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Definizione generale
Il termine fossile (dal latino fodere, scavare) indica una qualsiasi testimonianza di vita geologicamente passata (antecedente all'epoca attuale), come resti di organismi o tracce della loro esistenza (orme, spore, pollini, ambre). Il processo di trasformazione di un organismo vivente in un fossile può durare diversi milioni di anni. La fossilizzazione è un processo estremamente improbabile. Infatti non appena gli animali o le piante muoiono ne inizia la decomposizione. Sebbene le parti più resistenti, come conchiglie, ossa e denti degli animali o il legno delle piante, resistano più a lungo dei tessuti molli, spesso questi elementi vengono disgregati da agenti naturali esterni (fisici e chimici), come vento e acqua corrente, ma anche dall'azione di animali necrofagi (agenti biologici).
Alcuni fossili possono essere considerati come una porzione di materia (e quindi di energia) imprigionata che, sfuggendo alla decomposizione e trasferendosi dalla biosfera alla litosfera, viene sottratta all'ecosistema del passato. Questa energia viene, ad esempio, sfruttata dall'uomo mediante l'impiego dei combustibili fossili (carbone e petrolio) nelle varie attività industriali.
Generalmente, per subire un processo completo di fossilizzazione, un organismo deve essere sepolto rapidamente, prima che ne subentri la decomposizione o venga aggredito dagli agenti demolitori. Nella maggior parte dei casi questo lavoro viene svolto dai sedimenti come la sabbia o il fango trasportati dall'acqua.
Lo studio di tutti i processi che vanno dalla morte dell' organismo alla sua fossilizzazione è compito della Tafonomia, quel ramo della Paleontologia che cerca appunto di ripercorrere tutte le tappe che hanno contribuito alla formazione di un fossile.
Qui è figurato un esemplare proveniente dal Lias medio tedesco, Pleuroceras spinatum; è conservato tramite modello interno e fa vedere le linee di sutura, incisioni ramificate che fanno distinguere nel fossile la porzione esterna della conchiglia, camera di abitazione e porzione interna, fragmocono. È un fossile guida molto conosciuto nell'area boreale dell'epoca (180 milioni di anni fa).
Dove si rinvengono i fossili
I fossili si trovano dentro le:
- Rocce sedimentarie diffusissime ovunque. In Italia sono molto ricche di fossili e vanno dal Paleozoico (550 milioni di anni fa) fino al Quaternario. Utili per la datazione delle rocce calcaree appenniniche mesozoiche sono: ammoniti, belemniti, bivalvi, gasteropodi, brachiopodi, echinodermi, crinoidi, denti isolati di squalo e microfossili. La datazione relativa eseguita con i fossili guida è di enorme importanza ed è servita alla definizione e alla caratterizzazione delle ere e dei periodi geologici.
- Rocce eruttive o vulcaniche. In esse sono totalmente assenti i fossili tranne in alcuni casi speciali.
Datazione tramite i fossili
Il criterio di datazione dei fossili si basa sulla biostratigrafia, la quale afferma che, normalmente, gli strati più bassi del terreno sono più antichi di quelli superiori (principio geologico della sovrapposizione di Stenone, vedi evoluzione, prove paleontologiche). Utilizzando tale criterio si può confrontare un certo fossile con altri rinvenuti in strati di altre località per vedere se appartengono allo stesso tempo oppure no. Tale metodo si basa sui fossili guida, che sono caratterizzati dalla diversificazione e da rapida evoluzione. Con i metodi degli isotopi radioattivi e del carbonio 14 si può avere la datazione radiometrica, che misura l'età della roccia in anni, ma che risulta meno preciso del metodo della datazione relativa.
Fossili viventi
Il termine fossile vivente fu coniato da Darwin per indicare particolari tipi di organismi, animali o vegetali, con caratteristiche morfologiche primitive e soggetti ad un processo evolutivo molto lento. Molti di questi sono stati scoperti recentemente, perchè prima ritenuti estinti. Ai fossili viventi appartengono tipologie diverse di organismi:
- Organismi che sono gli unici rappresentanti viventi di gruppi estinti da tempo.
- Organismi che mantengono caratteri primitivi del gruppo che si è invece altamente differenziato.
- Organismi che rimangono immutati per un lungo intervallo di tempo.
Tipi di fossili
Vi sono quattro specie fondamentali di fossili: resti originali, resti sostituiti, calchi, tracce.
Resti originali
In alcuni casi, i fossili sono rappresentati da resti originali, cioè reali di piante o di animali. Corpi interi di mammut, l'enorme elefante diffuso in Europa nel periodo glaciale (era quaternaria), sono stati rinvenuti quasi perfettamente conservati sotto i ghiacci perenni della Siberia. Si pensa che questi animali siano rimasti prigionieri delle formazioni glaciali, dette morene, verso la fine dell'età glaciale, molte migliaia di anni fa. Perchè morirono rimane ancora un mistero ma forse la specie si estinse per il profondo mutamento di clima avvenuto nella seconda metà del Quaternario quando le glaciazioni finirono.Lungo le coste del mar Baltico, sono stati rinvenuti insetti di migliaia di anni fa perfettamente conservati nella resina indurita dei pini, in cui questi insetti rimasero invischiati e ivi morirono. Questa resina pietrificata è detta ambra.
Altro esempio di fossile originale è dato dalle conchiglie dei molluschi che sono state pressate e consolidate dal tempo e che formano vere e proprie rocce composte esclusivamente da fossili, dette lumachelle
Un altro tipo di resti originali può essere quello dei dintorni di Los Angeles in California, dove vi sono depositi di asfalto contenenti le ossa di migliaia di animali. Probabilmente, questi animali rimasero prigionieri mentre, in cerca di acqua, tentavano di attraversare i grandi laghi oleosi di asfalto. Attratti, forse, dalle loro grida di spavento e dagli sforzi da essi compiuti per sopravvivere, giunsero altri animali che fecero la medesima fine. Non mancano resti di animali che rimasero prigionieri dei pantani e delle sabbie mobili. Molti animali e molte piante, infine, furono sotterrati dalla lava dei vulcani, dalla polvere o dalla sabbia sollevate dal vento.
Resti sostituiti
Certi fossili non sono più costituiti da materiale originale, anche se hanno conservato l'aspetto primitivo. L'acqua del sottosuolo che tiene in soluzione vari sali può sostituire le conchiglie e le ossa calcaree con certi minerali duri, come silice e pirite di ferro. I famosissimi alberi pietrificati dell'Arizona sono un esempio di formazioni del genere. Essi si formarono, infatti, quando le acque del sottosuolo sostituirono lentamente il legno in decomposizione di questi alberi con silice.A volte, di tutto un organismo vegetale o animale rimane solo il carbonio.
Calchi
Le parti molli di un animale e talvolta anche le conchiglie o le ossa si dissolvono completamente, lasciando nella roccia unaimpronta che mostra solo quale era la forma del fossile. Se allora si riempiono tali cavità con nuove sostanze minerali, si ottiene il calco o modello, cioè la riproduzione dell'originale. In molte rocce, si trovano anche impronte di felci, di foglie e di pesci.Tracce
Le tracce di animali, che si sono trovate nel fango o nelle sabbie dei terreni alla. vionali o nelle regioni dei delta, possono essere state conservate col processo di consolidamento dei sedimenti.Nelle arenarie, i geologi hanno trovato orme dei passi di dinosauri, scie lasciate da antichi vermi e molte altre tracce lasciate da esseri esistiti in passato.
Fossili guida
La grande maggioranza dei fossili si trova nei sedimenti, cioè nei depositi trasportati dall'acqua. Le rocce sedimentarie sono formate a strati. Questi strati di roccia, ed i fossili in essi contenuti, possono essere utilizzati per ricostruire la storia della Terra e degli organismi che si sono succeduti nel corso dei millenni. I geologi sanno che i vari strati rocciosi si sono formati in periodi diversi. Naturalmente, lo strato più antico e sottostante si è formato per primo ed il più recente e sovrastante per ultimo, mentre gli altri si sono formati nei periodi intermedi; ma questa disposizione può essere modificata e perfino rovesciata da successivi movimenti tellurici.
Studiando i fossili che si trovano nei vari strati, si possono osservare questi movimenti tellurici. Alcuni fossili sono presenti in più strati, mentre altri sono presenti solo in strati formati in un dato periodo della storia della Terra. Quando un geologo trova uno strato di roccia contenente dei fossili, può precisare non solo di che strato si tratta, ma anche quando, pressappoco, si è formato.
I fossili sono di aiuto ai geologi nella divisione della storia della Terra in periodi di tempo e lo sono tanto meglio quanto più breve e definito è stato il periodo della loro esistenza. Questi fossili sono detti fossili guida, perchè aiutano a riconoscere l'era, il periodo o l'epoca a cui appartengono le rocce che li contengono e a collegare cronologicamente gli strati di territori e perfino di continenti diversi.
I fossili guida sono di aiuto nella ricerca del petrolio, perchè il geologo sa che molti depositi di petrolio sono stati ritrovati in rocce di una particolare epoca.
I resti fossili non ci dànno solo l'idea di quali siano stati gli animali e le piante del passato, ma ci indicano anche in quale ambiente e clima siano vissuti. I grossi mammut ed i rinoceronti vellosi vissero in un ambiente di steppe e in un clima artico. Le felci attuali crescono in località calde ed umide, quelle fossili vissero probabilmente in un periodo di clima caldo ed in località umide, paludose. I coralli si trovano oggi in acque basse, calde e salate. È probabile che anche i coralli fossili siano vissuti in località simili. Nelle rocce sedimentarie, si trovano spesso impronte fossili di gocce di pioggia, di rigagnoli d'acqua e di fango. Ciò mostra quali siano state le vicende meteorologiche in quei tempi lontani.
Piante fossili
Stando ai reperti fossili, le prime piante sulla Terra furono le alghe azzurre, che risalgono all'era arcaica (più di mezzo miliardo di anni fa), ma esse probabilmente furono precedute da organismi più semplici, come i batteri. Le alghe azzurre furono seguite da quelle verdi, rosse e brune di cui i primi fossili sono del periodo, siluriano.
Verso la fine di questo periodo, circa trecentocinquanta milioni di anni fa, comparvero le prime piante vascolari del gruppo dei licopodi. Poi vennero, nel periodo carbonifero, circa duecentocinquanta milioni di anni fa, le felci giganti, i resti delle quali si trovano oggi nei giacimenti di carbone.
Già prima però, nel Devoniano superiore, circa trecento milioni di anni fa, erano apparse le prime piante da seme che sono oggi le principali forme di vita vegetale sulla Terra.
Animali fossili
I geologi hanno prove dell'esistenza, cinquecento milioni di anni fa, all'inizio dell'era paleozoica, di molti animali simili a quelli che vivono oggi. Crostacei simili alle aragoste sono già conosciuti da quei lontani tempi. Tra i fossili di allora, comunissimi sono i trilobiti. Inoltre, sono state rinvenute molte centinaia di specie di conchiglie marine, e gusci coloniali appartenenti a minuscoli animali, detti briozoi.
Gli studiosi tra l'altro hanno rinvenuto oltre diecimila diversi insetti ora non più esistenti. Fra questi, alcuni vissero duecentocinquanta milioni di anni fa. Fra i primi insetti apparsi sulla Terra, negli ultimi periodi del Paleozoico si annoverano gli scarafaggi e le libellule; più tardi, nell'era mesozoica, si sviluppano i Coleotteri e i Ditteri, ma solo nell'era cenozoica compaiono api, formiche, farfalle e specie simili alle attuali.
Alcune specie fossili si sono mantenute quasi inalterate nel corso di milioni di anni. I primi animali provvisti di spina dorsale furono i pesci senza mascelle (agnati), in verità più affini alle lamprede (Ciclostomi) che a veri pesci. Essi comparvero nel Siluriano superiore, circa trecentocinquanta milioni di anni fa, avevano la pelle corazzata e sono stati chiamati Ostracodermi.
Circa cinquanta milioni d'anni dopo, nel Devoniano, comparvero i primi veri pesci, con mascelle. Anche questi erano ricoperti da una specie di corazza anzichè di squame e sono stati chiamati Placodermi.
Seguirono, alla fine del Devoniano, gli anfibi, capaci di vivere tanto in acqua quanto sulla terra. Questi animali costituivano durante il Paleozoico la parte preponderante del regno animale, ma furono presto sopraffatti da grossi rettili, che, comparsi con forme primitive alla fine del periodo carbonifero, assunsero enorme sviluppo durante tutta l'era mesozoica.
I mammiferi comparvero duecento milioni di anni fa al principio del Mesozoico, ma rimasero piccoli e trascurabili per tutta quell'era e si svilupparono solo nell'era seguente, Cenozoico, mentre i rettili declinavano. Molti mammiferi attuali hanno progenitori fossili. Sono stati rinvenuti, infatti, scheletri fossilizzati di antichi cammelli, elefanti e cavalli. Durante gli ultimi sessanta milioni di anni, i mammiferi ebbero il sopravvento sugli altri animali e dominarono il mondo.
Si sono rinvenuti anche fossili dei primi uomini. Alcuni sono talmente primitivi che sono stati detti "preominidi": tali sono gli Australopiteci trovati nel Sudafrica tra la fine del Cenozoico e il principio del Quaternario. Ominidi primitivi sono considerati il Pitecantropo di Giava e il Sinantropo di Pechino. Più recenti e nettamente umani sono l'uomo di Cromagnon e quello di Neanderthal. Alcuni fossili umani non sembra appartengano alla stessa linea evolutiva alla quale appartiene l'uomo attuale.
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