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domenica 28 luglio 2013

L'estinzione di fine Devoniano Parte 3: colpa di più colpe?

Con questa mini serie stiamo anallizando l'estinzione di massa avvenuta verso la fine del Devoniano, circa 375 milioni di anni fa.
Oggi, dopo aver visto le vittime, e l'interessante firma ecologica di questa estinzione, vediamo cosa potrebbe aver causato questa importante crisi biologica.

Piccolo riassunto: abbiamo visto che tra le vittime vi furono un gran numero di forme marine, soprattutto invertebrati (collasso delle barriere coralline, scomparsa di oltre il 90% del fitoplancton, del 75% dei generi di brachiopodi, di buona parte dello zooplancton). Tra i vertebrati, gravemente colpiti furono i placodermi, che si estinsero completamente, e molti taxa di sarcopterygi e tetrapodomorphi scomparvero. Anche sulla terraferma, seppur in maniera minore, la vita non fu risparmiata dalla crisi, che colpì soprattutto le piante.
Oltre alle vittime, abbiamo visto due curiosi aspetti di questa estinzione: per prima cosa, non fu un episodio singolo ma una serie di mini eventi, che colpirono in maniera diversa gruppi diversi, in tempi diversi. Ciò significa che, nel nostro tentativo di individuare la causa di questa estinzione, dobbiamo tener conto la possibilità che vi siano state cause diverse per ogni mini impulso di estinzione, e quindi, in una visione generale, che questa estinzione abbiamo avuto più di una singola causa.
Inoltre, questa crisi biologica pare sia caratterizzata da una diverso grado di estinzione a seconda dell'ambiente: come abbiamo visto, gli animali che abitavano le basse latitudini e l'equatore, così come quelli che avevano un areale poco ampio e poco vario, furono maggiormente colpiti. In più, la crisi si fece maggiormente sentire negli ambienti di acqua bassa, vicino alle coste, piuttosto che in profondità, e maggiormente nel mare piuttosto che in acqua dolce.

Lo scorso post, vi avevo invitato a riflettere su questi punti, perchè, e ora lo vediamo, il fatto che vi siano state conseguenze diverse a seconda di latitudine e tipo di ambiente è strettamente legato alle possibili cause.


Iniziamo dal primo punto: cosa potrebbe significare il fatto che gli esseri viventi abitanti l'equatore e le base latitudini siano stati più colpiti rispetto a quelli delle medie e alte latitudini? 
Se ragioniamo un pò, la risposta è facile: alle basse latitudini/equatore le temperature sono relativamente alte tutto l'anno, e, considerando che la zonalità climatica terreste è rimasta più o meno la stessa di ora, avremmo avuto anche nel Devoniano un clima caldo umido, con stagionalità non esageratamente marcata. A queste latitudini si trovavano comunità di mare caldo, come le barriere coralline, abituate a questo particolare (e pericoloso) tipo di clima.
Come abbiamo già visto per l'estinzione ordoviciana, un cambiamento climatico che riguarda un abbassamento delle temperature può scatenare un impulso di estinzione per gli esseri viventi meno adattati al freddo, come appunto in questo caso.
Gli abitanti delle alte latitudini o di acqua dolce, generalmente più tolleranti verso al freddo, sentono meno l'abbassamento della temperatura globale della Terra, anche perchè il gradiente atmosferico terrestre fa si che la Terra si raffreddi di più all'equatore e meno (in proporzione) ai poli (anche di questo ne abbiamo parlato qui).
Dunque, una delle firme ecologiche di questa estinzione sembrerebbe far ipotizzare la presenza di un evento di raffreddamento che ha causato problemi agli abitanti delle zone equatoriali, molto sensibili alla temperatura e non abituate a climi meno caldi. Allo stesso modo, le forme marine sarebbero state colpite maggiormente delle forme dulciaquicole, abituate ad acque più fresche.
Per altro, la serie di mini eventi che caratterizza l'estinzione devoniana richiama, a livello temporale, i cicli avvenuti durante la glaciazione plio/pleistocenica.
La mancanza di rocce devoniane tipiche di fenomeni glaciali (per ora), rende questa ipotesi ancora da verificare (McGhee, 1996; Hallam and Wignall 1997), ma l'assenza di prove  non è una prova di assenza. Un'ipotesi alternativa prevede l'instaurarsi di un clima glaciale a causa di impatti di asteroidi e comete, i cui crateri sono stati trovati in rocce devonani di Svezia e Canada. Tuttavia, anche per questa ipotesi non si hanno certezza e bisogna ancora lavorare (McGhee 1996)
Per gli amanti del global warming, il ghiaggio ha mietuto più vittime che le alte temperature.
Un'altra particolarità ecologica di questa estinzione è la differenza tra gli organismi di acque profonde (meno colpiti) e quelli abitanti la zona superficiale della colonna d'acqua.
Una possibile spiegazione di questa diversità può essere collegata ad una risalita di acque anossiche dal fondo fino alla zona superficiale, dove vivono gli animali maggiormente legati ad una buona concetrazione di ossigeno (coralli, per esempio).
Questa ipotesi è stata proposta varie volte (vedere ad esempio McGhee 1996 e Hallam and Wignall 1997): dallo studio delle rocce risalenti alla fine del Devoniano si è scoperto che vi è grande abbondanza di black shales, calcari bituminosi e calcari neri, tutti legati alla presenza di acque con basso contenuto di ossigeno. 
La diffusione di acque povere di ossigeno nelle regioni di acqua bassa e nella colonna d'acqua superficiale (anche per fenomeni di up-welling) avrebbero creato la firma ecologica sopraddetta. Gli organismi di superficie e di acqua bassa avrebbero risentito parecchio della carenza di ossigeno, mentre gli organismi di acqua profonda (tolleranti ad una scarsa concentrazione di ossigeno, per loro abituale) e quelli di acqua dolce (gli ambienti continentali non furono interessati dalla diffusione di acque marine anossiche) non vi furono particolari problemi.

Black shales in evidenza.
Questi due modelli da soli non riuscirebbero a spiegare un tale evento di estinzione di massa.
Ad esempio, "l'ipotesi anossica" non riuscirebbe a spiegare perchè anche le piante e gli animali furono colpiti dalla crisi, visto che non sarebbero stati interessati da tale fenomeno, così come il plancton, che abita le parti più superficiali della colonna d'acqua, bene o male sempre ossigenate dai venti e dalle correnti superficiali.
Unendo però le due ipotesi, e considerando che questa estinzione sia in realtà il risultato di diversi momenti (e diverse cause) di crisi, si riesce ad avere un modello che possa spiegare anche la firma ecologica.
Se guardiamo il record geologico, si nota come il primo impulso abbia messo in crisi soprattutto le barriere coralline e gli animali bentonici di acqua bassa, e dunque possiamo ipotizzate un ruolo importante della diffusione in superficie delle acque anossiche profonde. In seguito si assiste invece all'estinzione di molti animali terrestri, del plancton e degli animali di acqua dolce, difficilmente collegabili ala risalita di acque anossiche. Dunque, è possibile che dopo il primo impulso di estinzione causato dall'anossia, sia occorso un raffreddamento globale della Terra, che avrebbe colpito gli organismi legati alle temperature (plancton, organismi delle basse latitudini) e gli organismi dulciacquicoli e terrestri.

L'estinzione del Devoniano superiore, con la sua firma ecologica e le sue cause multiple, fornisce un bell'esempio di come il clima della Terra e la sua dinamica possano influenzare, in modo piuttosto complesso e variegato, l'evolzione e la sopravvivneza delle specie.
Rintengo lo studio delle estinzioni molto importante ma purtroppo a volte trascurato. L'estinzione di un gruppo dal registo delle forme di vita è importante quanto la sua comparsa, poichè ogni evento lascia importanti conseguenze su quello che viene in seguito.
Con questo post chiudo la serie sull'estinzione devoniana, sperando vi sia piaciuta.
Lo so, avevo detto che i post sarebbero stati quattro..ma non ho detto che sarebbero stati tutti in sequenza...un giorno nel prossimo futuro parlerò di tetrapodomorphi e del perchè oggi i vertebrati sono fatti come li conosciamo noi...e in quel momento mi ricollegherò a questa serie. 
Capirete dopo il perchè... e ringrazierete questa estinzione.

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Bibliografia:

- Hallam A. &Wignall P. B. 1997
Mass extinction and their aftermath. Oxford University Press. Oxford.

- McGhee G. R. Jr 1996
The Late Devonian mass extincion. Columbia University Press, Oxford. 

2 commenti:

Robo ha detto...

Bella serie Marco. Nel mio gradimento compete col ciclo GOBE-LOME, col post sull'esattazione delle appendici dei tetrapodomorfi e con quelli sull'origine dei cordati. Ciao.

MarcoCasti ha detto...

Per quanto mi riguarda, il ciclo GOBE - LOME (di cui per altro sono molto più esperto, essendo il mio campo primario) difficilmente può essere battuto. Ma in generale ciò di cui parlo nel mio blog è ciò che più si avvicina ai miei interessi, dunque tutto mi piace :-)