Megamastax amblyodus, un nuovo gnathostomo siluriano. Parte 3: il clima del Siluriano e lo studio multidisciplinare

Fino a poco tempo fa si pensava che la mancanza di vertebrati acquatici di grandi dimensioni prima del Devoniano fosse correlata con le condizioni fisico-chimiche degli oceani, in particolare con la presenza di bassi livelli di ossigeno, che avrebbero costituito un forte fattore limitante per lo sviluppo dimensionale dei vertebrati.
Negli ultimi anni, complice anche la (giusta e sottovalutata) necessità di capire meglio il clima e l’atmosfera del passato, sono stati effettuati numerosi studi per risalire alla composizione atmosferica, al clima e alle condizioni abiotiche della Terra durante la sua storia evolutiva.
Alcuni modelli basati soprattutto sull’analisi di elementi chimici come il molibdeno e correlati con il record fossile (Bergman et al., 2004; Dahl and Hammerlund, 2011), indicano un aumento della concentrazione di ossigeno negli oceani intorno alla metà del Paleozoico Secondo questi modelli, prima dell’Emsiano (Devoniano inferiore, circa 400 milioni di anni fa) i livelli di ossigeno degli oceani corrispondeva a circa 10-15% dei livelli attuali, con un aumento fino ad arrivare a livelli corrispondenti al 40% di quelli attuali a circa 400 milioni di anni fa.
A questo si pensava fossero collegati i fenomeni della radiazione delle piante terrestri vascolari e l’aumento della biodiversità acquatica a vertebrati, soprattutto per quanto riguarda dimensioni e nicchie trofiche (ad esempi i grandi placodermi e osteitti del Devoniano), favoriti dall’aumento dell’ossigeno (Dahl et al., 2010)
E’ stato osservato infatti come i vertebrati marini predatori attuali siano particolarmente legati ai livelli di ossigeno per quanto riguarda le dimensioni (alto metabolismo dovuto all’attività predatorie e alle dimensioni), con le forme più grandi che consumano più ossigeno di quelle piccole, e che quindi tollerano meno l’ipossia. Inoltre, i “pesci” si dimostrano meno tolleranti riguardo alla scarsità di ossigeno rispetto agli altri animali (Gray et al., 2002)
L’idea dunque è che un basso livello di ossigeno nel Siluriano abbia limitato lo sviluppo di vertebrati di grande dimensioni.
La scoperta di Megamastax, però, ribalta lo scenario.

Cronaca di un paleoviaggio.

Dopo un periodo di latenza (mi scuso per la lunghezza dell'assenza), dovuto ad un cambio radicale della mia vita sia personale che lavorativa, Paleostories torna attivo e con nuova linfa. 

Per il primo post del nuovo anno,voglio farvi fare un viaggio in un posto meraviglioso, che vi lascerà a bocca aperta.

A dir la verità mi piacerebbe iniziare ad occuparmi di paleo-viaggi, raccontandovi ambienti ed ecosistemi del passato, in una sorta di documentario narrativo (ho una certa passione per la paleoecologia).

Vediamo come va, se arrivano feedback positivi potrei effettivamente pensarci. 

Pronti dunque per il primo viaggio.

Siamo arrivati, è mattina inoltrata e il sole è già alto nel cielo.

Il clima è caldo, molto caldo, ma quello che da abbastanza fastidio a chi non è abituato è l’umidità. Anche la percentuale di ossigeno è diversa da quella a cui siamo abituati, più alta, e questo ci da una strana sensazione. 

Un po’ intontiti dall’afa, ci incamminiamo.

Intorno a noi vediamo una foresta molto fitta, con grandi tronchi adornati da foglie lunghe e verdissime. Nei dintorni di questi tronchi, piante di varie grandezze in un intricato sottobosco. 

La foresta è dominata da strani alberi, alti circa una decina di metri, che presentano foglie solo alla loro sommità. Le foglie appaiono simili a quelle delle felci e sono portate a gruppi da lunghi rami pendenti. 

Si tratta della pianta Linopteris, del gruppo delle pteridospermatofite (Pteridospermatophyta), piante con i semi ma ancora di classificazione incerta, probabilmente appena più primitive delle odierne angiosperme e gimnosperme. 

Mentre camminiamo ne incontriamo tantissime, e sembra che esse rappresentino il taxon principale di quest’area della foresta. 

Intorno a noi l’atmosfera è tutt’altro che silenziosa: numerosi ronzii e crepitii solleticano le nostre orecchie, ma non riusciamo a vedere effettivamente nessun animale. 

Insieme alle Linopteris, altri grandi "alberi" attirano la nostra attenzione. Guardando bene notiamo una certa somiglianza con i nostri equiseti, anche se questi davanti a noi sono molto più grandi. Avvicinandoci, riconosciamo qualche specie: Calamites, Annularia, Asterophyllites, Calamostachys. Effettivamente, si tratta di equiseti ma di dimensioni gigantesche. La loro parvenza di alberi è data dal fatto che queste piante qui crescono anche oltre i 10 metri di altezza. 

Linopteris. Immagine da
http://www.jirisvoboda.wz.cz/stranky/domu.htm

Calamites. Immagine da http://unlobogris.deviantart.com/

Continuiamo a muoverci nella foresta, rompendo di tanto in tanto qualche rametto e inzuppandoci i piedi a causa delle numerose pozze che costellano il suolo.

Man mano che camminiamo, ci accorgiamo che il tipo di pianta dominante sta cambiando, forse per variazioni del terreno o della quantità di acqua.

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.

L'estinzione di massa di fine Ordoviciano Parte 2: I basalti e il crollo della CO2

Per chi non ha seguito la prima parte della storia (necessaria), leggere qui

Poco prima dell'Hirnantiano e della glaciazione che caratterizza quest'ultimo piano dell'Ordoviciano, è avvenuto un leggero periodo di riscaldamento globale (Fortey and Cocks, 2005), chiamato "Boda event" (d'ora in poi BE), circa 447 milioni di anni fa. Questo picco di temperatura, avvenuto in un clima già piuttosto caldo e umido come quello che caratterizzò tutto l'Ordoviciano, è segnalato da un incremento dell pC02 atmosferica, da un aumento del delta C13 e da tracce biologiche correlate ad un aumento della produttività primaria, soprattutto per quanto riguarda i coralli.

Come abbiamo visto nel post precedente, circa 1-2 milioni di anni dopo, iniziò un periodo di intenso raffredamento globale, con un crollo della concentrazione di CO2 e l'inizio di una fase glaciale molto intensa.

Qualcosa, dunque, non torna.

Com'è possibile che si inneschi un periodo glaciale in un momento di alte temperature?

A questa domanda hanno tentato di rispondere in molti.

L'estinzione di massa di fine Ordoviciano Parte 1: Al freddo e al gelo.

Vi avevo promesso che avrei parlato dell’estinzione di fine Ordoviciano ed eccoci qui, finalmente.

Innanzi tutto devo dire che sono contento che questo post, prima di essere tale, è stato presentato sotto forma di power point durante una mia esposizione alla classe (insieme ad altre belle presentazioni tenute da altre mie colleghe) nel corso di Evoluzione Geologica di un Pianeta Abitabile per la laurea magistrale in Scienze della Natura.
Il mio intento di dare a certi avvenimenti negletti (e vedrete che questa estinzione lo è) lo spazio che si meritano, è riuscito non solo attraverso il blog ma anche dal vivo, e la cosa mi riempi di gioia.

Ma bando alle ciance.

Tra tutte le grandi estinzioni di massa, l’evento che avvenne alla fine dell’Ordoviciano è, in rapporto alla sua portata, senza dubbio quello meno conosciuto.

Ciò che quasi tutti non sanno (ma dovrebbero) è che l’estinzione di massa di fine Ordoviciano, che da ora in poi chiameremo affettuosamente LOME (Late Ordovician Mass Extinsion), non solo è stata la più antica delle cinque "Big Five" (ossia, le grandi estinzioni di massa che hanno caratterizzato la storia della vita della Terra, avvenute tra ordoviciano/siluriano, devoniano/carbonifero, permiano/triassico, triassico/giurassico e tra cretaceo/paleogene), ma è anche quella che occupa il secondo gradino del podio come numero di specie estinte, dopo l’inarrivabile estinzione di fine Permiano. Infatti, la LOME spazzò via dalla faccia del pianeta circa l’85% di tutte le specie della Terra (Jablonski 1991)!
Ma, ahimè, nonostante batta di circa il 10% la portata distruttiva dell’evento avvenuto al limite k/pg (per intenderci, quello in cui si estinsero rettili volanti, rettili marini e gran parte dei dinosauri), essa risulta molto meno famosa di quest’ultima.
Del resto, si sa, i dinosauri sono animali molto più mediatici e rendono famoso tutto ciò che è a loro collegato.

Global Warming? Si, grazie! (Parte seconda)

Che l'argomento Global Warming susciti grande interessa ormai è cosa chiara.

Nel post precedente ho parlato brevemente della storia delle temperature medei superficiali della Terra e della C02 nel corso della storia del nostro pianeta, immaginando che il post avrebbe avuto abbastanza lettori, visto l'argomento.

Quello che non mi aspettavo (Grazie!) era che il post venisse letto 250 volte (con 31 commenti) in una sola settimana!

Eh, il potere dei temi d'attualità.

Come abbiamo visto la volta scorsa, la concentrazione della C02 in atmosfera provoca inevitabilmente variazioni climatiche. L'aumento di temperature che stiamo sentendo sulla nostra pelle oggi infatti anche è il frutto di un aumento (antropico e non) della concentrazione di anidride carbonica. Tuttavia, ho portato alcuni dati che mostrano come la quantità di C02 attuale sia piuttosto bassa rispetto ai valori medi della Terra nel corso delle varie ere geologiche.
Ci sono stati periodi in cui la pC02 era più alta e periodi in cui la pCO2 era molto più alta di oggi. Pochi periodi in cui la CO2 era a livelli uguali o inferiori ad oggi.

In questa seconda parte della mini serie di Paleostories dedicata ai cambiamenti climatici terrestri, parlerò di cosa succederebbe, secondo un preciso modello, in caso di ampie variazioni di C02, sia verso il basso che verso l'alto.

In particolare, cosa succederebbe se si aumentasse di 2 o più volte (fino a 8x) la concentrazione di C02 rispetto all'attuale? E se invece si sottraesse anidride carbonica tale da averne la metà rispetto ad ora?

Nel 1985 Manabe e Bryan proposero un modello (per quanto ne so io ancora valido, ma attendo eventuali vostri chiarimenti) che indagasse appunto sulle conseguenze, per vari parametri terrestri, di estreme variazioni della concentrazione di C02.

In particolare, lo scopo era esaminare l'interazione tra atmosfera e oceani per studiare l'evoluzione dei principali parametri zonali (ad esempio come cambia la circolazione oceanica, le temperature superficiali terrestri alle varie latitudini, l'estensione dei ghiacci, etc..) al variare della pCO2.

In base al loro modello, Manabe e Bryan (1985) calcolarono come aumenti o diminuzioni di C02 cambierebbero i)la temperatura atmosferica ii) la temperatura della superficie oceanica iii) presenza di acqua allo stato ghiacciato iv) il ciclo idrogeologico v) circolazione termoalina profonda.

Cercherò di riassumere brevemente, punto per punto, i risultati del loro studio.
Le conclusioni saranno sorprendenti.

Global Warming? Si, grazie! (Parte prima)

Oggigiorno siamo continuamente assediati da notizie sul cambiamento climatico, sull'inquinamento, sulla distruzione della Terra da parte dell'uomo, etc etc.
Giornali, televisioni, assemblee pubbliche: ormai le parole clima, cambiamento e catastrofe sono sulla bocca di tutti.
Devo dire che provo un certo fastidio quando (spesso) sento parlare di queste cose da persone che non hanno una formazione scientifica adeguata a capire quello di cui stanno veramente parlando.
Solitamente questi sono gli argomenti preferiti dei giornali da leggere sulla metro, di associazioni ambientaliste e gruppi di protesta (non che non vi siano anche giornali e associazioni corrette, per carità).
Oggi la parola Global Warming ha assunto un significato preciso e si trascina dietro tutto ciò che la gente comune pensa di male riguardo alla presenza dell'uomo sul nostro pianeta.
Ma questa visione rispecchia veramente i dati che abbiamo a disposizione?
Siamo coscienti di come realmente stanno le cose?
In questo post (diviso in due, prima e seconda parte) cercherò di affidarmi esclusivamente ai dati e mostrare brevemente (è un discorso complesso e lunghissimo) cosa sappiamo e cosa non sappiamo dell'evoluzione climatica del nostro pianeta.
Se vi chiedete perchè un blog che fin'ora ha parlato di origine dei vertebrati, di radiazioni adattive, di cyclostomi e di paleontologia affronti questi argomenti, la risposta è che, come vedremo, l'evoluzione del clima della Terra ha profondamente influenzato lo sviluppo della vita.

Vorrei partire citando in parte questo articolo, apparso qualche giorno fa sul gruppo facebook dei naturalisti dell'Università di Milano

 "Secondo le previsioni dell’IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), la più importante commissione di studio delle Nazioni Unite sul riscaldamento globale, se non si ridurranno presto le emissioni di gas serra la temperatura superficiale della Terra, entro la fine di questo secolo, crescerà tra gli 1,8 e i 4 gradi centigradi.
Gli scienziati dell’IPCC ritengono, con una probabilità del 90%, che il riscaldamento climatico sia causato dalle attività antropiche.  
Questo scenario sconcertante è anche e soprattutto la scena di un crimine: i cui colpevoli restano ancora nell’ombra. Un gruppo internazionale di scienziati presieduto dal Nobel Paul Crutzen sostiene che “i cambiamenti causati dall’uomo nella composizione dell’atmosfera e nella qualità dell’aria causano a livello globale 2 milioni di morti premature ogni anno”.
Enel, con le sue centrali a carbone, produce da sola in Italia oltre 26 milioni di tonnellate di CO2.
La CO2 è il gas maggiormente responsabile dell’effetto serra e del caos climatico che minaccia il nostro mondo.
[..]

È in questo scenario, fatto di desertificazioni, alluvioni, freddi eccezionali come quelli dello scorso febbraio, che s’inseriscono molte delle tragedie cui abbiamo assistito inermi negli ultimi mesi.

[..]"

Benchè l'articolo si chiuda con un invito a cercare nuove fonti rinnovabili e a programmare uno sviluppo sostenibile (due punti su cui sono d'accordo), mi dispiaccio di vedere come tutto il contorno di queste buone intenzioni sia fatto di affermazioni superficiali, errate e volutamente gonfiate.