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TafonomiaIntroduzione

Lezioni del corso di Paleontologia con Esercitazioni

A.A. 2010/2011Prof. Federico Masini

Credi nella vita dopo la morte o la fossilizzazione è il massimo che possiamo sperare ?

La tafonomia studia la storia degli organismi dal momento della loro morte, fino al loro ritrovamento

come fossili.

Thaphos = tomba, sepolturaNomos = legge, studio

Un organismo in vita è parte della Biosfera, quindi è inserito nella rete di delle interazioni e dei processi della biosfera … al momento della sua morte inizia a separarsi dalla biosfera, fino ad entrare a far parte della Litosfera e quindi risentirà dei processi che sono caratteristici della litosfera stessa.

In altri termini, la tafonomia si occupa dei processi e degli eventi che trasferiscono MATERIA, e in senso lato INFORMAZIONE, dalla Biosfera alla Litosfera.

I processi tafonomici sono articolati in quattro fasi principali:

• Morte • Processi biostratinomici • Seppellimento • Fossil-diagenesi o fossilizzazione in senso stretto

Schema riassuntivo dei processi tafonomici

Fossili

BIOSFERA – organismi viventi

Raccolta preparazione e studio

In questo schema sono evidenziate alcune delle possibile modificazioni che subiscono i resti con il procedere dei processi tafonomici

Processi tafonomici, un esempio

Iniziamo con una domanda

• La fossilizzazione è un evento frequente ?

• Il che equivale a chiedersi: è possibile stimare la probabilità che un organizmo fossilizzi ?

RISPOSTA: LA FOSSILIZZAZIONE E’ UN

EVENTO RARO

Sono stati fatti dei calcoli, anche se molto approssimativi, per stimare la percentuale di forme viventi che si ritrovano come fossili.Sono stime generali, e stime relative a particolari ambienti deposizionali.

Stime della probabilità di fossilizzazione

• solo 8 specie su cento specie attualmente note ha un probabilità discreta di fossilizzare

• p = 8%• 1 sola specie su 5000 vissute nel passato ha lasciato una

documentazione fossile • p = 0,2 ‰• in un ambiente di scogliera 50-65 specie su 3000 (mediamente

costituenti un associazione di scogliera) fossilizzano• p = 1.8 – 2,5 %• in un ambiente come la riva di un grande fiume solo 10 – 15 delle

circa 10.000 specie di organismi mediamente presenti ha buona probabilità di fossilizzare

• p = 1,0 – 1,5 ‰

COME INIZIA LA FOSSILIZZAZIONE ?

Perché un organismo o una sua parte, abbia una possibilità di diventare fossile è necessario che dopo la morte esso venga sottratto più rapidamente possibile agli agenti di aggressione ambientale che ne provocano il rapido disgregamento fino alla completa distruzione.

Questi agenti di aggressione e distruzione sono molto potenti ed agiscono nella FASE BIOSTRATINOMICA

I principali sono di natura BiologicaChimicaMeccanica Termica

I principali agenti di aggressione ambientale Biologica – l’azione dei batteri muffe ecc che distruggono

la materia organica. L’azione di predatori o di altri organismi spazzini ecc… che distruggono materialmente i resti.

Chimica – aggressione da parte de sostanze presenti nell’acqua, nell’aria e nel suolo. Lo stesso ossigeno è un “nemico” della materia organica

Meccanica – tutti i processi di trasporto, di logorio, di frammentazione dovuti all’azione di agenti meccanici, come il moto ondoso, l’azione delle correnti…

Termica – ad esempio un resto che rimane esposto in superficie è soggetto alla dilatazione e alla restrizione dovute alla fluttuazione della temperatura. Questa azione se prolungata molto nel tempo è sufficiente a frammentare il resto fino a distruggerlo.

Agenti di aggressione ambientale

• I resti di questo cervo sono rimasti esposti alla superficie e vengono velocemente distrutti e dispersi dall’azione degli agenti atmosferici e dall’azione di altri animali e dei microorganismi

Un’altra domanda

• Quali sono le caratteristiche degli organismi che influiscono sulla probabilità di fossilizzazione ?

Architettura anatomica, composizione chimico mineralogica, presenza di strutture

di sostegno e fossilizzazione

• La architettura anatomica, la struttura e la composizione chimico - biologica e mineralogica degli organismi e delle loro parti influenzano anche esse in modo determinante la loro probabilità di fossilizzazione.

• Gli organismo provvisti di parti dure, meglio se mineralizzate (scheletro), hanno una probabilità molto maggiore di passare allo stato fossile di quelli costituiti solamente di parti molli (ai due estremi, i Vertebrati o i coralli, con i loro scheletri pesantemente mineralizzati e la medusa, composta solo di tessuti molli con il 98% di acqua avranno un frequenza molto diversa allo stato fossile … ma vedremo che esistono anche fossili di meduse ….)

Presenza di parti due in vari gruppi di animali e frequenza di ritrovamento come fossili

Il compatto scheletro calcitico di questi bivalvi ne ha fatto dei buoni candidati alla fossilizzazione anche in ambienti ad alta

energia come una spiaggia (Walton, Inghilterra)

Diptero fossilizzato in ambra (Baltico, Oligocene). Solo condizioni particolari

permettono la conservazione di organismi minuti sprovvisti di scheletro

• L’ambiente in cui avviene il seppellimento influenza la probabilità di fossilizzazione ?

Ambienti deposizionali di seppellimento e fossilizzazione

• Solo un rapido SEPPELLIMENTO, o inglobamento in fluidi inerti chimicamente sottrae i resti di un organismo alla distruzione e permette l’inizio della fossilizzazione.Solitamente il seppellimento più efficace, e certamente il più comune e diffuso, è quello che verifica in ambiente sub-acqueo (ambienti marini, lacustri ecc.) Un seppellimento in ambienti sub-aerei, come le coltri di suolo, garantisce una minore protezione e quindi conservazione dei resti (presenza di ossigeno, azione degli acidi umici, radici, flora batterica ecc.).

A parte eccezioni importanti e significative (come ad esempio l’accumulo in cavità naturali, come grotte ecc, il seppellimento da parti di sedimenti eolici o di coltri di ceneri vulcaniche) i fossili si trovano solitamente in rocce o sedimenti di ambienti deposizionali SUB-ACQUEIGli ambienti del dominio marino sono i più favorevoli all’accumulo e alla conservazione dei resti. Per questo motivo, ed anche perché le rocce del dominio marino costituiscono la maggior parte delle rocce sedimentarie della crosta terrestre, gran parte della documentazione fossile riguarda organismi marini e proviene da rocce sedimentarie formatesi in questi ambienti.Nel dominio continentale, gli ambienti sub acquei, sedimenti fluviali, lacustri, palustri, sono quelli che consentono una probabilità più alta di conservazione e fossilizzazione.La probabilità di fossilizzazione dipende quindi in parte anche dall’ecologia degli organismi.

La maggior parte della documentazione fossile proviene da sedimenti – rocce di

ambiente marino

Ambienti deposizionaliDominio continentale

Dominio marino

La maggior parte delle rocce

sedimentarie che compongono la

crosta terrestre sono rocce formatisi nel

dominio sedimentario marino

Resti di Mammuthus meridionalis nelle ligniti di Pietrafitta (Pleistocene Inferiore, Umbria)

Accumulo di resti di piccoli mammiferi in una

fessura carsica del Gargano (Mio-Pliocene)

• Dopo il seppellimento c’è ancora la possibilità che i resti vadano perduti ?

FOSSILDIAGENESI (FOSSILIZZAZIONE)

Dopo il seppellimento iniziano ad agire i processi di fossilizzazione in senso stretto, che possono essere altrettanto distruttivi, anche se in modo diverso, di quelli che operano durante la fase biostratinomica.

In questa fase, ancor più che nella precedente, è di estrema importanza ai fini di determinare la probabilità di fossilizzazione, la composizione chimico-mineralogica delle parti dure.Ad esempio nel gruppo degli scheletri carbonatici, quelli aragonitici sono più facilmente aggredibili dall’acidità dei fluidi diagenetici di quelli calcitici. Gli scheletri fosfatici sono più stabili di quelli carbonatici ecc.

La presenza di proteine stabili come la chitina, il collagene ecc, aumenta la probabilità di fossilizzazione, anche se organismi con scheletri proteici o composti da carboidrati stabili, come ad esempio i crostacei, avranno comunque una minore probabilità di fossilizzazione degli organismi con scheletri in cui sono presenti biomineralizzazioni

• La presenza di parti dure, anche se scarsamente mineralizzate facilita la fossilizzazione

Completezza dei fossili

La struttura anatomica degli scheletri, la presenza di un maggiore o minore numero di parti influenza la completezza dei resti fossiliOrganismi composti da molte parti minute (ad esempio gli echinodermi, i coccolitoforidi) raramente si fossilizzeranno interi. Il contrario avviene per organismi il cui scheletro è composto da poche parti (es gasteropodi, con due sole parti scheletriche: la conchiglia e l’opercolo).

Organismi composti da molte parti minute raramente si fossilizzeranno interi

La fossilizzazione è un processo selettivo

• Da quanto accennato in precedenza si comprende che la fossilizzazione avverrà in modo selettivo. Le parti mineralizzate saranno sempre le più favorite rispetto a quelle non mineralizzate.

• Quindi per interi gruppi di organismi si conosceranno solo le parti scheletriche mineralizzate, e poco giungerà fino a noi delle parti molli, e ancor meno degli organismi completi.

• Sono esempi classici, le placche dello scheletro dei coccolitoforidi, gli apparati dentari fosfatici dei conodontofori – cordati primitivi, i fitoliti delle graminacee.

In conclusione

La documentazione fossile sarà costituita, nella maggioranza dei casi, dai resti di parti scheletriche mineralizzate (conchiglie di vari

organismi marini, ossa e denti dei vertebrati ecc.)