Paleontologia

Scienza che studia gli esseri vissuti sulla superficie terrestre nel corso dei tempi geologici, parzialmente conservati nelle rocce sedimentarie sotto forma di fossili.

u Storia

Osservando conchiglie di origine manifestamente marina in rocce lontane dal mare filosofi e naturalisti antichi, come Pitagora e Senofane ( VI sec. a.C.), Erodoto ed Empedocle (V sec. a.C.), Aristotele e Teofrasto ( IV sec. a.C.), avevano intuito l'origine dei fossili. A Roma Lucrezio, Ovidio, Plinio il Vecchio manifestarono idee simili. Nel medioevo furono formulate curiose teorie, come quella di Avicenna (X sec.) che ammetteva l'esistenza di una vis plastica che avrebbe modellato la materia inerte formando dei lusus naturae, e quella secondo cui un'aura seminalis, cioè un vapore carico di semi proveniente dal mare, penetrando negli strati terrestri avrebbe dato origine ai fossili. Solo più tardi, con Leonardo da Vinci e Bernard Palissy, si fece strada una giusta interpretazione dei fossili, considerati come resti di organismi marini conservati nel luogo stesso in cui erano vissuti, un tempo coperto dal mare. Verso la fine del XVIII sec. fu riconosciuta l'esistenza di una successione di esseri organizzati nel corso dei tempi geologici i cui vari stadi erano rappresentati da faune sempre più differenti dalle attuali, quanto più erano antichi gli strati che le contenevano (paleontologia stratigrafica). Questo principio fu adottato nel XIX sec. da W. Smith in Inghilterra, G. B. Brocchi in Italia, Alexandre Brongniart in Francia. Buffon (1707-1788) aveva già precedentemente enunciato il principio dell'evoluzione degli esseri viventi, spiegando anche le loro differenze e la loro continuità nel tempo geologico. Cuvier (1769-1832) fu ritenuto il fondatore dell'anatomia comparata e della paleontologia come scienza, benchè negasse l'evoluzione delle specie e spiegasse il rinnovarsi delle faune per mezzo di cataclismi, rivoluzioni del globo, che avrebbero interessato ampie aree geografiche, ripopolate poi in seguito a migrazioni.

La scuola evoluzionista si andò tuttavia affermando, nonostante l'opposizione di Cuvier. Essa iniziò con l'opera di Lamarck (1744-1829) e di E. Geoffroy Saint-Hilaire (1772-1844), ma non raggiunse il successo che dopo la pubblicazione da parte di Darwin (1809-1882) della sua celebre opera L'origine delle specie (1859). Da allora la paleontologia divenne sempre più una scienza biologica, avendo come oggetto non solo la sistematica dei fossili, ma anche la loro ecologia (paleoecologia), la loro patologia, la loro fisiologia e la loro distribuzione nel tempo e nello spazio (paleontologia stratigrafica).

La paleontologia comprende essenzialmente due grandi divisioni: la paleontologia vegetale (paleobotanica) e la paleontologia animale (paleozoologia), comunemente indicata come paleontologia in senso stretto. Per l'importanza assunta dall'uomo in quest'ultima si distingue una particolare branca detta paleontologia umana o paleoantropologia. I resti fossili microscopici costituiscono l'oggetto della micropaleontologia.

v Paleontologia vegetale

Benchè si abbiano descrizioni di piante fossili e varie raffigurazioni di reperti fin dal XIII sec., si propende a considerare come data ufficiale di nascita della paleontologia vegetale il 1828, con l'opera del francese Adolphe Brongniart: Storia dei vegetali fossili. Le tecniche d'indagine adatte allo studio dei diversi reperti fossili variano a seconda del tipo di fossilizzazione. Se si tratta di impronte di piante, ad esempio, è possibile esaminare, con un sistema di lenti, la frastagliatura delle foglie, le fini nervature che le percorrono, e, in qualche caso, è anche possibile riconoscere la forma e la natura delle parti fertili, come se si trattasse di un esemplare di pianta essiccato, conservato in erbario. Con tecniche recenti, si riesce anche a separare i tessuti fogliari dalla roccia che li contiene ed esaminare la forma e la disposizione delle aperture stomatiche e altre particolaritΰ dell'epidermide. Se invece le piante sono state mineralizzate dalla silice, dal carbonato di calcio, ecc., una volta che se ne siano ricavate delle sezioni in strato sottile, trasparente, è possibile effettuarne uno studio anatomico quasi altrettanto minuzioso quanto quello possibile su una pianta vivente.

L'importanza della paleontologia vegetale può essere esemplificata in molti modi; questa scienza contribuisce, con la paleontologia animale, al riconoscimento e alla classificazione dei terreni sedimentari; talora è uno degli elementi più solidi su cui gli ingegneri minerari possono basare le proprie ricerche.

v Paleontologia animale

La  storia della Terra è suddivisa in ere, periodi, epoche, età, utilizzando come fattori indicanti il limite tra una suddivisione e l'altra, oltre a elementi tettonici e geologici, anche la comparsa o la scomparsa di gruppi tassonomicamente più o meno importanti, a seconda del valore delle suddivisioni temporali considerate.

All'inizio dell'era primaria o paleozoica risalgono i più antichi organismi che hanno lasciato fossili ben riconoscibili e che compongono vere faune caratteristiche di un'età. Questi resti risalgono a 500-600 milioni di anni fa, ma l'età della Terra è di 4-6 miliardi di anni. Le prime manifestazioni di vita (alghe, batteri) risalgono sicuramente molto lontano nel tempo, a 3 miliardi di anni.

All'inizio del primario, cioè nel cambriano, sono presenti solo invertebrati (trilobiti, spugne, brachiopodi, molluschi, echinodermi), anche se già con organizzazione molto elevata. Nel siluriano compaiono i primi vertebrati: gli ostracodermi, organismi marini privi di mascella e di mandibola. Nel devoniano conquistano l'ambiente marino i pesci: pesci corazzati (placodermi), pesci cartilaginei, pesci ossei. Alla fine di questo periodo si verifica un avvenimento di eccezionale importanza: la conquista delle terre emerse da parte degli anfibi derivati dai pesci crossopterigi, rappresentati attualmente dal solo genere Latimeria. Alla fine del carbonifero compaiono i rettili, cioè i primi vertebrati completamente indipendenti dal mezzo acquatico, poichè infatti non hanno necessità dell'acqua nemmeno per deporvi le uova. La grande ariditΰ che caratterizzς l'ultimo periodo del paleozoico, il permiano, favorμ decisamente lo sviluppo di questa classe, mentre altri gruppi entrarono in crisi o scomparvero del tutto, come vari gruppi di invertebrati (trilobiti, goniatitini, fusuline, tetracoralli, blastoidi, ecc.), che tanto avevano servito per la stratigrafia del paleozoico. L'inizio dell'era secondaria o mesozoica è caratterizzato da un rinnovarsi delle faune. Tra gli invertebrati compaiono gli esacoralli, i neoammonoidei, le belemniti, gli echinoidi regolari, ecc. Si moltiplicano i rettili con dinosauri, ittiosauri, ecc., e alla fine del triassico appaiono i mammiferi, derivati dai rettili terapsidi.

Nel giurassico si rinvengono i primi uccelli, con caratteri ancora completamente rettiliani, se si eccettua la presenza delle penne. Alla fine del secondario si estinguono le ammoniti, le belemniti, le rudiste, i grandi rettili (dinosauri), i rettili marini, gli pterosauri. L'era terziaria o cenozoica rappresenta il trionfo dei mammiferi, mentre gli invertebrati vanno assumendo sempre più un aspetto simile all'attuale.

Infine, all'alba dell'era quaternaria, compare l'uomo, oggetto della paleontologia umana.

v Paleontologia umana

Il  primo reperto fossile riconosciuto come umano è costituito dalla famosa calotta di Neandertal, venuta alla luce nel 1856 nella Prussia renana. A partire da tale data, in seguito alla scoperta di altre numerose testimonianze dell'uomo primitivo e agli studi di cui esse furono oggetto, si può dire che abbia avuto origine la paleontologia umana, che è dunque una scienza assai recente. Allo stato attuale delle scoperte i paleontologi affermano che l'uomo, come tutti gli esseri viventi, ha subito e sta ancora subendo un'evoluzione e che tutti i primati (proscimmie, scimmie) costituiscono rami derivanti da un tronco comune, anche se è ancora impossibile, date le attuali conoscenze scientifiche, la ricostruzione di un albero genealogico preciso. Non sono stati trovati resti fossili umani nel terziario e gli uomini propriamente detti non sono apparsi che nel quaternario antico; tuttavia già in pieno terziario, a partire da 15 milioni di anni fa, i grandi primati avevano conosciuto un periodo di intensa diversificazione. Nel corso di tale periodo si era individualizzato il ramo umano, la famiglia degli ominidi, forse 10 milioni di anni fa, alla fine del miocene. A tale epoca caratteri umanoidi (accorciamento della faccia, rimpicciolimento dei canini, ecc.) comparvero in alcuni grandi primati, senza che sia però possibile, per ora, stabilire quale di essi rappresenti la parte “pre-umana” di tale ramo.

Gli australopitecidi comparsi nell'Africa orientale oltre 4 milioni di anni fa, alla fine del pliocene, rappresentano i primi ominidi indiscussi. Già bipedi, ma con una capacità cranica ridotta (400-450 cm³), si differenziarono rapidamente in due specie corrispondenti rispettivamente a una forma “robusta” e a una “gracile” e quest'ultima fu probabilmente all'origine dei primi rappresentanti del genere Homo (Homo habilis), comparsi circa 2 milioni di anni fa, ai quali viene riferita l'industria litica dei choppers e chopping tools (pebble culture). L'Homo habilis si evolvette abbastanza rapidamente nell'Homo erectus (già noto come pitecantropo, o uomo di Giava; sinantropo, o uomo di Pechino, ecc.), comparso circa 1,5 milioni di anni fa. Più robusto del suo predecessore e con una maggiore capacità cranica (circa 800 cm³), l'Homo erectus si diffuse in tutto il Vecchio mondo giungendo a colonizzare, grazie all'acquisita capacitΰ di utilizzare il fuoco, anche le regioni temperate fredde, e avventurandosi fin al limite delle zone artiche. Evolutosi progressivamente nel corso di circa 1 milione di anni con, in particolare, un ulteriore forte accrescimento della capacità cranica (circa 1.350 cm³), diede infine origine all'Homo sapiens, circa 400.000 anni fa.

L'origine geografica della nostra specie, l'Asia e l'Africa, è ancora ignota, ma qualunque fosse la sua provenienza, anch'essa si ramificò assai rapidamente dando origine a parecchie sottospecie, quali l'Homo sapiens neandertalensis, o uomo di Neandertal, presente in Europa e in Medio Oriente, e l'Homo sapiens sapiens, ossia l'uomo attuale, che ne prese il posto colonizzando infine anche l'America e l'Australia.

La paleontologia ha compiuto, negli ultimi anni, un generale progresso, senza però giungere a svolte clamorose come invece si è verificato per altri settori delle scienze della Terra. Essa si è andata soprattutto arricchendo di nuove tecniche di indagine, che sono state un valido complemento a quelle tradizionali e hanno condotto a importanti risultati nella soluzione di problemi tassonomici, nella ricerca paleoecologica e nella pura descrizione dei fossili, permettendo un allargamento degli orizzonti e l'acquisizione di nuovi concetti; i principali contributi vengono da alcune applicazioni nel campo della biochimica, della fisica e della matematica. Lo studio del residuo organico (proteine, peptidi e amminoacidi) di numerosi resti fossili, e in particolare del guscio dei molluschi, ha fornito tutta una serie di nuovi elementi utilizzabili come caratteri sistematici addizionali. A partire dal 1965 circa, è diventato di uso comune il microscopio elettronico a scansione che, rispetto ai mezzi di osservazione preesistenti, ha una profondità di campo largamente superiore (1 cm a 50 ingrandimenti) e permette di operare direttamente sul campione che si esamina. Esso ha consentito la scoperta di numerosi elementi microstrutturali e la reinterpretazione di altri in un ampio spettro di gruppi fossili; ad esempio, vari foraminiferi hanno mostrato particolari modalità di distribuzione e raggruppamento dei pori sulla superficie esterna e questo carattere sembra avere un significato filetico (evolutivo). Naturalmente il microscopio elettronico a scansione trova maggior impiego nel campo della micropaleontologia, ma le possibilità di ricerca sulle strutture scheletriche dei macrofossili sono numerose e offrono nuove vie per quanto concerne la filogenesi, la biostratigrafia e la morfologia funzionale. La matematica è stata applicata alla ricerca paleontologica tramite l'analisi statistica, ora utilizzata su vasta scala in seguito all'accettazione del concetto biologico (popolazionistico) di specie in paleontologia. I metodi statistici consentono, sulla scorta di parametri misurabili (ad es. le dimensioni), la definizione delle caratteristiche di un'unità tassonomica e la sua separazione dalle altre. I concetti derivati dalla tettonica a zolle hanno aperto nuove vedute sulla evoluzione e diffusione degli organismi durante il passato, senza dubbio influenzata dalla deriva dei continenti e dai differenti assetti paleogeografici da questa generati. Si è, ad esempio, riscontrato che la maggiore diversificazione dei mammiferi durante il cenozoico rispetto a quella dei rettili durante il mesozoico, è legata alla differenziazione e progressiva separazione dei continenti iniziatasi nel triassico e già molto accentuata alla fine del cretaceo, in maniera tale da ostacolare completamente gli spostamenti degli animali terrestri. Nell'ambito delle forme fossili di recente scoperta, rivestono particolare significato quelle più antiche in quanto connesse con il problema dell'origine della vita e delle forme primordiali di vita sulla Terra. I fossili più antichi sono stati scoperti posteriormente al 1960 nel precambriano inferiore della Repubblica Sudafricana e consistono in corpi microscopici, globosi e filamentosi, ritenuti resti di batteri e di alghe unicellulari; vengono datati a 3,1 miliardi di anni. I più antichi resti animali sono rappresentati da celenterati, anellidi, crostacei del tardo precambriano e con età assoluta di poco superiore a 0,6 miliardi di anni.