L`evoluzione - WordPress.com
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Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita 1. Spiegare l’evoluzione biologica 2. La teoria di Lamarck 3. Le basi della teoria di Darwin 4. L’evoluzione procede sotto i nostri occhi 5. La teoria di Darwin in sintesi 6. Lo studio degli organismi vissuti nel passato 7. La vita durante le diverse ere geologiche 8. La scala dei tempi dell’evoluzione Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 1 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice Spiegare l’evoluzione biologica A che cosa è dovuta la straordinaria diversità degli organismi che vivono sul pianeta Terra? le barriere coralline sono un osservatorio ideale per apprezzare la biodiversità Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 2 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice Spiegare l’evoluzione biologica La vita, come la conosciamo oggi, è il risultato di una evoluzione. Come facciamo a saperlo? Lo dimostrano: • le scoperte della geologia • lo studio dei fossili Questo è un fossile di trilobite, un animale vissuto centinaia di milioni di anni fa e oggi estinto. evoluzione = una serie di cambiamenti subìti nel tempo dalle specie viventi Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 3 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice La teoria di Lamarck Teoria dell’ereditarietà dei caratteri acquisiti: 1. nell’antichità le giraffe avevano tutte il collo corto Perché le giraffe hanno il collo così lungo? 2. per mangiare le foglie dei rami più alti, le giraffe si sono sforzate e, nel corso della vita, il loro collo si è un po’ allungato 3. i piccoli delle giraffe hanno ereditato questo carattere e sono nati con il collo un po’ più lungo 4. la sequenza si è ripetuta per molte generazioni, e oggi nascono giraffe con il collo lunghissimo. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 4 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice La teoria di Lamarck è smentita dai fatti Com’è il collo dei bambini che nascono dalle donne Padaung? Secondo la teoria di Lamarck, dovrebbero ereditare dalle madri il carattere «collo lungo» che le madri hanno acquisito nella vita… Invece i bambini Padaung continuano a nascere con un collo del tutto normale. In Asia i Padaung considerano il collo lungo un segno di grande bellezza; perciò applicano anelli al collo delle bambine per allungarlo. La previsione di Lamarck è smentita: non si ereditano i caratteri acquisiti. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 5 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice Spiegare l’evoluzione biologica A metà dell’Ottocento Charles Darwin formulò la teoria dell’evoluzione per selezione naturale. Charles Darwin (1809‒1882) Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 6 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice Le basi della teoria di Darwin − La variabilità intraspecifica Gli individui di una stessa specie sono tutti un poco diversi tra loro. L’insieme delle differenze osservate è detto variabilità intraspecifica. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 7 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice Le basi della teoria di Darwin − La variabilità intraspecifica Il diverso aspetto degli individui (fenotipo) è dovuto a differenze nei loro geni (genotipo). Che cos’è a provocare queste differenze genetiche? • il crossing over (rimescolamento casuale del materiale genetico nel corso della meiosi) • l’accumulo di mutazioni genetiche Ogni figlio ha soltanto la metà dei geni in comune con ciascun genitore. casuali durante la vita (che da un individuo possono trasmettersi ai discendenti). Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 8 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice Le basi della teoria di Darwin − I limiti alle popolazioni In natura gli organismi tendono a riprodursi generare il maggior numero possibile di figli. Per sopravvivere e potersi riprodurre, però, devono: • competere gli uni contro gli altri per assicurarsi cibo sufficiente • resistere alle malattie • sfuggire ai predatori Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 9 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice Le basi della teoria di Darwin − I limiti alle popolazioni Il numero dei conigli rimane limitato a causa di vari fattori: • la presenza dei predatori come la volpe • la mancanza di erba sufficiente per sfamare tutti i coniglietti che nascono • la diffusione delle malattie Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 10 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice Le basi della teoria di Darwin − L’adattamento all’ambiente La mimetizzazione di questo geco sulle rocce lo aiuta a sfuggire ai predatori. Gli organismi per sopravvivere devono essere adattati all’ambiente in cui vivono. Il mimetismo è una forma di adattamento all’ambiente. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 11 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice Le basi della teoria di Darwin − L’adattamento all’ambiente tonni Gli organismi per sopravvivere devono essere adattati all’ambiente in cui vivono. La forma idrodinamica del corpo dei pesci e dei cetacei è una forma di adattamento all’ambiente. delfini Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 12 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice Le basi della teoria di Darwin − La selezione naturale • Quando l’habitat cambia, un organismo prima ben adattato può non esserlo più. • A volte una mutazione risulta vantaggiosa nel nuovo ambiente naturale. • Gli individui mutati allora saranno meglio adattati, perciò sopravvivranno e si riprodurranno più degli altri. Questo è il meccanismo della selezione naturale. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 13 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice Le basi della teoria di Darwin − La selezione naturale Esempio: • in passato queste farfalle erano in maggioranza chiare • nella loro variabilità intraspecifica comparivano anche alcuni individui scuri • con l’avvento delle industrie, Due esemplari di Biston betularia. l’habitat è cambiato: il fumo ha reso i tronchi più scuri Risultato: le farfalle scure oggi sono meglio adattate all’ambiente, e per selezione naturale sono diventate più numerose di quelle chiare. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 14 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice Le basi della teoria di Darwin − La selezione naturale Perché le macchie sulle ali costituiscono un vantaggio evolutivo per questa farfalla? Le macchie sono comparse per caso nella naturale variabilità intraspecifica. Siccome spaventano i predatori, hanno aiutato le farfalle che ne erano dotate a sopravvivere fino alla riproduzione. Così dopo molte generazioni il nuovo carattere si è affermato e oggi le farfalle «occhiute» sono prevalenti nella loro specie. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 15 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice Le basi della teoria di Darwin − La nascita di nuove specie Al passare del tempo le specie si modificano e nascono nuove specie con adattamenti diversi: questa è l’evoluzione delle specie per selezione naturale. Esempio: nelle diverse isole dell’arcipelago delle Galápagos vivono fringuelli di specie diverse il loro becco ha una forma adattata al cibo che è disponibile su ciascuna isola Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 16 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice Le basi della teoria di Darwin − L’estinzione delle specie Se l’ambiente cambia e una popolazione risulta inadatta a sopravvivere nel nuovo habitat, la specie si estingue. Il rischio di estinzione è maggiore se la popolazione è molto specializzata. I panda mangiano soltanto germogli di bambù. Se le piante di bambù fossero uccise da una malattia, i panda si estinguerebbero. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 17 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice L’evoluzione sotto i nostri occhi L’evoluzione degli insetti costringe gli agricoltori a cambiare spesso il tipo di insetticida. Nelle popolazioni di insetti c’è sempre un gruppo di individui resistenti a un dato insetticida. Essi perciò sopravvivono e si riproducono finché nell’habitat non appare un nuovo insetticida. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 18 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice L’evoluzione sotto i nostri occhi L’evoluzione dei batteri costringe i medici a creare nuovi antibiotici. Quando si usa un antibiotico, non si eliminano mai tutti i batteri. Alcuni batteri sopravvivono, si moltiplicano e generano una popolazione resistente a quell’antibiotico. Perciò per avere la meglio sui batteri si è costretti a produrre nuovi farmaci. il batterio che provoca la tubercolosi Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 19 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice La teoria di Darwin in sintesi LA TEORIA DARWINIANA DELL’EVOLUZIONE PER SELEZIONE NATURALE 1. variabilità intraspecifica: gli individui di ciascuna specie differiscono tra loro 2. lotta per l’esistenza: le risorse di cui gli organismi hanno bisogno per vivere e riprodursi sono limitate, perciò gli esseri viventi entrano in competizione tra loro 4. selezione naturale: soltanto gli individui meglio adattati all’ambiente sopravvivono abbastanza da riprodursi e passare ai figli le proprie caratteristiche 5. nascita di nuove specie: l’accumulo di mutazioni vantaggiose fa comparire caratteri nuovi: le generazioni successive differiscono sempre più dalla popolazione di partenza, tanto che può avere origine una nuova specie 3. sopravvivenza dei più adatti: alcuni individui hanno caratteristiche (ereditate dai genitori o acquisite casualmente a causa di mutazioni 6. genetiche) che li rendono competitori più abili, cioè meglio adattati all’ambiente: perciò essi hanno il sopravvento nella lotta per l’esistenza estinzione di specie: quando le condizioni ambientali cambiano una specie può scomparire, se non è abbastanza numerosa o se non c’è tempo sufficiente perché si sviluppino adattamenti al nuovo habitat Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 20 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice Come si spiega allora il lungo collo delle giraffe? l’ipotesi di Lamarck Ogni giraffa si sforza di raggiungere i rami più alti; perciò, sosteneva Lamarck, nell’arco della vita della giraffa il suo collo finirà per allungarsi un po’. Il carattere così acquisito è ereditario: tutte le giraffe delle generazioni successive nascono con il collo un po’ più lungo, e poi durante la propria vita lo allungano ancora. A ogni generazione il collo si allunga un po’ e questo carattere viene trasmesso ai figli; così, dopo moltissime generazioni, si è arrivati alle giraffe che osserviamo oggi. Le giraffe dal collo più lungo ottenevano più cibo raggiungendo i rami più alti degli alberi; perciò erano avvantaggiate rispetto alle giraffe dal collo più corto e dunque hanno generato più figli, ai quali hanno trasmesso il carattere «collo lungo». Così dopo moltissime generazioni, a causa della selezione naturale, nella specie delle giraffe sono diventati predominanti gli individui con il collo lungo, che sono meglio adattati al loro habitat. l’ipotesi di Darwin Secondo Darwin nella naturale variabilità intraspecifica delle antiche giraffe esistevano individui dal collo un po’ più lungo e individui dal collo un po’ più corto (proprio come tra noi oggi esistono persone più alte e persone meno alte). Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 21 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice Lo studio degli organismi del passato Un fossile è ciò che resta di un organismo quando, dopo la morte e la decomposizione, è ricoperto da sedimenti e gradualmente si trasforma in roccia. la ricostruzione dello scheletro di un tirannosauro Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 22 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice Lo studio degli organismi del passato Questo paleontologo sta lavorando al recupero del fossile di un grande vertebrato. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 23 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice Lo studio degli organismi del passato Se si trova un fossile in uno strato sedimentario più profondo, significa che è più antico. Questo è il metodo chiamato cronologia relativa per la datazione dei fossili. Questo è il fossile di un grande fiore, la Florissantia, che risale a 49 milioni di anni fa (periodo Eocene dell’era Cenozoica). Questi strani organismi sono vissuti su un fondale marino più di 200 milioni di anni fa. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 24 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice Lo studio degli organismi del passato La cronologia assoluta per la datazione dei fossili si basa sul fenomeno della radioattività. isotopo radioattivo atomo stabile tempo di dimezzamento In un tempo di dimezzamento metà degli isotopi radioattivi presenti in un campione decade, formando atomi stabili. Misurando la frazione di isotopi radioattivi si può capire quanto tempo è passato dall’inizio del fenomeno. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 25 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice Lo studio degli organismi del passato Come funziona la cronologia assoluta basata sul carbonio-14? • parte del carbonio nella CO2 atmosferica è carbonio-14 (C14), un isotopo instabile • il C14 decade a carbonio «normale» (C12) con tempo di dimezzamento pari a circa 5700 anni • gli organismi viventi assumono C14; quando muoiono, il C14 nei loro resti inizia a diminuire • misurando la concentrazione di C14 che si trova oggi nei loro resti, si può datare la loro morte Nelle mummie egiziane di 5000 anni fa la concentrazione del carbonio-14 è la metà di quella tipica degli organismi viventi oggi. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 26 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice Lo studio degli organismi del passato Il decadimento del carbonio-14 nei resti organici del passato 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% oggi contenuto di C14 tipico degli esseri viventi in un organismo morto 20 000 anni fa il contenuto di C14 si è ridotto al 6% 10 000 anni fa 20 000 anni fa 30 000 anni fa 40 000 anni fa Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 27 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice La vita durante le diverse ere geologiche formazione della Terra 4600 3500 ERA ARCHEOZOICA prime forme di vita prime cellule eucariotiche 1500 primi pluricellulari tempo 570 230 65 2 milioni di anni fa ERA ERA ERA MESOZOICA PALEOZOICA CENOZOICA 700 Cambriano Ordoviciano Siluriano Devoniano Carbonifero Permiano Triassico Giurassico Cretaceo Paleocene Eocene Oligocene Miocene Pliocene trilobiti Latimeria felci arboree scorpione Ginko biloba dinosauri Araucaria estinzione di massa Archæopteryx grandi mammiferi estinzione di massa primi ominidi ERA NEOZOICA Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 28 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice La vita durante l’Archeozoico (o Precambriano) I fossili più antichi risalgono a circa 3,3 miliardi di anni fa. Sono questi stromatoliti, residui di organismi unicellulari procarioti. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 29 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice La vita durante l’Archeozoico (o Precambriano) I primi pluricellulari eucarioti fossili sono stati trovati sulle colline di Ediacara, in Australia. Risalgono a 590 milioni di anni fa. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 30 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice La vita durante il Paleozoico (o Era primaria) Circa 540 milioni di anni fa esistevano già quasi tutti i phyla animali che conosciamo oggi, tra cui artropodi, molluschi e cordati. Lo testimonia la fauna di Burgess, così chiamata dalla località del Canada in cui sono stati scoperti i fossili di questi animali. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 31 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice La vita durante il Paleozoico (o Era primaria) Il fossile di un pesce del Paleozoico. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 32 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice La vita durante il Paleozoico (o Era primaria) Il fossile chiamato Tiktaalik, scoperto in Canada nel 2004, risale a 375 milioni di anni fa. Era un progenitore degli anfibi, intermedio tra i pesci e i vertebrati terrestri. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 33 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice La vita durante il Paleozoico (o Era primaria) Il supercontinente Pangea come doveva essere circa 250 milioni di anni fa. In quell’epoca, alla fine del Paleozoico, c’è stata la più grande estinzione di massa mai avvenuta sul nostro pianeta. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 34 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice La vita durante il Mesozoico (o Secondario) Durante il Mesozoico la Pangea si smembra e si forma l’oceano Atlantico. Tra i vertebrati ora sono i dinosauri a occupare la maggior parte delle nicchie ecologiche. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 35 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice La vita durante il Mesozoico (o Secondario) Molti rettili svilupparono adattamenti alla vita acquatica, come questo ittiosauro. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 36 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice La vita durante il Mesozoico (o Secondario) Dai dinosauri carnivori hanno poi avuto origine gli uccelli. La più famosa forma intermedia – o «anello di congiunzione» – è Archæopteryx. Alla fine del Mesozoico, circa 65 milioni di anni fa, si ha una nuova grande estinzione di massa. l’anello di congiunzione tra i dinosauri e gli uccelli Insieme a tanti altri animali, si estinguono tutte le specie di dinosauri. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 37 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice La vita durante il Cenozoico (o Terziario) Dopo l’estinzione dei grandi rettili predominano i mammiferi placentali. Lo scheletro e una ricostruzione del Baluchiterium, il più grande mammifero terrestre conosciuto, ritrovato in Pakistan nel 1999. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 38 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice La vita durante il Cenozoico (o Terziario) In quest’epoca anche gli uccelli e i pesci ossei si diffondono enormemente in tutto il pianeta. Un pesce osseo del Cenozoico trovato nel giacimento di Bolca, vicino a Verona. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 39 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice La vita durante il Neozoico (o Quaternario) Le ripetute, intense glaciazioni hanno favorito gli organismi adattati alla vita in un clima freddo. l’Europa durante l’ultima glaciazione In questo periodo è apparso anche Homo sapiens: dall’Africa i nostri antenati sono migrati in tutti i continenti. 12 000 anni fa il clima è diventato più mite e sono sorti gli ecosistemi attuali. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 40 Tema B – Capitolo 9 – L’evoluzione della vita Indice La storia della Terra condensata in un anno formazione del pianeta Terra primi vertebrati con mandibole e mascelle primi insetti comparsa dei primi cianobatteri 1 GENNAIO l’atmosfera è ricca di ossigeno fauna di Burgess (artropodi, molluschi e cordati) primi anfibi su Pangea inizia l’era dei dinosauri fauna di Ediacara (animali simili ai celenterati) compare l’Archæopteryx diffusione delle piante con fiori si estinguono i dinosauri e inizia l’era dei mammiferi i primi cetacei si diffondono nei mari i rettili mammaliani dominano il mondo la più imponente estinzione di massa 31 le ultime 4 ore contengno i due milioni di anni di evoluzione del genere Homo, le glaciazioni neozoiche, l’estinzione del mammuth, la nascita di tante civiltà, le conquiste tecnologiche, le guerre e le produzioni artistiche umane DICEMBRE Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 41
