L`evoluzione del pianeta - Zanichelli online per la scuola

L’evoluzione
del pianeta
Nel 1956 il geologo Philip Playford, durante un’immersione
lungo le coste nord-occidentali dell’Australia, scoprì qualcosa
che fino ad allora era noto soltanto in forma fossile: grosse
concrezioni calcaree chiamate stromatoliti.
Le stromatoliti fossili sono state trovate anche in rocce
antichissime (di 3,5 miliardi di anni) e sono le tracce più
antiche di attività biologica. [J. Gould/Alamy]
Come si accrescono le stromatoliti e per quale ragione sono
scientificamente importanti?
씰Cerca la risposta nel paragrafo 4
1. Il passato della Terra
Le caratteristiche attuali del nostro pianeta sono il risultato di
un’evoluzione durata miliardi di anni, nel corso della quale
tutte le componenti del Sistema Terra – litosfera, atmosfera,
idrosfera e biosfera – hanno subìto importanti cambiamenti.
Per ricostruire l’evoluzione che ha portato la Terra al
suo aspetto attuale è necessario stabilire la sequenza degli
eventi geologici e biologici che hanno interessato in passato il pianeta.
Quando si sono formate le Alpi?
A che punto della storia geologica della Terra sono comparsi i dinosauri?
Periodo
Quaternario
milioni di
anni fa
2,6
Neogène
23
Era
cenozòica
Paleogène
I
C
O
Era
O
65
130
Era
mesozòica
Giuràssico
R
O
Z
Cretàcico
204
E
Triàssico
245
N
Permiàno
A
290
F
Carbonifero
360
Era
paleozòica
e
Devoniàno
Siluriàno
400
n
418
ò
Ordoviciàno
E
495
Cambriàno
Eòne proterozoico
(2500 - 570)
Eòne archeozoico
(4000 - 2500)
Eòne adeano
(4600 - 4000)
4600
2
SCIENZE DELLA TERRA
1 Scala generale
dei tempi geologici
Studiando i fossili contenuti
nelle rocce sedimentarie e integrando queste informazioni
con i dati che si ricavano utilizzando il metodo radiometrico,
gli scienziati hanno costruito
una scala dei tempi geologici
(o scala stratigrafica) che riassume le tappe della storia del
pianeta.
Questa storia è stata suddivisa in numerosi «capitoli»; mentre, però, gli ultimi 600 milioni
di anni (che scriveremo spesso
«Ma») hanno lasciato una ricca
documentazione (rocce e fossili) ed è stato possibile raccoglierli in ere geologiche, per il
lunghissimo intervallo precedente i dati sono via via più
scarsi e si usa spesso il termine
generico «Precambriano».
A partire dai tempi più antichi si distinguono perciò:
– il Precambriano,
– l’Era paleozoica,
– l’Era mesozoica,
– l’Era cenozoica.
Questi intervalli di tempo hanno
durate molto varie: il Precambriano, il più lungo, copre un arco di circa 4 miliardi di anni,
mentre l’Era cenozoica è iniziata
65 milioni di anni fa.
Un insieme di ere è chiamato
eòne. Le ere geologiche sono
suddivise in periodi, che corrispondono a stadi dell’evoluzione
del pianeta e che comprendono,
tra l’altro, grandi eventi biologici. Il Cambriano, ad esempio, è
caratterizzato dalla comparsa di
animali dotati di parti del corpo
dure, come i trilobiti, i cui resti
fossili si rinvengono nelle rocce
del periodo. Il successivo Ordoviciano vede la comparsa dei primi pesci. Nel Siluriano compaiono i primi organismi in grado di
vivere sulle terre emerse.
QUESITI
1 Quale periodo della storia geologica è definito Precambriano?
LEGGI L’IMMAGINE
2 In quale era geologica ci troviamo attualmente?
3 In quale periodo?
ATTIVITÀ
Confronta la durata della storia
della Terra con il calendario
comparsa delle
prime forme
di vita
NDA
AGE 6
200
PRECAMBRIANO
570
Che aspetto aveva il pianeta al momento della comparsa
dei progenitori umani?
Per rispondere a queste domande, i geologi hanno messo a
punto un «calendario geologico», che consente di «mettere in
ordine» e datare le testimonianze offerte dalle rocce.
La maggior parte degli eventi geologici sono accaduti in
tempi troppo remoti per poter essere descritti dagli esseri
umani. Le rocce hanno «registrato» – nella composizione, nella posizione sul terreno, nelle morfologie di erosione – gli
eventi geologici accaduti al momento della loro formazione e
nei tempi successivi.
Facendo le dovute proporzioni trasforma
l’età della terra in 12 mesi. Poi inserisci dei
post-it nelle pagine di un’agenda annuale
(vecchia va benissimo), in corrispondenza
dell’inizio di ere e periodi (usando nei due casi colori diversi).
씰 Tenendo l’agenda chiusa, osserva sul margine la distribuzione dei foglietti. Che cosa ti suggerisce?
Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
Era Paleozoica
Periodo Carbonifero
m.a
.
m.a
280
.
.a
.
Pe
rm
ia
n
o
430-400 m
.a.
500 m
.a.
.
m.a
245
190195 m.a.
570 milioni
di anni fa
od o
Ca mb
P
136
m.a
.
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.
.a
m .a.
65 m
4 .a.
-5
53 38 m .
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37 6 m. a.
2 m.
7 .a.
m
2,6
2 miliardi
di anni
Mes
P e ri
re
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mb
Periodo Giurassico
an
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Pe ssico
Tria
1 miliardo
di anni
rian o
395
m
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Silu riod
ria o
no
Pe
rio
do
5
34
3 I supercontinenti
I frammenti di crosta continentale (come sono gli attuali continenti) fatti muovere dalla tettonica delle placche, finiscono prima o poi per entrare in collisione e per saldarsi tra loro. Ogni
volta che questo si è verificato
(ma sono occorsi molte centinaia
di milioni di anni), si è formato
un nuovo gigantesco continente,
detto supercontinente. L’ultima
volta è accaduto circa 200 milioni di anni fa, quando si è formata
la Pangèa, in seguito smembratasi nuovamente.
Nella figura, il «serpente» colorato rappresenta lo scorrere
del tempo, diviso in grandi intervalli, detti «eòni», con l’indicazione dei periodi in cui si sono
formati i supercontinenti finora
ricostruiti.
o
o
riod
Pe onian
v
e
D
i
vic
do
Or
do
Perio
ci c
o
Era
3 miliardi
di anni
r io
do
Cr
e ta
cellule fossili
più antiche
finora trovate
rocce più
antiche finora
datate sulla terra
Pe
storia della Terra
La lunga spirale dell’immagine a
fianco rappresenta il tempo trascorso dall’origine del nostro
pianeta ad oggi, e permette di
avere un’idea della distribuzione
nel tempo di alcuni dei principali avvenimenti che hanno caratterizzato la storia della Terra.
Il processo di formazione del
pianeta inizia circa 4,6 miliardi
di anni fa. A circa 4 miliardi di
anni fa risalgono le rocce più
antiche finora trovate. A 3,5 miliardi di anni fa risalgono invece
le più antiche tracce di organismi viventi.
A partire da poco più di 3 miliardi di anni fa si attiva la Tettonica delle placche: si formano e
si frammentano ripetutamente i
continenti, mentre nuovi oceani
prima si allargano per poi ridursi e scomparire. Nel frattempo
procede anche l’evoluzione degli organismi che popolano il
pianeta.
All’inizio del Cambriano (circa 600 milioni di anni fa), compaiono forme di vita animali e vegetali più complesse. L’intera
evoluzione umana occupa solo
una piccola frazione della spirale.
ozoica
2 Le grandi tappe della
4 miliardi
di anni
QUESITI
1 Quanto è durato, approssimativamente, il processo di formazione
del nostro pianeta?
o
iod
Per ène
g
Neo
do
P er i or n a ri o
e
t
a
u
Q
LEGGI L’IMMAGINE
2 Quando comparvero i primi mammiferi?
accrezione della Terra
do
ri o ne
Pe o gè
le
Pa
4,6 miliardi
di anni fa
Er
e
aC
no
zo
ica
rocce continentali più antiche
4000 milioni di anni fa
assemblaggio di Kenorland
3500
assemblaggio del supercontinente Ur
3000
2500
Assemblaggio di Columbia
2000
assemblaggio di Pannotia
1500
assemblaggio di Rodinia
1000
500
oggi
QUESITI
1 Che cosa sono i supercontinenti?
assemblaggio di Pangea formazione dei continenti attuali
LEGGI L’IMMAGINE
Eòne
adeano
Eòne
archeozoico
Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
Eòne
proterozoico
Eòne
fanerozoico
2 Ogni quanti milioni di anni, grosso
modo, si forma un supercontinente?
U N I T À • L’evoluzione del pianeta
3
2. I fossili
Le rocce di tutto il mondo contengono forme che ricordano gusci, ossa di animali, steli e foglie di piante. Si tratta dei fossili, i
resti o le impronte di organismi viventi, rimasti «inglobati» negli
strati delle rocce sedimentarie.
I fossili comprendono parti dure di organismi (gusci, schele1 Tracce del passato
I fossili hanno rappresentato per
lungo tempo una vera e propria
incognita. Qualche studioso –
come Leonardo da Vinci – ne
aveva compreso l’origine, ma la
maggior parte li riteneva forme,
nate «spontaneamente» nelle
rocce.
Soltanto all’inizio del Settecento si affermò l’idea che i fossili
sono veri resti di organismi vissuti
nel passato, prevalentemente ma-
rini. Da ciò si comprese che gran
parte delle rocce sedimentarie
che costituiscono le catene montuose si sono formate sul fondo
del mare e solo più tardi sono state sollevate.
Nelle rocce sedimentarie si
rinviene una gran varietà di fossili: dai primi semplicissimi organismi, agli scheletri di rettili (come i
dinosauri) e di mammiferi, gusci
di conchiglie, ossa e denti di animali, parti di piante, impronte.
tri), impronte o modelli di corpi, tracce (orme, cunicoli di vermi),
animali interi mummificati o insetti racchiusi nell’ambra.
I fossili aiutano a ricostruire l’evoluzione della Terra:
– forniscono informazioni sulle singole specie e sugli ambienti
nei quali vivevano,
Gli organismi viventi sono
cambiati continuamente nel tempo. I fossili di organismi vissuti
per un breve periodo di tempo,
ma su un’area geografica estesa
(detti fossili guida), hanno permesso – con la loro presenza limitata a piccoli spessori di rocce ma
diffusa in ampie regioni – di ricostruire, per tutto il pianeta, la successione delle ere geologiche e la
loro suddivisione nei periodi. Il
ritrovamento di un particolare ti-
po di fossile guida all’interno di
uno strato di roccia sedimentaria
consente, quindi, di stabilire in
quale periodo geologico si sia formata la roccia che lo contiene.
I fossili forniscono informazioni anche sul clima di un’area
geografica in un certo periodo
geologico. Per esempio, una colonia di coralli fossili indica che
lo strato roccioso da cui proviene si è formato in un mare poco
profondo, con acque calde.
Nelle rocce di origine marina abbondano le conchiglie dei molluschi, come le ammoniti, un grande gruppo di
organismi da tempo estinto.
QUESITI
1 Che cosa ci consente di conoscere lo studio dei fossili guida?
LEGGI L’IMMAGINE
2 Quali rocce
contengono fossili?
Non tutti i tipi di rocce presentano fossili al loro interno. In genere i fossili si trovano all’interno
delle rocce sedimentarie, perché
si formano quando gli organismi
muoiono e vengono sepolti dai
sedimenti, oppure quando si
muovono sui sedimenti e vi lasciano impresse le loro tracce.
Si trovano fossili anche in alcune rocce metamorfiche che si
sono formate da rocce sedimentarie, ma a temperature relativa-
4
SCIENZE DELLA TERRA
mente basse (inferiori a 320 °C).
Invece vengono distrutti in quelle che sono metamorfosate a
temperature o pressioni elevate.
Neppure nelle rocce ignee intrusive (le rocce che solidificano
direttamente da un magma in
profondità) si trovano fossili:
nessun organismo, infatti, è in
grado di vivere in un ambiente
tanto caldo.
QUESITI
1 Perché i fossili si trovano soprattutto in rocce sedimentarie?
Batteri fossili (quelle
specie di bastoncini arrotondati) trovati in
strutture stromatolitiche affioranti in Sudafrica. Queste colonie
(nella foto ingrandite
migliaia di volte) risalgono a oltre 3,3 miliardi di anni fa.
Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
[F. Westall, CNRS Orlèans]
2 A quale gruppo di organismi appartenevano le ammoniti?
– mostrano che la vita sulla Terra ha conosciuto lunghi periodi
di sviluppo separati da eventi di estinzione in massa, durante i
quali il numero di specie viventi si è ridotto notevolmente.
Per esempio, alla fine del Cretaceo, i dinosauri andarono incontro all’estinzione. Comprendere le cause di queste estinzioni in massa è uno dei compiti della Paleontologia, la scienza che studia gli antichi esseri viventi attraverso i loro resti
fossilizzati.
3 I combustibili fossili
Il petrolio, il carbone e il gas naturale sono combustibili fossili. Il
termine fossile indica che queste
sostanze si sono formate attraverso lunghi processi chimici e fisici.
Il carbone deriva dalla fossilizzazione di grandi masse vegetali
(in genere di ambiente palustre)
sottratte alla putrefazione perché
subito coperte da sedimenti. Col
tempo la sostanza vegetale sepolta,
perdendo altri elementi, si arricchisce di carbonio e si trasforma
in torba. La torba, sepolta sotto
uno spessore crescente di sedi-
menti e sottoposta a forti pressioni, nel giro di due milioni di anni
si trasforma in lignite. In un tempo di decine di milioni di anni la
lignite diventa litantrace: il carbone utilizzato oggi. Sottoposto a
processi metamorfici, il litantrace
origina l’antracite, pregiata ma poco diffusa.
Il petrolio e il metano (o gas
naturale) si sono formati in rocce
sedimentarie in cui sono rimasti
sepolti, dopo la morte, microrganismi marini animali e vegetali.
I combustibili fossili sono risorse naturali non rinnovabili: i lo-
formazione di un giacimento di carbone
ATTIVITÀ
Fossili marini in montagna
In una vaschetta trasparente
versa uno strato sottile di sabbia
asciutta e appoggiaci sopra un
bottone o un foglietto di carta
poi continua a ricoprire alternando strati di sabbia e di farina
fino a metà dell’altezza.
Con una tavoletta della misura
della vaschetta spingi gli strati
di sabbia e farina.
씰 Che cosa succede agli strati?
씰 E all’oggetto che hai messo
per rappresentare il fossile?
ro giacimenti hanno impiegato milioni di anni per formarsi e man
mano che sono utilizzati si esauriscono. Il combustibile fossile più
utilizzato è il petrolio, sfruttato anche come materia prima, per ricavarne prodotti di ampio uso (plastiche, detergenti, tessuti).
I consumi di petrolio sono in
continuo aumento. Si calcola che
le riserve petrolifere mondiali siano circa 1000-2000 miliardi di barili (1 barile = 159 litri). A consumi costanti, senza nuove scoperte, le riserve petrolifere si esauriranno in meno di un secolo.
QUESITI
1 Perché i combustibili fossili sono
risorse non rinnovabili?
LEGGI L’IMMAGINE
2 Quali stadi attraversa il sedimento prima di diventare carbone?
3 Descrivi la formazione di un giacimento di petrolio.
formazione di un giacimento di petrolio
Resti organici si depositano sul fondo del mare e
sono seppelliti dai sedimenti. Si forma il
sapropel, una specie di
fango scuro ricco di sostanza organica.
(t)
sapropel
nel sottosuolo di un ambiente paludoso con
abbondante vegetazione si forma la torba (t)
(t)
(li)
La deposizione di altri sedimenti impedisce l’ossidazione del sapropel e lo trasforma in roccia madre.
L’aumento di temperatura e
la pressione esercitata per
milioni di anni trasformano
la sostanza organica al suo
interno in idrocarburi.
nuovi
sedimenti
roccia madre
i depositi vegetali sepolti a poca profondità
si compattano e si trasformano in lignite (li)
La pressione degli idrocarburi gassosi e i movimenti
della crosta «spremono» la
roccia madre; gli idrocarburi risalgono attraverso
rocce permeabili finché
non incontrano rocce impermeabili.
rocce
impermeabili
(li)
(lt)
roccia serbatoio
migrazione
roccia madre
un ulteriore seppellimento e aumento di
pressione trasforma la lignite in litantrace (lt)
pozzo
rocce di
copertura
petrolio
(li)
(a)
pressioni tettoniche e aumento di calore portano
infine alla formazione dell’antracite (a)
acqua
roccia serbatoio
roccia madre
Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
In opportune condizioni (ad
esempio un’anticlinale, dove gli strati impermeabili
formano una cupola) gli
idrocarburi impregnando la
roccia permeabile danno
origine a un giacimento,
che può essere raggiunto e
sfruttato mediante pozzi.
U N I T À • L’evoluzione del pianeta
5
3. Il processo di fossilizzazione
I paleontologi chiamano fossilizzazione il processo di formazione di un fossile. Le modalità con cui esso avviene dipendono dal
tipo di organismo e dall’ambiente in cui il processo si verifica. I
processi di fossilizzazione più comuni sono la mineralizzazione,
per organismi con parti dure del corpo, e la carbonizzazione, per
i vegetali. Più rara è la conservazione per inglobamento.
Sino a oggi sono state identificate centinaia di migliaia di specie di fossili, animali e vegetali. I fossili di alcune specie, come le
ammoniti e i trilobiti, sono molto numerosi, mentre quelli di altre specie, ugualmente diffuse nel passato, sono assai rari; moltissime, infine, non hanno lasciato tracce.
Perché queste specie non si sono conservate? Probabilmente
190 milioni di anni fa
Dapedium, un pesce lungo circa 30 cm, muore e si deposita sul fondo del mare. I tessuti
molli vengono rapidamente decomposti dai
batteri, mentre le parti dure, come le scaglie, i denti e le vertebre, si conservano.
Come molti altri pesci del Mesozoico,
Dapedium possedeva una corazza di scaglie
spesse e dure che aveva la funzione di proteggere i tessuti molli del corpo.
1 Come si formano
i fossili
Le probabilità che un organismo, dopo la morte, vada incontro alla fossilizzazione sono molto basse: infatti, nella maggior
parte dei casi, i resti di animali e
piante vengono decomposti da
batteri e funghi e di essi non rimane nulla. Gli organismi dotati
130 milioni di anni fa
Gli strati di sedimenti si depositano sui resti di Dapedium. Intanto, i minerali che originariamente costituivano lo scheletro del pesce vengono sostituiti da
altri che provengono dalle acque marine.
di parti dure (gusci, conchiglie,
scheletri) fossilizzano più facilmente rispetto a quelli «molli»,
che non possiedono queste componenti.
Inoltre, gli organismi morti in
ambienti dove l’apporto di sedimenti è notevole, ad esempio in
prossimità delle coste marine,
hanno maggiori probabilità di
trasformarsi in fossili. Infatti, se i
resti vengono rapidamente sepolti sotto uno spesso strato di
sedimenti, i processi di decomposizione risultano rallentati, o
addirittura fermati, dalla mancanza di ossigeno, senza il quale
gli organismi decompositori non
possono sopravvivere.
La mineralizzazione è il pro-
cesso più comune di fossilizzazione. Essa si verifica soprattutto
per le parti dure del corpo e avviene di solito in ambiente acquatico, durante la compattazione e la cementazione dei sedimenti che circondano il corpo
dell’organismo. Mentre i sedimenti si trasformano in roccia, le
molecole delle sostanze presenti
ATTIVITÀ
Realizza un calco
Spesso i paleontologi realizzano i calchi delle
impronte lasciate impresse nella roccia da organismi vissuti nel passato, in modo da poterle
studiare più comodamente.
Anche tu puoi realizzare un calco, rintracciando
un’orma lasciata nel terreno fangoso da un animale vivente, o provando con il tuo stesso piede.
Materiale occorrente:
una striscia di cartone robusto, una brocca,
gesso, acqua.
1. Pulisci l’impronta asportando le foglie e il
terriccio che eventualmente la coprono.
6
SCIENZE DELLA TERRA
2. Delimita la traccia con il cartone o delle assicelle sottili, formando un telaio rettangolare.
Premi leggermente il telaio, facendolo affondare nel terreno.
3. Riempi di acqua la brocca e aggiungi una piccola quantità di gesso. Aspetta che il gesso si
depositi sul fondo e ripeti l’operazione più volte, fino a quando il livello del gesso non avrà
raggiunto la superficie dell’acqua. Dopo qualche minuto mescola l’impasto con cura, facendo
attenzione che non si formino grumi.
4. Versa il gesso nella traccia.
5. Dopo circa 30 minuti il gesso si sarà solidificato e il calco sarà pronto.
Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
[S. Stammers, SPL]
non possedevano parti dure che potessero fossilizzarsi, oppure
vivevano in luoghi dove il processo di fossilizzazione si verifica
meno facilmente, per le condizioni dell’ambiente. È il caso di
organismi che vivevano in superficie, sulla terra emersa, dove i
loro resti, se non venivano rapidamente ricoperti da sedimenti,
venivano facilmente trasportati e dispersi. Tuttavia, proseguono
in tutto il mondo le scoperte di nuovi giacimenti di fossili e l’archivio delle forme di vita che via via hanno popolato la Terra
continua ad arricchirsi.
Oggi
Molto tempo dopo la formazione del fossile, i
lenti movimenti della crosta terrestre lo riportano in superficie. In seguito all’erosione degli
strati di rocce sedimentarie che lo ricoprono, il
pesce fossile viene alla luce.
50 milioni di anni fa
Lo scheletro fossile, non più sommerso dall’acqua, viene compresso e distorto quando gli strati di sedimenti
vengono prima compattati e poi sollevati e inclinati
dai movimenti della crosta terrestre.
tate dalle acque che circolano nei
sedimenti. In questo caso, rimane il calco dell’organismo, che è
un’altra forma di fossilizzazione.
La carbonizzazione è il processo che determina la formazione dei carboni fossili, nei
quali si riconoscono facilmente
rami o altre parti di alberi di
epoche passate, o addirittura in-
2 Conservazione
per inglobamento
Uno tra i processi di fossilizzazione di un organismo meno
comuni – ma molto interessante perché permette la conservazione delle sue parti molli –
è l’inglobamento, per esempio
nell’asfalto naturale o nell’ambra, la resina indurita di antiche conifere.
È il caso di alcuni insetti rimasti invischiati nella resina
quando questa era ancora tene-
ra. In questi fossili è possibile
osservare gli organismi anche
in dettagli finissimi.
Analogamente, sono stati trovati organismi mummificati nel
permafrost, il terreno perennemente gelato della tundra, in
vicinanza del Circolo polare artico.
tere piante con fronde, fusto e
radici. Il processo si verifica
quando i resti di intere foreste
rimangono seppellite sotto i sedimenti. Le sostanze organiche,
non più a contatto con l’aria, subiscono delle reazioni chimiche
che portano a un aumento in
percentuale della quantità di
carbonio contenuta nei resti.
QUESITI
1 Quali processi di fossilizzazione
permettono la conservazione delle
parti molli di un organismo?
Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
QUESITI
1 Qual è il processo di fossilizzazione più comune?
2 Come funziona?
LEGGI L’IMMAGINE
3 Quali parti del Dapedium si sono
conservate grazie alla fossilizzazione?
[Atlas of the Prehistoric World]
in soluzione nell’acqua possono
sostituire le molecole delle sostanze che costituiscono il guscio
o lo scheletro dell’organismo. Il
fossile ha una composizione chimica diversa da quella originaria,
ma conserva la forma di quelle
parti dure. Se le le parti dure non
fossilizzano, possono andare distrutte o essere disciolte e aspor-
Una vespa inglobata
nell’ambra.
Un cucciolo di mammut trovato congelato nel
permafrost in Siberia.
U N I T À • L’evoluzione del pianeta
7
4. Il Precambriano: da 4600 a 570 Ma fa
Il Precambriano è un periodo di tempo lunghissimo, che corrisponde all’85% di tutta la storia della Terra: dalla formazione
del pianeta (4,6 miliardi di anni fa) fino all’inizio dell’Era paleozoica (570 milioni di anni fa). È la parte della storia della Terra meno conosciuta, per cui è suddivisa in tre grandi intervalli,
ciascuno lungo da centinaia a migliaia di milioni di anni.
Come mai si sa così poco di questo lungo periodo di tempo?
Per prima cosa le rocce precambriane sono state piegate, fratturate, metamorfosate durante un lunghissimo arco di tempo e
ciascun evento ha mascherato quelli precedenti; inoltre, tali
rocce affiorano raramente in superficie perché sono state ricoperte da altre più recenti.
1 Nasce la Terra
La Terra si è formata con agli altri
pianeti del Sistema solare nel corso di circa 100 milioni di anni dopo l’origine del Sole.
Dopo che particelle di polveri, gas e ghiacci formarono un
corpo di dimensioni crescenti, la
temperatura della Terra aumentò
moltissimo, per il calore generato
dai numerosi impatti di asteroidi
che cadevano sulla superficie e il
decadimento di elementi radioattivi al suo interno.
La Terra giunse quasi a completa fusione e iniziò il processo
detto di differenziazione. I materiali più pesanti – ferro e nichel –
sprofondarono verso il centro del
pianeta, concentrandosi in un nu-
cleo metallico. I materiali più leggeri si spostarono invece verso l’esterno, formando involucri via via
meno densi: il mantello e una primitiva crosta basaltica.
Il raffreddamento del pianeta
fu accompagnato da grandi emissioni di gas, che, liberati nell’at-
mosfera primordiale (formata in
prevalenza da idrogeno ed elio),
ne modificarono la composizione. La nuova atmosfera conteneva
azoto, vapore acqueo e anidride
carbonica, oltre a metano, ammoniaca, idrogeno ed elio, già presenti in precedenza.
2 Dal mare di magma
alla prima crosta
continentale
Alla sua origine, il mantello terrestre, nella parte più esterna,
doveva essere simile a un grande
oceano di magma. Ben presto,
con il raffreddamento, si formò
una prima crosta, ma di quell’e-
vento mancano i «documenti».
Sulla Luna, invece, la crosta
primitiva, vecchia di oltre 4400
milioni di anni, si è in parte conservata ed è stata campionata
dalle missioni «Apollo».
Poiché la Terra e la Luna hanno avuto, agli inizi, storie geologiche simili, è probabile che anche
il nostro pianeta, già prima di 4
miliardi di anni fa, avesse una
crosta basaltica solida, simile a
quella del suo satellite.
Oggi, i resti di quelle rocce
primitive non sono più rintracciabili, essendo stati trasformati e
«riciclati» dai successivi movimenti della crosta e del mantello.
Le più antiche rocce finora
rinvenute risalgono a circa 4,2
miliardi di anni fa, ma sono già simili a quelle della crosta dei continenti attuali, formata di minerali meno densi di quelli del mantello e della crosta primitiva.
A quell’epoca, quindi, poiché
nel frattempo si era formata l’idrosfera (per la condensazione
4,2 miliardi di anni fa
frattura della crosta
e fusione per l’impatto
di un meteorite
fessura nella crosta
(per movimenti nel mantello)
e fusione con attività vulcanica: trabocca
lava e fuoriescono gas e vapori
crosta primitiva
crosta primitiva
mantello solido
movimenti
convettivi
movimenti
convettivi
QUESITI
1 Cosa accadde durante la fase di
raffreddamento del pianeta?
LEGGI L’IMMAGINE
2 Quali eventi portarono a un notevole innalzamento della temperatura della Terra nelle fasi iniziali
della sua formazione?
del vapore acqueo presente nell’atmosfera), la superficie della
Terra doveva essere ricoperta da
mari poco profondi (mancavano
abissi e bacini oceanici).
Da questi mari, però, cominciavano a emergere i primi minuscoli continenti: stava iniziando
una nuova storia.
QUESITI
1 A quale epoca risalgono le rocce
più antiche finora rinvenute?
LEGGI L’IMMAGINE
2 Quali informazioni ci fornisce
questo frammento di roccia sulla
formazione della crosta terrestre?
Questo frammento raccolto nel nord del Canada è tra le più
antiche rocce finora note sulla Terra: ha circa 3960 milioni di anni.
Sono rocce metamorfiche, che derivano a loro volta da rocce sedimentarie o
magmatiche. Poiché l’età è quella del tempo in cui la roccia è stata
metamorfosata, le rocce «originali» erano ancora più antiche.
In sostanza, questo ritrovamento ci dice che, circa 4 miliardi di anni fa, dalla
crosta primitiva si erano già differenziati almeno piccoli lembi di crosta di tipo continentale, diversa dall’originale crosta basaltica.
8
SCIENZE DELLA TERRA
Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
Le rocce più antiche finora rinvenute affiorano in Canada e
risalgono a quasi 4 miliardi di anni fa; inoltre, in Australia, inglobati in rocce sedimentarie, sono stati trovati alcuni minerali
con datazione radiometrica di 4,2 miliardi di anni.
Circa un miliardo di anni dopo la nascita della Terra,
quando la crosta si era ormai raffreddata e le acque derivanti
dalla condensazione del vapore presente nell’atmosfera avevano formato i mari, sul nostro pianeta comparvero le prime
forme di vita (cellule procariote).
3 Da molti piccoli
continenti a
un «supercontinente»
In Australia, è stata scoperta una
vasta area in cui affiorano lembi
di crosta di tipo continentale
(formatasi tra 3500 e 2500 milioni di anni fa) di forma ovale, lunghi ognuno qualche centinaio di
kilometri.
Questi «ovali» sono circondati da fasce di rocce sedimentarie, mescolate a rocce vulcaniche
formatesi sul fondo di un oceano, simili alle lave a cuscini che
si formano oggi lungo le dorsali
oceaniche. Si pensa che questa
struttura si sia originata per la
collisione tra blocchi di crosta
continentale, tra i quali sono ri-
masti «schiacciati» i resti di antichi fondi oceanici.
Già oltre 3 miliardi di anni fa,
quindi, poteva essersi innescato
un meccanismo simile a quello
della Tettonica delle placche. La
litosfera, più sottile e più calda
di oggi, era suddivisa in placche
più piccole ma molto più numerose, che si scontravano e si allontanavano tra loro con un
meccanismo simili all’attuale.
Con il tempo, la crosta continentale raggiunse uno spessore
di 30 km (quello medio attuale).
Man mano che si passa a tempi
meno lontani, è più facile tentare la ricostruzione delle terre
emerse e dei mari. Sappiamo,
così, che circa 1 miliardo di anni
4 Il mare: culla
della vita
Per quanto semplici fossero le forme di vita, erano sempre molto più
complesse delle molecole inorganiche presenti sul pianeta fino a
3,5 miliardi di anni fa.
Nell’ambiente dei primi mari
avvennero le reazioni chimiche in
grado di trasformare le semplici
molecole inorganiche nelle molecole organiche di cui sono fatti gli
organismi. Metano, ammoniaca e
acqua si trasformarono in amminoacidi (i costituenti delle proteine) e altre molecole organiche.
Circa un miliardo di anni dopo
la comparsa della vita sulla Terra,
si svilupparono i primi organismi
autotrofi, in grado di sintetizzare,
mediante la fotosintesi, le sostanze
nutritive: ne sono un esempio certi
tipi di alghe.
La comparsa di organismi in
grado di compiere la fotosintesi
determinò un profondo cambiamento nella composizione dell’at-
mosfera, che si arricchì di un nuovo costituente: l’ossigeno. Questa
trasformazione dell’atmosfera è testimoniata dalle stromatoliti, accumuli di sedimento in lamine sottili originati dall’attività di batteri
capaci di compiere la fotosintesi.
Per due miliardi di anni le stromatoliti sono state le principali «centrali di produzione» dell’ossigeno.
Intanto la vita continuò a evolversi; circa 1,4 miliardi di anni fa
comparvero i primi organismi eucarioti: si trattava di organismi formati ancora da una sola cellula, ma
con un’organizzazione interna
molto più complessa. E dopo «appena» 800 milioni di anni, verso la
fine del Precambriano, comparvero organismi pluricellulari, come
meduse e molluschi.
씰 VEDI ANCHE…
ATTIVITÀ
Unità T2 • PARAGRAFO 1:
Caratteristiche dell’atmosfera
Costruisci una tabella
a doppia entrata
In una colonna riporta, in ordine
cronologico (dalla più antica alla
più recente), le date che trovi in
questo paragrafo; nell’altra colonna elenca gli eventi geologici
corrispondenti a ciascuna data.
fa il «vagabondare» di continenti ha portato alla formazione,
collisione dopo collisione, di
un’unica terra emersa, un «supercontinente»: i geologi lo hanno chiamato Rodìnia.
Non era la prima volta che
questo accadeva: oggi sono stati
ricostruiti diversi supercontinenti più antichi, ognuno frammentato in lembi che si disperdevano
per poi ricombinarsi (vedi paragrafo 1).
QUESITI
1 Che aspetto si ritiene avesse la
litosfera 3 miliardi di anni fa?
Ricostruzione del «supercontinente»
Rodìnia.
LEGGI L’IMMAGINE
2 Come si sarebbe formato il supercontinente Rodìnia?
Le stromatoliti si formano perché alcuni
batteri secernono una sostanza
simile a muco a cui restano attaccati
i granelli di detriti.
Successivamente, i granelli vengono
cementati da carbonato di calcio
(fatto precipitare dall’attività
degli stessi batteri) e lo strato
si indurisce.
Alcuni batteri restano intrappolati
nella lamina indurita e muoiono;
altri colonizzano la superficie
del sedimento e il meccanismo
ricomincia.
Si forma un «monticello» che cresce
di un centimetro ogni 10 anni.
CHE COSA VEDE IL GEOLOGO
cumulo
stromatolitico
fango
strato
superficiale
vivente
Più recente
QUESITI
1 Come modificò l’atmosfera la
comparsa di organismi autotrofi?
Più antico
LEGGI L’IMMAGINE
2 Come si formano le stromatoliti?
Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
U N I T À • L’evoluzione del pianeta
9
5. Il Paleozòico: da 570 a 245 Ma fa
2,6
23
1 Si forma la Pangèa
Agli inizi del Paleozoico il supercontinente Rodinia si era frammentato e la maggior parte delle
terre emerse era raggruppata nel
continente Gondwana, che dominava l’emisfero meridionale.
Più a Nord si estendevano altri
tre continenti (nordamericano,
europeo e asiatico) e alcuni frammenti (tra cui il continente cinese). Nel corso del Paleozoico, se-
130
204
245
Permiàno
290
Carbonifero
360
Devoniàno
Siluriàno
400
418
Ordoviciàno
495
Cambriàno
570
씰 VEDI ANCHE…
Unità T6 • PARAGRAFO 4:
La Tettonica delle placche
condo la teoria della tettonica
delle placche, il blocco nordamericano si avvicinò a quello europeo. Nel Siluriano (circa 400 milioni di anni fa), la collisione dei
due continenti portò al sollevamento di imponenti catene montuose. I resti di questo processo,
l’orogenesi caledoniana, sono visibili nei Monti Appalachi settentrionali (USA), in Groenlandia, Scozia e Norvegia: ovunque,
4600
quelli che erano alti rilievi si presentano oggi, per l’erosione, come basse colline.
In Italia, rocce che appartenevano al Gondwana si trovano in
Sardegna e in Carnia. Dopo la
collisione, i continenti nordamericano ed europeo risultarono
saldati in un solo blocco (Laurussia), mentre Gondwana si muoveva lentamente verso Nord.
Nel Devoniano, il Gondwana
entrò in collisione con il bordo
meridionale della Laurussia: i
due continenti si saldarono e
nuove catene montuose si solle-
asiatico
nordamericano
65
Era paleozòica
emerse erano unite in un unico supercontinente: la Pangèa.
Intanto nei mari e sulla terraferma «esplose» la vita: moltissime specie animali e vegetali fecero la loro comparsa. L’85% di queste
forme di vita scomparve alla fine dell’era a
causa dei cambiamenti climatici legati alla
formazione del supercontinente.
L’Era paleozoica iniziò 570 milioni di anni fa
e si concluse 245 milioni di anni fa (il termine paleozoico significa, infatti, «della vita antica»).
L’Era paleozoica è suddivisa in 6 periodi
che, a partire dal più antico, sono: il Cambriano, l’Ordoviciano, il Siluriano, il Devoniano, il Carbonifero e il Permiano.
Rispetto alle rocce del Precambriano,
quelle del Paleozoico mostrano una storia
più ricca di dati, perché non hanno subìto le
molteplici deformazioni che hanno coinvolto le rocce delle epoche precedenti.
Durante l’Era paleozoica le placche litosferiche in cui erano incastonati i continenti
si spostarono sulla superficie terrestre. La loro collisione provocò il sollevamento di nuove montagne e, alla fine dell’era, le terre
cinese
europeo
varono. Le tracce di questa orogenesi, detta orogenesi ercinica,
si vedono oggi nell’Inghilterra
del Sud, nell’Europa centrale,
nell’Atlante (Africa del Nord),
negli Appalachi meridionali.
Verso la fine del Paleozoico
anche il continente siberiano si
saldò alla Laurussia e, con il sollevamento dei Monti Urali, si
formò il Laurasia. Le terre
emerse erano ormai tutte unite
a formare un unico supercontinente, la Pangèa («tutta terra»),
all’interno del quale penetrava,
come un golfo, il mare chiamato
Tètide, una parte dell’oceano
Pantalàssa («tutto mare»).
Le linee di piccole piramidi rosse indicano
le grandi catene montuose formate nelle
collisioni (all’interno della Pangéa) o per
subduzione (di Pantalassa sotto Pangéa).
G O N D
A
W A N
asiatico
nordamericano
a
alass
ant
no P
Ocea
europeo
Mare Tetide
N
sudamericano
cinese
PA
Le linee puntinate
indicano i contorni
dei blocchi di crosta
continentale che entreranno a far parte
dei continenti attuali
(cui si riferiscono i
nomi in nero).
G africano
E
A
antartico
10
SCIENZE DELLA TERRA
australiano
QUESITI
1 Quali tracce possiamo osservare
oggi delle collisioni tra continenti
avvenute nel Paleozoico?
LEGGI L’IMMAGINE
2 Quali porzioni di crosta ti pare
abbiano avuto uno spostamento
maggiore nel passaggio da Gondwana a Pangèa?
Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
2 La vita nel Paleozoico
Le rocce dell’inizio del Paleozoico
sono così ricche di fossili da aver
indotto i paleontologi a usare l’espressione «esplosione della vita»
per descrivere la diffusione delle
forme viventi che si verificò nel
Cambriano, il primo dei periodi
in cui l’era è divisa.
Qui sotto vedi una ricostruzione di una comunità di invertebrati marini di cui si sono trovati
molti resti fossili a Burgess (Canada). Gli organismi risalgono a
530 milioni di anni fa. Erano animali assai specializzati per il modo
di muoversi e cacciare, e ciò fa ritenere l’evoluzione non un processo graduale di trasformazione
di tutte le specie, bensì un alternarsi di momenti in cui le specie
progrediscono, cui seguono periodi di crisi e spesso estinzioni in
massa. Molti invertebrati di Burgess, infatti, non appartengono ad
alcun gruppo animale attuale.
Sempre durante il Cambriano, a queste forme si associarono altri invertebrati più familiari:
spugne, coralli, molluschi. Tra
questi invertebrati sono importanti i trilobiti, animali marini
con caratteristiche intermedie tra
gli insetti e i crostacei, dotati di
molte zampe, che consentivano
loro di muoversi sui fondali sabL’Opabinia era un piccolo ma terribile predatore: strisciava sul
fondo, aveva cinque
occhi e una «pinza»
posta in cima a un
tentacolo, con la quale afferrava il cibo.
ATTIVITÀ
Ricostruisci il Gondwana
Su uno più fogli di carta da lucido ricalca da un planisfero di
Goode-Philip (vedi unità 6) i
profili di America meridionale,
Africa, India e Australia. Incolla la carta da lucido su del cartoncino rigido e ritaglia le sagome dei continenti.
Accostando le cinque sagome
prova a ricostruire come era
composto il Gondwana.
biosi. I trilobiti sono utilizzati come fossili guida dei vari periodi
del Paleozoico.
Nel periodo seguente, l’Ordoviciano, comparvero i primi vertebrati: gli ostracodermi (così chiamati per la pelle rivestita di una
corazza ossea), antenati dei pesci.
Anche le piante stavano compiendo una lenta evoluzione, tanto da conquistare, nel Siluriano,
alcune fasce costiere di terraferma. Nello stesso periodo, un animale simile all’attuale scorpione
riuscì a lasciare l’ambiente acquatico e conquistò le terre emerse.
Mentre i continenti si andavano aggregando, i numerosi gruppi
di organismi già comparsi conobbero un altro periodo di diversificazione. Gli invertebrati continuarono a diffondersi in tutti gli
Questo curioso animale simile a un
fiore è il Dinomischus; stava conficcato nel fondale e
sulla parte superiore si trovavano sia
la bocca sia l’ano.
L’Anomalocaris era il più
grande di questi organismi, con una bocca circolare fornita di denti aguzzi e due appendici boccali
che i paleontologi all’inizio presero per code di
animali simili a gamberi.
ambienti, ma furono i pesci a diventare protagonisti di una nuova
fase dell’evoluzione, tanto che il
Devoniano è conosciuto come
l’«età dei pesci». Oltre alle forme
corazzate, si diffusero i pesci cartilaginei (come gli squali attuali)
e i pesci ossei. Alcuni pesci ossei,
dotati di pinne simili a rudimentali zampe e di polmoni primitivi,
si adattarono alla vita sulla terra,
dando origine ai primi anfibi.
Le piante si diffusero verso
l’interno dei continenti, mentre
l’atmosfera si arricchì sempre più
di ossigeno. Nel Carbonifero c’erano immense foreste, che ospitavano una grande varietà di anfibi.
Nuove forme, meglio adattate
alla vita fuori dal mare, fecero la
loro comparsa nel Permiano, alla
fine dell’Era paleozoica: erano i
L’Hallucigenia (di cui vedi una fotografia del fossile in alto) è l’organismo più enigmatico dell’intera comunità di Burgess; camminava su sette paia di trampoli e sul
dorso aveva sette paia di tentacoli (ma alcuni studiosi pensano a
una disposizione invertita).
Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
primi rettili che, dopo un rapido
sviluppo in competizione con gli
anfibi, avrebbero avuto un’ampia
diffusione nell’era successiva.
Al termine del Paleozoico,
però, si assisté a una drastica crisi biologica: nel giro di qualche
milione di anni, probabilmente
a causa di cambiamenti climatici
legati alla formazione della
Pangèa, scomparve l’85% delle
forme viventi.
QUESITI
1 Perché i paleontologi parlano di
«esplosione della vita» a proposito
del Paleozoico?
LEGGI L’IMMAGINE
2 Perché la Pikaia rappresenta una
scoperta paleologica particolarmente importante?
L’Odontogriphus
era un animale
nuotatore dal corpo appiattito, con
una bocca posta
sotto al capo, circondata di piccoli
tentacoli.
La Pikaia è la più importante
scoperta paleontologica della
fauna di Burgess: è considerata
il primo cordato noto del mondo, cioè il primo animale dotato di una semplice colonna vertebrale, come saranno poi i pesci, i rettili e i mammiferi.
U N I T À • L’evoluzione del pianeta
11
6. Il Mesozòico: da 245 a 65 Ma fa
L’evento geologico più importante dell’Era
mesozoica fu la frammentazione della Pangèa.
2,6
23
65
Era mesozòica
L’era dei rettili, o meglio l’Era mesozoica, copre il lungo intervallo di tempo compreso tra
245 e 65 milioni di anni fa.
L’Era mesozoica è divisa in tre periodi, che,
a partire dal più antico, sono il Triassico, il
Giurassico e il Cretacico.
Mesozoico significa «della vita di mezzo».
La fauna e la flora che vissero in questa era non
erano più così primitive come quelle paleozoiche, ma neanche evolute come quelle dell’era
successiva, che portò alle forme attuali.
씰 VEDI ANCHE…
Cretàcico
130
Giuràssico
204
Triàssico
245
Approfondimento
L’estinzione dei dinosauri
290
360
1 La frammentazione
della Pangèa
I movimenti delle placche, che
nel Paleozoico avevano portato
alla formazione di questo supercontinente, ne provocarono
presto anche lo smembramento
e alcuni grandi blocchi di litosfera si allontanarono uno dal-
l’altro, mentre si aprirono tra
loro nuovi oceani.
Poiché prevalsero i fenomeni di espansione degli oceani e
di separazione dei continenti,
durante l’Era mesozoica non si
verificarono collisioni tra placche e l’attività di orogenesi fu
quindi ridotta, specialmente in
W
A
495
570
4600
QUESITI
Nel periodo Giurassico, all’incirca 180
milioni di anni fa, la Pangea si divise
in due grandi aree: la Laurasia e il
Gondwana. Poco più tardi, il Gondwana cominciò a smembrarsi in alcuni
blocchi, lungo dorsali oceaniche disposte a Y, e i continenti iniziarono
ad allontanarsi uno dall’altro.
L A U R A S I A
G O
N D
400
418
Europa e in Asia. In America,
invece, cominciarono a sollevarsi le Ande e le cordigliere
nordamericane; i margini dei
continenti americani, in movimento verso Ovest, cominciarono infatti a deformarsi come
conseguenza della subduzione
della placca del Pacifico.
N
1 Perché nell’Era mesozoica l’attività di orogenesi risulta ridotta?
LEGGI L’IMMAGINE
2 In quale periodo la Pangèa si divide nei due supercontineti Laurasia e Gondwana?
A
Oceano
Atlantico
Circa 100 milioni di anni fa,nel
periodo Giurassico, si divisero anche il
Sudamerica e l’Africa; iniziò a formarsi
l’oceano Atlantico meridionale, mentre procedette l’espansione degli altri
oceani.
Tetide
Africa
America
del Sud
America
del Nord
Alla fine del Cretacico, 65 milioni di anni fa,
la Pangea era quasi del tutto frammentata. La
placca africana si avvicinava a quella euroasiatica
(con la quale si sarebbe scontrata nell’era
seguente). L’India – in moto verso Nord fin dalle
prime fasi della frammentazione – aveva raggiunto
l’Equatore e procedeva nella sua migrazione: solo
durante il Cenozoico completerà la sua
deriva, saldandosi all’Asia.
12
SCIENZE DELLA TERRA
Eurasia
Africa
America
del Sud
Tetide
India
Australia
Antartide
Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
Questo fossile, trovato nel 1999 in Cina, sembra essere uno degli anelli nella catena evolutiva che lega i dinosauri
agli uccelli. I lunghi arti anteriori e le
penne fanno assomigliare il Sinornitosauro (vissuto circa 120 milioni di anni
fa, nel periodo Cretacico) a un uccello,
ma la coda rigida è una caratteristica
tipica dei dinosauri. Gli scienziati che
hanno studiato il fossile ritengono che
l’esemplare non volasse e che le penne
avessero la funzione di mantenere caldo il corpo.
2 Il dominio dei rettili
Nel Mesozoico, le forme di vita
sopravvissute alla crisi biologica
del Paleozoico iniziarono a diversificarsi e a occupare gli ambienti lasciati vuoti dalle specie
scomparse. Sulle terre emerse si
diffusero le conifere e, verso la
metà dell’era, comparvero le prime angiosperme, piante dotate
di fiori. Nei mari comparvero
nuovi coralli e le ammoniti, molluschi che sopravvissero per tutta l’era con un gran numero di
forme. Le ammoniti sono pertanto utilizzate come fossili guida dell’Era mesozoica.
Ma il Mesozoico fu soprattutto l’«era dei rettili» (tra cui anche i dinosauri), che dominarono il pianeta per oltre 160 milioni di anni.
Rispetto agli anfibi, i rettili
avevano il vantaggio di potersi
riprodurre senza bisogno d’acqua e riuscirono quindi a occupare tutti gli ambienti delle terre
emerse. Nel Mesozoico ne esistevano moltissime specie: piccole
ed enormi, carnivore ed erbivore. I rettili marini più diffusi erano gli ittiosauri, con zampe trasformate in pinne, un corpo che
ricorda il delfino e una lunga fila
di denti appuntiti. Gli pterosauri,
rettili volanti, possedevano una
membrana alare con apertura di
7 metri.
Ma all’ombra dei rettili, nell’Era mesozoica, maturarono altri «prototipi» biologici. In alcune forme di piccole dimensioni,
onnivore o insettivore, compar-
ATTIVITÀ
testa
Ricerca su Internet
Per mezzo di un motore di ricerca che permetta anche il reperimento di fotografie e disegni,
rintraccia una breve descrizione
e qualche immagine di tutti gli
animali e i vegetali di cui si parla in questo paragrafo.
씰 Quali ti sono più familiari?
씰 Quali sono presenti ancor oggi?
penne
Il primo ritrovamento di dinosauro in
Italia è stato quello di un cucciolo
vissuto oltre 110 milioni di anni fa,
rinvenuto presso Pietraroia (Benevento). Si chiama Scipionyx samniticus
(ma a Napoli lo hanno battezzato «Ciro») ed era lungo meno di 50 cm. L’intestino, perfettamente conservato
(nell’ingrandimento), è molto corto e
questo fa pensare che questo dinosauro avesse «sangue caldo». Ciò pone qualche difficoltà all’ipotesi di
un’estinzione totale per cause climatiche (freddo).
coda
ve la capacità di mantenere costante la temperatura del corpo,
detta omotermia (erano cioè «a
sangue caldo», in contrapposizione ai rettili «a sangue freddo»). Nelle nuove forme l’embrione si sviluppava completamente all’interno del corpo della
madre, fino al momento del parto, che produceva un individuo
già relativamente maturo. Queste novità segnano la comparsa
dei mammiferi.
Nel Giurassico, circa 140 milioni di anni fa, dall’evoluzione
di un altro gruppo di rettili, si
differenziarono i primi uccelli
(veri rettili con penne).
Alla fine del Mesozoico si verificò una nuova crisi biologica:
in alcuni milioni di anni i dino-
Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
sauri si estinsero; inoltre, scomparvero le ammoniti insieme a
molti altri gruppi di organismi.
Si pensa che la causa di questa
estinzione di massa sia stata l’incapacità di adattarsi ai cambiamenti ambientali avvenuti. Secondo alcuni studiosi, il deterioramento delle condizioni climatiche derivò dall’oscuramento
dell’atmosfera da parte di una
grande nube di polveri sollevata
dalla caduta di un asteroide.
Molti geologi però non ritengono valida l’ipotesi, soprattutto
perché l’estinzione dei rettili fu
graduale. In ogni caso, la scomparsa dei rettili lasciò libero il
campo allo sviluppo dei piccoli e
ancora rari mammiferi: quella
che seguì fu la loro era.
QUESITI
1 Perché l’ipotesi dell’estinzione
dei rettili per cause climatiche non
è condivisa da tutti gli studiosi?
LEGGI L’IMMAGINE
2 Perché il ritrovamento del fossile di Sinornitosauro ha particolare
importanza scientifica?
3 Tutti i dinosauri erano animali a
«sangue freddo»?
U N I T À • L’evoluzione del pianeta
13
7. Il Cenozòico: da 65 Ma fa a oggi
Durante l’Era cenozoica la fauna e la flora
del pianeta assunsero un aspetto molto simile a quello attuale.
Il Cenozoico è chiamato anche «era dei
mammiferi» perché, in seguito alla scomparsa di gran parte dei rettili, il pianeta venne conquistato da questi animali a sangue
caldo.
Nel Cenozoico grandi collisioni tra alcune placche litosferiche portarono al solle-
1 Si formano le grandi
catene montuose
Nel corso del Cenozoico assistiamo a un altro dei grandi eventi
che hanno caratterizzato più volte
la storia geologica della Terra: si
sollevarono le grandi catene montuose attuali e cambiò l’aspetto
del pianeta. L’India, alla deriva
verso Nord già dall’Era mesozoica, entrò in collisione con l’Eurasia: dalla deformazione dei margini di queste due placche e del
Era
cenozòica
vamento delle catene alpino-himalayane e
l’aspetto del pianeta cambiò in maniera
profonda.
L’era cenozoica, iniziata 65 milioni di anni fa, prosegue tutt’ora. Essa viene suddivisa in tre periodi:
– Paleogène,
– Neogène,
– Quaternario (il più recente).
fondo oceanico tra esse interposto nacque una gigantesca catena
montuosa, l’Himalaya, che saldò
tra loro i due continenti.
Più a Ovest, anche il continente africano completò la sua collisione con l’Eurasia: si sollevarono grandi catene, estese da Gibilterra all’Iran, che si saldarono ai
rilievi himalayani. Nella collisione, i sedimenti presenti sul fondo
dell’antico mare Tètide furono
sollevati e costituirono le Alpi e
Quaternario
Neogène
2,6
23
Paleogène
65
130
204
245
290
360
400
418
495
poi gli Appennini. In tale processo la Tètide scomparve gradualmente.
Dopo la collisione, dell’antico
mare non rimasero che piccoli bacini. Il mare Adriatico e la parte
orientale del Mediterraneo sono
le ultime testimonianze della Tètide. Il Mediterraneo occidentale
e il Mar Tirreno sono, invece,
nuovi: si formarono in seguito a
un assottigliamento e sprofondamento della crosta.
570
4600
QUESITI
1 Come scomparve il mare Tètide?
LEGGI L’IMMAGINE
2 Quali placche, saldandosi tra loro, hanno originato l’Himalaya?
CHE COSA VEDE IL GEOLOGO
sedimenti marini
cunei di crosta oceanica
Tetide
India
arco vulcanico
Asia
crosta co
nt
ale
ta continent
cros
inentale
crosta oceanica
mantello
A
Le rocce dell’Himalaya comprendono: sedimenti marini deposti lungo le antiche
coste dell’India, resti di crosta della Tetide, resti di un arco vulcanico. Queste rocce sono oggi accatastate in grandi pile e molto deformate, ma se si risale ai loro
ambienti di formazione è possibile ricostruire l’origine delle catena montuosa.
A 60 Ma fa: la Placca indiana, formata da crosta continentale (India) e oceanica
(Tetide), si sta movendo verso nord, mentre il fondo dell’oceano scende in subduzione sotto la Placca asiatica. Come conseguenza, lungo il margine dell’Asia
si accumulano, per l’attrito, cunei di crosta oceanica, mentre più all’interno si attiva una catena di vulcani.
B
Himalaya
Tibet
B 40 Ma fa: l’India giunge a collisione con l’Asia; la crosta dell’India e i sedimenti
marini che la ricoprono si infilano sotto i cunei di crosta oceanica. Comincia a
sollevarsi una fascia di rilievi, mentre la Tetide va scomparendo.
C Oggi: la crosta continentale indiana continua ad avanzare, ma per l’attrito
contro il bordo dell’Asia si è lacerata in lunghi cunei che sono scivolati uno sull’altro e si sono impilati sopra l’India. Nella fascia di saldatura la crosta ha raggiunto
grossi spessori e, per galleggiamento, si è sollevata, formando Himalaya e Tibet.
14
SCIENZE DELLA TERRA
India
cunei di crosta continentale
spinti sotto l’Asia
Asia
cunei di crosta oceanica
(«saldatura»)
sedimenti della Tetide
C
Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
2 Evoluzione
dei mammiferi
Gli animali e le piante del Cenozoico erano simili a quelli attuali.
Le angiosperme, le piante a fiori,
continuarono a diffondersi e a
diversificarsi. Gli invertebrati
marini (molluschi, echinodermi
ecc.) assunsero aspetti «moderni»: varie specie risalenti al Cenozoico sopravvivono ancora
oggi. I pesci abbondavano.
Ma i veri protagonisti dell’evoluzione della fauna furono i
mammiferi che, dopo la scomparsa dei rettili mesozoici, si diffusero rapidamente occupando
tutti gli ambienti. Nella prima
metà dell’era comparvero i progenitori dei carnivori, degli erbivori moderni e dei mammiferi
marini. Inoltre, comparvero i
primi equidi, i progenitori dei
cavalli. Poco dopo comparvero
canidi e orsi, oltre ai macairodonti – feroci carnivori simili alle ti-
Oreopithecus era un primate
alto meno di un metro, con
gli arti anteriori molto lunghi
e il cranio piuttosto diverso
da quello delle scimmie
odierne. Questo scheletro ha
circa 8 milioni di anni ed è
stato trovato presso Grosseto
(in Toscana).
arti anteriori
arti posteriori
Le nummuliti, protozoi con
un guscio calcareo (foto in
grandezza naturale), sono
fossili guida del Cenozoico.
gruppo zoologico del quale oggi
fanno parte le scimmie e l’uomo.
Verso la fine dell’era i mammiferi erano molto simili a quelli
che vivono attualmente.
tavolati
60˚
orogeni
alpino-himalayano
mesozoico
ercinico
30˚
caledonico
Equatore
0˚
2000 kilometri
30˚
9
90
90˚
3 L’evoluzione delle
aree continentali
La crosta continentale è il risultato di una complessa evoluzione, nella quale è assai importante
il processo di orogenesi (la formazione delle catene montuose).
Ogni area continentale è infatti formata dall’aggregazione di
fasce di rocce (lunghe anche migliaia di kilometri), ognuna delle
quali è il risultato di fasi di
I rilievi sollevati dai processi orogenetici più recenti raggiungono
quote più o meno elevate di quelli
sollevati durante processi orogenetici antichi?
Puoi rispondere dopo aver controllato sull’atlante geografico:
confronta, ad esempio, la zona
dell’Himalaya con i Monti Appalachi settentrionali.
Osserva la cartina in basso.
씰 Quale dei due processi orogenetici è più recente?
씰 Quale ha dato luogo a catene
attualmente più elevate?
3
30˚
0˚
0
1 Nel Cenozoico erano ancora presenti i grandi rettili?
LEGGI L’IMMAGINE
2 Quali sono i fossili guida del Cenozoico?
Ricorda che, cronologicamente,
si va dall’orogenesi caledoniana,
la più antica, a quella alpinohimalayana più recente.
80˚
120˚
0
Rifletti sui processi
orogenetici
QUESITI
gri, con canini a forma di pugnale – e i mastodonti, primitivi elefanti.
Tra le molte novità di questa
era vi è lo sviluppo dei primati, il
cratoni
scudi
180˚
ATTIVITÀ
30˚
0
profonda deformazione della
crosta, che si sono succedute nel
tempo. Una fascia di crosta continentale che è stata coinvolta in
un’orogenesi diventa, col tempo,
una nuova parte stabile della crosta continentale cui è stata saldata. In seguito, qualche sua parte
può essere coinvolta in una nuova orogenesi, ma il suo destino è
quello di rimanere crosta continentale. In altre parole, i conti-
Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
60˚
0
90
90˚
0
120
120˚
2
180˚
nenti sono mosaici di «settori»
diversi che si sono aggregati nel
corso del tempo e che continuano lentamente a subire profonde
trasformazioni, a seconda dei
movimenti delle placche.
Nelle vaste aree continentali
si distinguono scudi e tavolati.
Gli scudi sono le parti più antiche: appaiono come ampie pianure leggermente bombate verso l’alto e sono costituiti da af-
fioramenti di ammassi di rocce
ignee e metamorfiche, che non
sono state più interessate da orogenesi né ricoperte dal mare almeno nell’ultimo miliardo di anni. I tavolati, che circondano gli
scudi e in parte li ricoprono, sono ampie aree pianeggianti in
cui affiorano rocce sedimentarie
in pratica non deformate, testimonianze di lunghi periodi di
sommersione marina alternati a
fasi di emersione. Scudi e tavolati sono detti cratoni e formano
gran parte della crosta continentale; ad essi si sono saldate le fasce (dette orogeni) in cui l’orogenesi si è verificata in genere entro gli ultimi 500 milioni di anni.
QUESITI
1 Che cosa diventano le fasce di
costa continentale che sono state
coinvolte in un processo di orogenesi?
LEGGI L’IMMAGINE
2 Qual è l’orogenesi più recente?
3 Che zone ha coinvolto?
U N I T À • L’evoluzione del pianeta
15
8. Il Quaternario: gli ultimi 2,6 Ma
Fino a poco tempo fa a questo punto avremmo
trovato il titolo: Era quaternaria, indicante l’intervallo iniziato 1,8 milioni di anni fa.
In realtà, già da tempo gli studiosi sanno che
il grande evento per cui si era distinta un’era
post-cenozoica – le glaciazioni – si era già manifestato in epoche precedenti. Non solo: nuove
ricerche hanno mostrato che il raffreddamento
del clima che ha portato alle glaciazioni più recenti iniziò 2,6 milioni di anni fa, quindi già
nel corso dell’Era cenozoica.
Inoltre, recenti scoperte hanno confermato
che un altro grande evento, ritenuto caratteristico del Quaternario, cioè la comparsa del
genere Homo, in realtà ha le sue radici ben più
indietro, nel Cenozoico.
L’Unione Internazionale di Scienze Geologiche ha stabilito perciò di considerare il Quaternario come un periodo dell’Era cenozoica,
con inizio circa 2,6 Ma fa e in corso tutt’oggi.
Quaternario
Era
cenozòica
2,6
23
65
130
204
245
씰 VEDI ANCHE…
290
Unità T4 • PARAGRAFO 7:
Come operano i ghiacciai
360
400
418
1 Le glaciazioni
Grandi glaciazioni si sono verificate spesso nella storia della Terra.
Sulle Alpi si possono osservare gli
effetti delle glaciazioni quaternarie: un circo glaciale incastonato
in un versante o il profilo a U di
una valle rivelano che in passato i
rilievi erano coperti da distese di
neve e ghiaccio, mentre le vallate
erano colmate da ghiacciai, che
scendevano verso la pianura.
Il clima è stato dunque più
freddo di adesso nella parte finale
dell’Era cenozoica. Nei periodi
freddi, la parte settentrionale dell’America del Nord, la Siberia,
l’Himalaya, l’Europa settentrionale e le Alpi, come pure le Ande
e l’Antartide, erano coperte da vaste e spesse distese di ghiaccio,
con numerose lingue più avanzate. Al contrario, durante le fasi interglaciali il clima era mediamente
più caldo di oggi e le masse ghiacciate erano molto ridotte.
Le conseguenze dell’alternarsi
di periodi freddi e caldi furono
notevoli. Durante le glaciazioni,
grandi quantità di acqua rimanevano immobilizzate sotto forma
di ghiaccio; di conseguenza, il livello del mare si abbassava notevolmente ed emergevano tratti di
costa sino ad allora sommersi.
Durante i periodi interglaciali,
il ghiaccio si scioglieva e l’acqua
tornava al mare, il cui livello si al-
570
LEGGI L’IMMAGINE
2 Quanta parte dell’Italia è stata
coinvolta nell’ultima glaciazione?
ghiaccio
DONAU-GÜNZ
puntate
interglaciali
GÜNZ-MINDEL MINDEL-RISS
RISS-WÜRM
caldo
temperatura
attuale
freddo
DONAU
puntate
glaciali
GÜNZ
MINDEL
RISS
WÜRM
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
SCIENZE DELLA TERRA
495
1 Che cosa causò le glaciazioni?
4600
1800
16
QUESITI
La forma a U di questa valle (una diramazione della Val Gardena, in Alto Adige) è
dovuta all’erosione dei ghiacciai alpini durante l’ultima glaciazione.
2000
La curva indica, con le sue oscillazioni,
le variazioni della temperatura media
rispetto alla temperatura attuale.
zava nuovamente, e territori prima asciutti venivano sommersi. In
Italia, ad esempio, le acque del
mare Adriatico arrivarono più
volte all’odierna Lombardia.
migliaia di anni
Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
ATTIVITÀ
posteriori sia le nocche degli
arti anteriori).
Cosa può aver determinato
l’affermarsi di questi progenitori in grado di muoversi su due
sole zampe? Si pensa che la
spinta evolutiva sia legata ai
profondi cambiamenti ambientali avvenuti in Africa orientale
a partire da 10 milioni di anni
fa. Infatti, con l’apertura della
3 Verso l’uomo moderno
I resti umani più antichi finora
scoperti risalgono a circa 2 milioni
di anni fa e sono stati trovati in
Africa centrale. Si tratta di crani
e utensili di pietra rudimentali, attribuiti a Homo habilis, un ominide alto poco più di un metro e
dieci centimetri con un cervello
grande circa metà di quello di un
uomo moderno. Lo stadio successivo dell’evoluzione umana si
compì con la comparsa, a partire
da circa 1,7 milioni di anni fa, di
Homo erectus. Il nome Homo
erectus non descrive una vera e
propria specie, ma un insieme di
forme accomunate da alcune caratteristiche anatomiche, come le
dimensioni del cervello, il viso largo, il naso ampio, le arcate sopraccigliari prominenti, la fronte e
il mento sfuggenti. Homo erectus
– a differenza di Homo habilis,
che visse esclusivamente in Africa – si diffuse anche in Asia e in
Europa; a Ceprano (Lazio) è sta-
to trovato un cranio di circa
800 000 anni fa. Circa 200 000
anni fa compariva la specie
Homo sapiens sapiens
Homo neanderthalensis, diffusa in Europa, Italia compresa
(come nella grotta del Monte
Homo
neanderthalensis
Circeo, a Sud di Roma). A lungo
ritenuta una forma della nosHomo erectus
tra stessa specie (e chiamata
per questo Homo sapiens
Homo habilis
neanderthalensis), è stata in tempi recenti
Australopithecus afarensis
10 000
identificata come
2 600 000
2 000 000
700 000
100 000
30 000
oggi
una specie distinta anni fa
da quella moderPliocene
Pleistocene
Olocene
na, anche se vicina
a questa.
L’uomo di Neanderthal era
riva Homo sapiens, la specie
alto circa un metro e sessanta
cui appartiene l’uomo moderno.
centimetri, aveva una corporaOriginaria dell’Africa, si diffuse
tura tozza e possedeva un crapresto negli altri continenti: al
QUESITI
nio di volume poco più grande
termine delle glaciazioni (10 000
1 Quali sono i resti umani più antidi quello della nostra specie, ma
anni fa circa), l’uomo era ormai
chi finora ritrovati?
con la fronte sfuggente. I neanpresente in diversi continenti e
LEGGI L’IMMAGINE
dertaliani avevano sviluppato
cominciavano a differenziarsi, a
2 Quando è comparso il gruppo di
credenze e riti religiosi.
seconda delle caratteristiche amHomo sapiens a cui appartiene l’uoCirca 200 000 anni fa compabientali, i gruppi umani attuali.
mo moderno?
[Kenneth Garrett, 2000]
2 Prime tappe
dell’evoluzione
umana
Durante il Quaternario comparve il genere Homo, al quale
appartiene la nostra specie (Homo sapiens). L’albero genealogico umano è stato più volte modificato e ancora oggi la storia
evolutiva della specie presenta
delle incertezze dovute alla
scarsità di resti fossili per le forme più antiche.
Uomini e scimmie appartengono all’ordine dei Primati, un
gruppo zoologico evolutosi tra
la fine del Cretaceo e l’inizio
del Paleocene. Si pensa che le
linee evolutive che hanno portato da un lato all’uomo e dall’altro alle scimmie antropomorfe (come il gorilla e lo scimpanzé) si siano separate – a partire da un antenato comune –
tra gli 8 e i 5 milioni di anni fa,
quando una creatura simile a
una scimmia antropomorfa sviluppò un nuovo adattamento:
l’andatura bipede (le scimmie
antropomorfe camminano appoggiando al suolo sia le zampe
Rift Valley e il mutamento della
distribuzione delle piogge, si
differenziarono due grandi regioni: a Ovest della Rift Valley il
clima era più umido e continuarono a prosperare le foreste, habitat delle scimmie antropomorfe; a Est, dove il clima era
più asciutto, la prateria sostituì
il bosco.
È in questo ambiente più
aperto e arido che si svilupparono specie di scimmie antropomorfe bipedi, che vivevano
al suolo. Nel nuovo ambiente,
l’andatura bipede era vantaggiosa: consentiva di muoversi
meglio e su distanze maggiori
alla ricerca del cibo, di avvistare
in anticipo eventuali predatori
e di avere le mani libere per raccogliere e trasportare il cibo o
per usare rudimentali attrezzi.
Completa le informazoni
La cartina nella pagina a sinistra
raffigura l’Italia durante l’ultima
glaciazione. Confrontala con un
atlante e completa.
La Sardegna era
..........................................
L’isola d’Elba era
..........................................
L’isola di Pantelleria era
.........................................
Il fiume Po era
..........................................
QUESITI
1 In quali rami si è evoluto il gruppo zoologico dei Primati?
2 Quali vantaggi presenta il bipedismo rispetto al quadrupedismo?
epoche
Questo cranio risale a 2 milioni di anni fa.
Proviene da Drimolen, in Sudafrica, e appartiene a un ominide dalle grosse mascelle che possiamo considerare come il rappresentante di un ramo estinto dell’albero
genealogico umano.
Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
U N I T À • L’evoluzione del pianeta
17
SINTESI DEI CONTENUTI
M A P P A D E L L’ U N I T À
1
2
3
Il passato della Terra
I fossili
Il processo di
fossilizzazione
4
5
6
7
Il Precambriano:
da 4600 a 570 Ma fa
Il Paleozòico:
da 570 a 245 Ma fa
Il Mesozòico:
da 245 a 65 Ma fa
Il Cenozòico:
da 65 Ma fa a oggi
8
Il Quaternario:
gli ultimi 2,6 Ma
Era Paleozoica
Periodo Carbonifero
.
m.a
m.a
280
.
.a
.
.
.
m.a
245
190195 m.a.
mb
ca
Ca mb
P
136
2 miliardi
di anni
3 Il processo di fossilizzazione
• La fossilizzazione può avvenire in segui-
to a:
– mineralizzazione (impregnazione dei
tessuti o sostituzione delle sostanze che
costituiscono le parti dure di un organismo con sali minerali insolubili);
18
SCIENZE DELLA TERRA
.
.
.a
m .a.
65 m
4 .a.
-5
53 38 m .
37 6 m.a .
2 m.a
7 .a.
m
2,6
•
datare gli eventi del passato sono i fossili,
che permettono anche di ricostruire le
tappe dell’evoluzione biologica.
I fossili sono i resti di organismi vissuti
nel passato, rimasti «inglobati» nelle rocce sedimentarie.
m.a
ri an o
Mes
od o
re
P eri
ci c
o
Era
3 miliardi
di anni
do
r io
Pe
rocce più
antiche finora
datate sulla terra
Cr
e ta
cellule fossili
più antiche
finora trovate
4 miliardi
di anni
do
P er i or n a ri o
e
Quat
• Uno degli strumenti più importanti per
Periodo Giurassico
rian o
570 milioni
di anni fa
a.
an
o
o
riod
Pe ssico
Tria
1 miliardo
di anni
500 m.
ozoica
430-400 m.a
do
ri o ne
Pe o gè
le
Pa
4,6 miliardi
di anni fa
2 I fossili
Pe
rm
ia
n
o
395
m
•
Pe
rio
do
5
•
Precambriano,
Era paleozoica,
Era mesozoica,
Era cenozoica.
Le ere geologiche sono ulteriormente
suddivise in periodi.
L’ultimo periodo della storia del nostro
pianeta – quello in cui viviamo– è iniziato 2,6 milioni di anni fa ed è chiamato
Quaternario.
i
vic
do
Or
do
Perio
•
–
–
–
–
34
•
Le caratteristiche attuali del nostro pianeta sono il risultato di un’evoluzione
durata milioni di anni, nel corso della
quale tutte le componenti del Sistema
Terra – atmosfera, idrosfera, litosfera e
biosfera – hanno subìto importanti cambiamenti.
La storia della Terra viene comunemente
suddivisa in 4 intervalli, chiamati (tranne
il primo) ere geologiche:
Pe
Silu riod
ria o
no
1 Il passato della Terra
o
o
riod
Pe onian
v
De
o
iod
Per ène
g
Neo
Era
Ce
no
zo
ica
• Carbone, petrolio e gas naturale sono il
prodotto di profonde trasformazioni di
grandi accumuli di sostanza organica
animale o vegetale. Sono detti combustibili fossili.
– carbonizzazione (arricchimento in carbonio dei materiali vegetali sepolti sotto
strati di sedimenti che impediscono la decomposizione);
– inglobamento (per esempio, nell’ambra,
resina indurita di antiche conifere).
Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
4 Il Precambriano:
da 4600 a 570 Ma fa
• Il Precambriano va da 4,5 miliardi di anni fa a 570 milioni di anni fa.
• I principali eventi geologici del Precam-
briano sono:
– la formazione di una crosta continentale;
– il raffreddamento del pianeta accompagnato dall’emissione di gas che modificano
la composizione dell’atmosfera primitiva;
5 Il Paleozòico: da 570 a 245 Ma fa
6 Il Mesozòico: da 245 a 65 Ma fa
• L’Era mesozoica (245-65 milioni di anni
fa) è divisa in 3 periodi: Triassico, Giurassico, Cretaceo.
• Gli eventi geologici principali dell’era
sono:
– la frammentazione della Pangèa;
– l’inizio del sollevamento delle Ande e
delle cordigliere americane.
• Le forme di vita sopravvissute alla crisi
7 Il Cenozòico:
da 65 Ma fa a oggi
• L’Era cenozoica (da 65 milioni di anni fa
a oggi) viene suddivisa in 3 periodi: Paleogene, Neogene, Quaternario.
• All’inizio dell’Era cenozoica:
– l’India, alla deriva verso Nord già dall’Era mesozoica, entra in collisione con
l’Eurasia e si solleva l’Himalaya.
– Il continente africano completa la collisione con l’Eurasia: si sollevano grandi cate-
–
–
–
–
–
•
•
•
biologica del Paleozoico iniziano a diversificarsi e a diffondersi:
le conifere e, verso la metà dell’era, le
prime angiosperme, piante dotate di fiori e frutti;
nei mari nuovi coralli e le ammoniti;
i rettili, che si differenziano in molte forme;
i primi mammiferi;
i primi uccelli (nel Giurassico).
• Alla fine
America
del Nord
Eurasia
del
Tetide
Africa
MesoAmerica
India
del Sud
zoico si
Australia
verifica una
Antartide
nuova crisi biologica: in pochi milioni di anni si estinguono i dinosauri; inoltre, scompaiono le ammoniti insieme a molti altri gruppi di organismi.
ne, che si saldano ai rilievi himalayani.
• Nella collisione, i sedimenti del fondo
•
8 Il Quaternario: gli ultimi 2,6 Ma
Il periodo nel quale viviamo – iniziato 2,6
milioni di anni fa – è chiamato Quaternario.
Nel corso del Quaternario si alternano periodi glaciali e periodi interglaciali.
Durante le glaciazioni i ghiacciai si espandono: la parte settentrionale dell’America
cinese
N
ni fa e si conclude 245 milioni di anni fa.
È suddivisa in 6 periodi che, a partire dal
più antico, sono: il Cambriano, l’Ordoviciano, il Siluriano, il Devoniano, il Carbonifero e il Permiano.
• Gli eventi principali del Paleozoico sono:
– la collisione tra il continente nordamericano e quello europeo che causa l’orogenesi
asiatico
nordamericano
mare Tètide e che è
caledoniana e la formazione
europeo
lassa
circondato dall’oceadella Laurussia;
ta
Mare
Tetide
n
a
no P
Ocea
no
Pantalàssa.
– la collisione tra il Gondwana,
G africano
australiano
sudamericano
E
A
il continente che domina all’ini• Nell’Era paleozoiantartico
ca compaiono le piante
zio dell’era l’emisfero sud, e la Lauterrestri numerosi gruppi di inrussia, che causa l’orogenesi ercinica;
vertebrati marini, pesci, anfibi e i primi
– la collisione del continente asiatico con
rettili.
la Laurasia e la formazione di un unico
Alla
fine dell’era, una crisi biologica causa
continente che raggruppa le terre emerse,
•
la scomparsa dell’85% delle forme viventi.
chiamato Pangèa, nel quale penetra il
PA
• L’Era paleozoica inizia 570 milioni di an-
– la raccolta delle acque nei bacini oceanici;
– ripetute collisioni tra i blocchi continentali e formazione dei «supercontinenti».
– la comparsa nei mari (circa 3,5 miliardi
di anni fa) di organismi procarioti non in
grado di compiere la fotosintesi;
– la comparsa degli organismi autotrofi
(cioè fotosintetizzanti) e degli eucarioti;
– l’ulteriore evoluzione della vita, con la
comparsa di molti invertebrati
•
•
dell’antico mare Tètide vengono sollevati
e vanno a costituire Pirenei, Alpi, Appennini e Carpazi.
Gli animali e le piante che si evolvono all’inizio nell’Era cenozoica sono molto simili a quelli attuali: le angiosperme continuano a diffondersi; gli invertebrati marini assumono aspetti «moderni»; i mammiferi si differenziano in molte forme.
del Nord, buona parte dell’Asia, l’Europa
settentrionale e le Alpi, come pure le Ande e l’Antartide, sono coperte di ghiaccio.
Durante le fasi interglaciali, il clima è mediamente più caldo di oggi e le masse
ghiacciate sono molto ridotte.
Si pensa che le cause di queste periodiche
oscillazioni climatiche siano legate ai moti
Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
•
millenari della Terra.
Durante il Quaternario compare e si
evolve il genere
Homo, quello a cui
appartiene la nostra
specie (Homo sapiens).
U N I T À • L’evoluzione del pianeta
19
PER LA VERIFICA
1 Il passato della Terra
9 Completa.
1 Le prime forme di vita sulla Terra comparvero circa
A
B
C
D
350 milioni di anni fa
3,5 miliardi di anni fa
35 miliardi di anni fa
350 miliardi di anni fa
10 L’inglobamento permette la conservazione delle parti molli di
un organismo.
Vero
2 Ordina le seguenti ere geologiche dalla più antica alla più re-
cente.
A
B
C
Il processo di fossilizzazione che determina la formazione dei carboni fossili è detto ................................
Mesozoico
Paleozoico
Cenozoico
Falso
Motiva la risposta. ...............................................................
.........................................................................................
4 Il Precambriano: da 4600 a 570 Ma fa
11 Più di 4 miliardi di anni fa la Terra aveva probabilmente una
primitiva crosta basaltica.
3 Le ere geologiche sono a loro volta suddivise in
A
B
C
periodi
epoche
eoni
B
C
D
Falso
Motiva la risposta. ...............................................................
.........................................................................................
4 La fine del Precambriano risale circa a
A
Vero
6 milioni di anni fa
60 milioni di anni fa
600 milioni di anni fa
6 miliardi di anni fa
12 La Terra si è formata circa
A
B
C
D
45 milioni di anni fa
450 milioni di anni fa
4,5 miliardi di anni fa
45 miliardi di anni fa
13 Probabilmente la tettonica delle placche era attiva già oltre 3
miliardi di anni fa.
2 I fossili
Vero
Falso
Motiva la risposta. ...............................................................
5 Completa.
I ................................. sono resti di ...................................
vissuti per un periodo di tempo breve ma su un’area geografica
estesa, che consentono agli studiosi di ricostruire la successione
delle ................................. e dei ........................................
geologici.
.........................................................................................
14 Si ritiene che i primi mari della Terra abbiano rappresentato l’am-
biente più favorevole per la formazione delle molecole organiche.
Vero
Falso
Motiva la risposta. ...............................................................
6 I fossili si trovano soprattutto nelle rocce magmatiche.
Vero
.........................................................................................
Falso
Motiva la risposta. ...............................................................
.........................................................................................
7 Completa.
Il carbone deriva dalla ................................... di grandi masse
................................ coperte da sedimenti.
3 Il processo di fossilizzazione
15 Le più antiche forme di vita comparse sulla Terra erano
A
B
C
D
organismi eucarioti unicellulari autotrofi
organismi procarioti unicellulari eterotrofi
organismi procarioti pluricellulari eterotrofi
organismi eucarioti pluricellulari eterotrofi
16 Completa.
La comparsa di organismi ................................., cioè in grado
di compiere la fotosintesi, arricchì l’atmosfera di ......................
8 Il processo di fossilizzazione degli organismi più comune è
A
B
C
D
20
la mummificazione
la mineralizzazione
la carbonizzazione
l’inglobamento
SCIENZE DELLA TERRA
5 Il Paleozòico: da 570 a 245 Ma fa
17 Nel Devoniano compaiono
A
C
i primi pesci e anfibi
i primi vertebrati
B
D
i primi rettili
i primi uccelli
Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
18 Nei due planisferi è rappresentato il movimento dei continenti
23 Il Mesozoico è definito dai paleontologi come l’era
nel Paleozoico. Inserisci al posto dei puntini i nomi mancanti.
A
B
C
D
dei mammiferi
degli anfibi
dei dinosauri
dei rettili
7 Il Cenozòico: da 65 Ma fa a oggi
A
W A N
G O N D
UA14 P 341 d
24 Nell’Era cenozoica compaiono i primati.
Vero
Falso
Motiva la risposta. ...............................................................
.........................................................................................
16
25 Quali tra questi animali non hanno fatto la loro comparsa nel
PA
Oceano Tètide
N
G
Cenozoico?
E
A
A
B
C
19 Al termine dell’Era paleozoica le terre emerse sono aggregate
D
equidi
canidi
uccelli
ursidi
in un unico supercontinente chiamato
A
B
Rodinia
Pangea
C
D
26 Scegli l’alternativa corretta.
Gondwana
Laurasia
Le Alpi si sono sollevate nella collisione tra la Placca eurasiatica e
la Placca indiana/la Placca africana.
6 Il Mesozòico: da 245 a 65 Ma fa
27 Gli scudi sono le parti più giovani delle aree continentali.
Vero
Falso
Motiva la risposta. ...............................................................
.........................................................................................
20 Completa.
Le ............... sono fossili guida dell’Era mesozoica.
21 I primi uccelli comparvero
A
nel Triassico
B
nel Giurassico
C
nel Cretacico
8 Il Quaternario: gli ultimi 2,6 Ma
22 L’estinzione dei rettili al termine dell’Era mesozoica fu rapida
28 I resti umani più antichi scoperti finora sono stati trovati in
e improvvisa.
Asia.
Vero
Falso
Motiva la risposta. ...............................................................
.........................................................................................
Vero
Falso
Motiva la risposta. ...............................................................
.........................................................................................
Impara a imparare
29 Completa lo schema relativo all’evoluzione del pianeta.
che comprende
3 Ere
geologiche
...........................................
...........................................
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...........................................
il periodo
Era
paleozoica
Storia
della Terra
il periodo
............................................
il periodo
...........................................
...........................................
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Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
U N I T À • L’evoluzione del pianeta
21
PER LA VERIFICA
30 Definisci i seguenti termini.
A
Era geologica
......................................................................................
......................................................................................
B Fossilizzazione
......................................................................................
......................................................................................
C Supercontinente
......................................................................................
......................................................................................
D Stromatoliti
......................................................................................
......................................................................................
E Quaternario
......................................................................................
......................................................................................
F Pangea
......................................................................................
......................................................................................
G Homo habilis
......................................................................................
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31 Costruisci una tabella sull’evoluzione del pianeta.
Crea una tabella composta da due colonne:
– nella prima inserisci gli eventi più significativi dell’evoluzione
geologica e tettonica del pianeta a partire dal più antico,
– nella seconda inserisci gli eventi più significativi della storia
della vita sulla Terra.
Sottolinea con lo stesso colore tutti gli eventi avvenuti nella stessa era.
32 Ordina e data dalla più antica alla più recente la comparsa del-
le specie e dei gruppi di ominidi di cui siamo a conoscenza.
Homo erectus, Australopitecus afarensis, Homo sapiens sapiens,
Homo habilis, Homo sapiens neanderthalensis.
Entro un’ampia fascia parallela alle coste si alternavano bassi
fondali separati da lunghi bracci di mare più profondo. Sui bassi
fondali si svilupparono vaste scogliere, i cui resti si trovano oggi,
per esempio, nelle Dolomiti o nell’Appennino laziale-abruzzesecampano. Negli ampi spazi di mare più profondo che separavano e
circondavano le scogliere si accumularono, nello stesso intervallo di
tempo, rocce sedimentarie di diverso tipo (marne, argille, selce),
con fossili di ambiente pelagico (come le ben note ammoniti).
Questi tipi di rocce si trovano oggi, tra l’altro, nelle Prealpi lombarde e nell’Appennino umbro-marchigiano.
Nei settori dell’oceano più lontani dalle coste si deposero invece
modesti spessori di sedimenti fini, in genere argillosi, con resti di
organismi marini pelagici. Rocce derivate da quei sedimenti si trovano nell’Appennino tosco-ligure-emiliano e campano-lucano, e nelle Alpi Occidentali.
La lunga fase di espansione dell’Oceano Ligure-piemontese ebbe termine circa 100 milioni di anni fa. Il continente africano, per
il progressivo aprirsi dell’Oceano Atlantico meridionale cominciò
a muoversi verso l’Eurasia, mentre sul fondo dell’oceano si originò una fossa di subduzione. Ebbe inizio, così, un processo di collisione continentale, che coinvolse ampiamente i due prismi sedimentari e la crosta su cui si erano accresciuti. Compresse lentamente in una formidabile morsa, le rocce sedimentarie dei prismi
e quelle metamorfiche e magmatiche della crosta si frantumarono
progressivamente in grandi scaglie, che scivolarono come falde
di ricoprimento le une sulle altre, fino ad accumularsi in gigantesche pile. All’interno di questi ammassi rocciosi si aprivano la
via, risalendo da zone profonde, grandi masse di magma. La crosta
oceanica formatasi con l’espansione dell’Oceano Ligure-piemontese venne trascinata in gran parte in profondità, nel mantello,
dalla subduzione. Alcuni lembi però, strappati via nella collisione,
finirono anch’essi tra le falde, dove oggi li troviamo come ofioliti
(o rocce verdi), sia nelle Alpi Occidentali, sia nell’Appennino tosco-ligure.
La fascia di crosta in corrispondenza della collisione aumentò di
spessore e, a causa del conseguente aggiustamento isostatico, si
sollevò, dando origine a nuove catene montuose, tra cui le Alpi e
gli Appennini. Contemporaneamente, verso Est la collisione tra India e Asia portava alla formazione delle catene himalayane.
Ora rispondi alle domande.
A. Che cosa si intende per Oceano Ligure-piemontese?
B. Dove si trovavano 150 Ma fa le ammoniti che oggi si possono
ritrovare negli Appennini?
C. Che cosa è avvenuto a partire da 100 Ma fa?
D. Che origine hanno le ofioliti?
33 Comprensione del testo.
Verso la fine del Giurassico l’Oceano Ligure-piemontese era compreso tra il bordo dell’Europa centrale (già formata alla fine dell’Era
paleozoica) e la piccola placca Adria (da alcuni ritenuta una prosecuzione dell’Africa, appena coperta dal mare).
Lungo i margini dell’Oceano Ligure-piemontese si andavano accumulando due grandi prismi sedimentari (uno detto «europeo» e
l’altro «africano»), separati dalla fascia di crosta oceanica comprendente la dorsale e coperta solo da un modesto spessore di sedimenti.
22
SCIENZE DELLA TERRA
34 Quesito in inglese
Stromatolites testify to the existence in the Precambrian of
A
B
C
D
eukaryotic organisms
oceanic crust
shells
photosynthetic bacteria
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