.3 La prima età: il Precambriano Il paesaggio del Precambriano era dominato da un grande numero di vulcani in attività. L’atmosfera forniva scarsa protezione contro le radiazioni ultraviolette. La vita era quasi assente. Solo in ambienti marini si trovavano le stromatoliti, formazioni colonnari prodotte dall’attività di colonie di cianobatteri. 9

§19.3 La prima età: il Precambriano Le rocce precambriane si rinvengono solo nei nuclei più antichi dei continenti. Le rocce terrestri più antiche sono rare e hanno 4.000 Ma. L’atmosfera primitiva doveva essere formata da ammoniaca (NH3), metano (CH4), vapore d’acqua (H2O) e idrogeno (H2). Questi composti contengono gli stessi elementi che sono alla base dei composti organici. 10

§19.3 La prima età: il Precambriano Le molecole dell’atmosfera primitiva, sotto l’azione della radiazione UV e delle scariche elettriche atmosferiche, generarono molecole prebiotiche che precedettero la comparsa dei primi sistemi viventi. 11

§19.3 La prima età: il Precambriano Il Precambriano è l’era della comparsa della vita sulla Terra. Le forme di vita più antiche potrebbero risalire a 3.800 Ma fa. I fossili più antichi risalgono a 3.500 Ma fa; sono resti di cellule di tipo batterico simili a quelle attuali. 12

§19.3 La prima età: il Precambriano Da cellule di tipo batterico derivarono cellule nucleate, in grado di compiere processi energetici sempre più complessi. La fotosintesi arricchì l’atmosfera di ossigeno. L’ossigeno rese possibile la formazione di organismi efficienti e complessi come gli animali. 13

§19.4 L’età antica: il Paleozoico L’era paleozoica è suddivisa in sei periodi: • Cambriano; • Ordoviciano; • Siluriano; • Devoniano; • Carbonifero; • Permiano. 14

§19.4 L’età antica: il Paleozoico 15

§19.4 L’età antica: il Paleozoico Più di 500 Ma fa, nel Cambriano, il periodo più antico del Paleozoico, gran parte delle masse continentali era riunita in un unico grande continente, detto Gondwana. Rocce che oggi si trovano in Africa, in America meridionale, in Antartide e in Australia appartenevano a questo supercontinente. 16

§19.4 L’età antica: il Paleozoico Nel corso del Paleozoico si verificò l’orogenesi caledoniana. I rilievi caledoniani sono stati fortemente erosi, ma sono ancora evidenti presso la costa atlantica degli Stati Uniti e in numerosi paesi dell’Europa nordoccidentale. 17

§19.4 L’età antica: il Paleozoico Nei mari si svilupparono molti invertebrati. (4, 5, 6, 7 in figura) I vertebrati cominciarono a diffondersi nell’Ordoviciano come pesci ostracodermi. (1, 2, 3 in figura) 18

§19.4 L’età antica: il Paleozoico All’Ordoviciano seguì il Devoniano. Nel Devoniano gli anfibi svilupparono adattamenti che consentirono una indipendenza sempre maggiore dalla vita acquatica. I vertebrati colonizzarono l’ambiente subaereo. 19

§19.4 L’età antica: il Paleozoico A partire da 420 Ma fa, alla fine del Siluriano, gli anfibi ebbero a disposizione piante e molti invertebrati come fonte di cibo per vivere sulle terre emerse. 20

§19.4 L’età antica: il Paleozoico Nel Carbonifero, 340 Ma fa, le terre emerse, a causa del clima tropicale, si ricoprirono di felci arboree e delle prime conifere. Molti artropodi, tra i quali i primi insetti, si diffusero ampiamente e raggiunsero in alcuni casi dimensioni notevoli. 21

§19.4 L’età antica: il Paleozoico Dalle foreste del Carbonifero derivarono grandi depositi di carbone fossile. Nel Carbonifero comparvero i rettili. Le collisioni tra le masse continentali dell’orogenesi ercinica generarono molte catene europee. 22

§19.4 L’età antica: il Paleozoico L’unione delle masse continentali, realizzatasi alla fine del Permiano, diede origine al supercontinente Pangea. Distribuzione delle terre e dei mari durante il Permiano. 23

§19.4 L’età antica: il Paleozoico A seguito della formazione della Pangea, i ghiacci si estesero su gran parte di America del Sud, Africa, Australia, India e Antartide. I radicali cambiamenti climatici provocarono la grande estinzione permiana. 24

§19.5 L’età di mezzo: il Mesozoico L’era mesozoica è suddivisa in tre periodi: • Triassico; • Giurassico; • Cretaceo. 25

§19.5 L’età di mezzo: il Mesozoico 26

§19.5 L’età di mezzo: il Mesozoico La flora e la fauna del Mesozoico rappresentano una transizione tra quelle arcaiche del Paleozoico e quelle moderne del Cenozoico. Il Mesozoico fu caratterizzato dal grande sviluppo dei rettili che dominarono sulla terra, nell’acqua e nell’aria. Dopo la prima metà dell’era comparvero mammiferi e uccelli. 27

§19.5 L’età di mezzo: il Mesozoico 28

§19.5 L’età di mezzo: il Mesozoico Nel Triassico si verificò una riorganizzazione della biosfera dopo l’estinzione permiana. Comparvero anche i primi dinosauri, i primi rettili marini e i primi mammiferi. La flora, ancora primitiva, era costituita da felci e conifere. 29

§19.5 L’età di mezzo: il Mesozoico All’inizio del Mesozoico la Pangea iniziò a frammentarsi e i continenti iniziarono la loro deriva. A causa dell’espansione dei fondali oceanici e della deriva dei continenti, nel Mesozoico l’attività orogenetica fu scarsa in Europa e Asia, mentre nelle Americhe si originarono le catene occidentali. Il Giurassico è caratterizzato anche dal grande sviluppo delle ammoniti. 30

§19.5 L’età di mezzo: il Mesozoico Nel Giurassico si aprì l’oceano Tetide tra Africa ed Eurasia e proseguì l’allontanamento dei continenti. Tra la fine del Triassico e l’inizio del Giurassico l’Atlantico era poco più che un mare stretto e allungato. Tra Europa e Asia a nord, e Africa a sud si apriva l’Oceano Tetide. 31

§19.5 L’età di mezzo: il Mesozoico Nel Cretaceo, ultimo periodo dell’era mesozoica, si svilupparono le prime piante con fiore. I mari erano abitati da grandi rettili marini, sulla terraferma dominavano i grandi dinosauri. Il Cretaceo si concluse con una grande estinzione che provocò la perdita dei grandi rettili marini, terrestri e volatori, di vari gruppi di invertebrati e di molti organismi planctonici marini. 32

§19.5 L’età di mezzo: il Mesozoico 33

§19.5 L’età di mezzo: il Mesozoico Nel corso del Mesozoico il dominio incontrastato dei rettili relegò i mammiferi in ambienti ristretti. A seguito del raffreddamento climatico del Cretaceo e della grande estinzione ad esso connessa, i mammiferi sopravvissuti poterono espandersi ampiamente nell’era successiva. Gli uccelli, ultimi discendenti dei dinosauri, occuparono lo spazio aereo, l’unico ambiente poco colonizzato dai mammiferi. 34

§19.5 L’età di mezzo: il Mesozoico 35

§19.6 L’età recente: il Cenozoico L’era cenozoica è suddivisa in tre periodi: • Paleogene; • Neogene. e in sette epoche: - Paleocene; - Eocene; - Oligocene; - Miocene; - Pleistocene; - Olocene. 36

§19.6 L’età recente: il Cenozoico 37

§19.6 L’età recente: il Cenozoico All’inizio del Cenozoico l’Oceano Tetide separava ancora l’Eurasia dall’Africa e dall’India. All’inizio del Cenozoico mentre la Tetide si andava chiudendo, si innalzavano le catene alpina e himalayana e si formava la penisola italiana. 38

§19.6 L’età recente: il Cenozoico Nel corso dell’era, Africa e India in movimento verso l’Eurasia determinarono il sollevamento dei sedimenti accumulati sui fondali della Tetide e iniziò l’orogenesi alpino-himalayana. L’oceano Tetide scomparve. 39

§19.6 L’età recente: il Cenozoico Gli animali e le piante del Cenozoico erano molto simili a quelli odierni. I mammiferi si diffusero ovunque e si differenziarono nei 18 ordini ancora oggi presenti. I rettili sopravvissuti furono tartarughe, coccodrilli, lucertole e serpenti. Gli uccelli si svilupparono in forme molto vicine a quelle attuali. 40

§19.6 L’età recente: il Cenozoico 41

§19.6 L’età recente: il Cenozoico Le piante con i fiori si diversificarono e le numerose forme erbacee diedero vita a due ambienti di grande importanza: praterie e savane. Nelle foreste e nelle savane si diffusero numerose specie di primati. 42

§19.6 L’età recente: il Cenozoico Alla fine del Miocene, circa 6 Ma fa, il Mar Mediterraneo si essiccò quasi completamente perché si interruppe la sua comunicazione con l’Oceano Atlantico. L’evaporazione portò all’accumulo di depositi salini sul fondo delle depressioni prosciugate. Questi depositi vennero in seguito sollevati e deformati nel corso dell’orogenesi appenninica e si distribuirono in molte regioni italiane. 43

§19.7 L’età odierna: il Pleistocene e l’Olocene Il Pleistocene è la penultima epoca del Cenozoico. Il Pleistocene iniziò 1,8 Ma fa, data presunta della comparsa dell’uomo. 44

§19.7 L’età odierna: il Pleistocene e l’Olocene Durante il Pleistocene i ghiacciai si estesero ampiamente nell’emisfero boreale. In Europa sono documentate ben cinque glaciazioni; in Italia ne sono documentate bene soltanto tre. Alle fasi di glaciazione si alternarono periodi relativamente caldi detti interglaciali. Le forti variazioni climatiche connesse alle glaciazioni ebbero ripercussioni sulla flora e sulla fauna: flore e faune di clima freddo si alternarono a flore e faune di clima caldo. 45

§19.7 L’età odierna: il Pleistocene e l’Olocene Nell’area mediterranea durante i periodi freddi vissero il mammut, il rinoceronte lanoso, la renna. Nei periodi interglaciali, animali di tipo tropicale si spinsero fino all’Europa settentrionale. 46

§19.7 L’età odierna: il Pleistocene e l’Olocene I cambiamenti climatici contribuirono all’evoluzione dell’uomo. Nel Pleistocene si differenziarono specie diverse del genere Homo. Alla fine dell’ultima glaciazione si affermò l’unica specie Homo sapiens. Oggi viviamo nell’ultima epoca del Cenozoico che è l’Olocene, iniziato 10.000 anni fa. 47

§19.7 L’età odierna: il Pleistocene e l’Olocene 48

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