Liceo-Ginnasio statale “C. Cavour”

Anno scolastico 2003-2004

“Il Pliocene nel giardino di casa”

Chiara Marletto, classe II C

Note introduttive

“Se diamo fede al modello del Big Bang e ai dati osservativi, l’universo appare infinito ed eterno, pieno di una polvere di galassie in espansione. Alla periferia di una tra le più mediocri di queste galassie splende una stellina insignificante: il nostro Sole. Abbarbicata sul terzo pianeta del sistema solare vive la razza umana, una muffa intelligente, che chiede con insistenza il perché e il fine della colossale macchina cosmica in cui è inserita”

Così afferma Tullio Regge, e in effetti l’umanità non rappresenta che una microscopica entità - una muffa, appunto - nella gigantesca struttura del cosmo e nella lunghissima storia della terra: è per questa mia consapevolezza di essere una “nullità” di fronte a tutto l’universo che provo il desiderio di conoscere le altre “nullità” che hanno popolato prima di noi umani questo pianeta. Sono stata fortunata in questo perché ho avuto la possibilità di venire a contatto diretto con i resti autentici di organismi vissuti nel Pliocene (ovvero cinque milioni di anni fa) nelle campagne del Monferrato, in particolare nella zona di Valleandona e Vallebotto (AT), dove io ora passeggio e vado in bicicletta.

Modello interno di Echinide

Sommario:

L’evoluzione dei viventi

Il Pliocene

Che cos’è un fossile?

Conclusione

Chlamys (flexopecten) flexuosa

Isognomon maxillatus

L’evoluzione dei viventi

Fino al diciassettesimo secolo si era certi che le specie dei viventi si fossero originate, così come sono ora, sei mila anni fa: questo si poteva desumere dalla Genesi, questo era sostenuto dalla Chiesa, questo tutti accettavano senza ombra di dubbio.

La prima idea sull’evoluzione dei viventi si fece strada proprio nel Settecento, quando ormai era palese che i continenti e i mari avevano subito molte e profonde trasformazioni e che i resti pietrificati di organismi diversissimi da quelli attuali non erano opera del diavolo; inoltre era maturata la convinzione che ogni specie vivente è in equilibrio col proprio ambiente; da ciò nacque la proposizione di d’Holbach, illuminista francese: “Se l’ambiente si trasforma, gli organismi che da esso dipendono devono anch’essi trasformarsi in modo opportuno, altrimenti sono obbligati a sparire.” ( System de la nature, 1769).

Tra la fine del Settecento e l’inizio dell’Ottocento J. B. Lamarck riprese questo discorso, formulando queste ipotesi : “Tutti i viventi sono tra loro imparentati” e la loro parentela può essere raffigurata come un albero le cui ultime ramificazioni corrispondono alle specie attuali;

“ Le specie attuali sono solo una fase transitoria di un lento processo di trasformazione”.

Lamarck aveva supposto l’ereditarietà dei caratteri acquisiti, cioè che attraverso l’uso o il disuso di un organo, il suo sviluppo o la sua atrofizzazione potessero essere trasmessi alle generazioni successive.

Fu però nell’Ottocento che venne proposta la teoria dell’evoluzione centrata sul meccanismo della selezione naturale: protagonisti di questo grande evento furono Charles Darwin e Alfred Russel Wallace, i quali arrivarono contemporaneamente agli stessi risultati, pur lavorando separatamente. In genere però per descrivere le loro teorie si suole fare riferimento all’opera di Darwin, “L’origine della specie”, del 1858.

Darwin, durante un viaggio a bordo del brigantino inglese Beagle (1831-36), rimase profondamente impressionato dalla scoperta, avvenuta nella Pampa, di grandi animali fossili, ricoperti di corazze simili a quelle degli armadilli attuali; in secondo luogo dalla maniera in cui gli animali strettamente analoghi si sostituivano l’uno all’altro via via che si procedeva nell’interno verso sud; in terzo luogo, dal fatto che le specie delle isole Galapagos presentavano leggere differenze in ciascuna isola del gruppo, mentre nessuna isola sembrava molto antica in senso geologico.

La deduzione di Darwin in merito a questi fatti fu che una spiegazione è possibile “solo supponendo che le specie si vadano modificando un poco per volta”. Ma come si realizza tale mutamento? Secondo quali modalità?

“Era evidente” scrive Darwin “che né l’azione dell’ambiente né la volontà degli organismi potevano spiegare i casi di adattamento all’ambiente”. Darwin si documentò quindi il più possibile sulle variazioni dei caratteri che erano verosimilmente alla base della modificazione della specie. Questa documentazione, oltre ad essere raccolta con la lettura di libri o articoli relativi all’argomento, venne portata a termine nella fattoria di Darwin, dove per anni brulicarono piccioni, galli, cani, conigli, e le serre si riempirono di piante di varie specie; fu su questo eterogeneo materiale che Darwin diede corpo alla prima parte della sua teoria, studiando, con molta accuratezza il fenomeno della variazione.

Allora non si faceva distinzione fra variazioni non ereditarie o somazioni o fluttuazioni e variazioni ereditarie o mutazioni. Si sapeva solo che in una popolazione i caratteri variano secondo leggi indeterminate e alcune di queste variazioni possono essere trasmesse ai discendenti.

A seguito dei suoi studi Darwin stabilì che la base del meccanismo evolutivo consisteva nell’apparizione in gruppi di individui di piccole variazioni, nella loro possibilità di sommarsi ed essere trasmesse ai discendenti; circa le cause di tali variazioni Darwin non si pronunciò.

Per elaborare la sua teoria Darwin fece riferimento alle teorie di diversi studiosi dell’epoca: in primo luogo a quella dell’economista Malthus, (1766-1834).

“Nell’Ottobre 1838, quindici mesi dopo che avevo iniziato la mia ricerca sistematica, mi successe di leggere per diletto il saggio di Malthus sulla popolazione, ed essendo ben pronto ad apprezzare la lotta per l’esistenza che va avanti da molto tempo, con continue osservazioni sugli animali e sulle piante, mi stupì molto che in certe circostanze le variazioni favorevoli tendessero ad essere mantenute e le sfavorevoli ad essere eliminate. Il risultato di questo era una nuova specie. Allora ebbi una teoria sulla quale lavorare.” (Charles Darwin, dalla sua autobiografia, 1876)

Questo passaggio rivela il contributo che Malthus diede a Darwin nel formulare la sua teoria sulla selezione naturale. Quello che colpì Darwin nel Saggio sul principio della popolazione (1798) era l’osservazione che in natura le piante e gli animali producono più discendenza di quella che può sopravvivere e che anche l’uomo è capace di produrne troppa se lasciato incontrollato.

In base a ciò, sia Darwin sia Wallace (al contrario di Malthus) espressero i loro principi in termini esclusivamente naturali sia per i risultati sia per la causa prima del fenomeno descritto. Facendo ciò estendevano la teoria di Malthus al di là del suo campo di applicazione originario. Capirono che produrre più discendenza di quanta può sopravvivere crea una competizione tra individui strettamente imparentati e che inoltre la variazione tra questi ne produrrà necessariamente alcuni con più possibilità di sopravvivenza.

Dal momento che in condizioni favorevoli tutti gli esseri viventi tendono a moltiplicarsi in modo estremamente rapido secondo il principio dell’aumento in progressione geometrica, per evitare che nascano più individui di quanti ne possano realmente sopravvivere, ci deve essere necessariamente un qualcosa che svolge un’azione frenante di fronte ad una tale e diffusa tendenza: Malthus prima di tutti identificò questo “qualcosa” con la “lotta per l’esistenza” che si può osservare tra gli individui della stessa specie e tra quelli di specie diverse. Esposta da Malthus, questa teoria venne poi approfondita, verificata e appoggiata dallo stesso Darwin in seguito a diverse osservazioni compiute all’interno sia del regno animale sia di quello vegetale. Sebbene fossero ancora oscure, Darwin cercò ad esempio di individuare le cause che ostacolano la tendenza naturale di ciascuna specie all’aumento: tra queste vi è innanzitutto la quantità di nutrimento che determina per ogni specie il limite massimo del suo sviluppo. Solitamente però non è tanto la difficoltà di trovare il cibo ciò che determina il numero medio di individui di una specie, ma più che altro il fatto di essere preda di altri animali: a questo scopo Darwin fece notare che se per alcuni anni non fossero stati uccisi né alcun capo di selvaggina né i suoi predatori, probabilmente la selvaggina sarebbe diventata ancora più rara di quanto non lo fosse stata già ai suoi tempi. Un’altra causa che esercita un forte influsso sulla determinazione del numero medio degli individui di una specie è il clima, e in particolare la ricorrenza periodica di stagioni o molto fredde o molto secche. Sebbene l’azione del clima possa sembrare indipendente dalla lotta per l’esistenza, in realtà questi due fattori sono in stretta correlazione: se ad esempio si verifica una brusca variazione di temperatura che causa un’immediata carestia, ci sarà allora una lotta accanita tra i diversi individui che si nutrono degli stessi alimenti.

Un altro fattore che limita la crescita smisurata di una specie è l'esistenza di “nemici” con i quali ogni singolo individuo deve continuamente lottare: come Darwin verificò, infatti, se ad esempio si lascia crescere l’erba in un prato si vedrà che gradualmente le piante più vigorose distruggono le più deboli, anche se queste sono pienamente sviluppate. Darwin capì allora che per la conservazione di una specie è fondamentale che essa sia costituita da un numero di individui maggiore di quello dei suoi nemici. Per ultimo, il manifestarsi di epidemie quando una specie, grazie a circostanze favorevoli, si moltiplica in modo eccessivo in una zona ristretta, è un ulteriore fattore limitativo indipendente però dalla lotta per l’esistenza.

Si può affermare quindi che per ogni specie, a impedirne una crescita eccessiva, entrano in gioco molte cause, che possono agire in diversi periodi della vita, in diverse stagioni, o addirittura nel corso degli anni; alcune di queste cause si rivelano più efficaci di altre, ma in ogni modo tutte concorrono a determinare il numero medio degli individui di una specie e persino l’esistenza della specie stessa.

Questo è dunque il concetto di SELEZIONE NATURALE ( o sopravvivenza del più adatto), uno dei cardini della teoria di Darwin che egli stesso descrive in questo modo nel III capitolo dell’ “Origine della specie”:

“…le variazioni, per lievi che esse siano e da qualsiasi causa provengano, purché siano utili in qualche modo agli individui di una specie nei loro rapporti infinitamente complessi con gli altri organismi e con le condizioni fisiche della vita, tendono alla conservazione di questi individui, e a trasmettersi ai loro discendenti. Anche questi ultimi avranno così maggiori probabilità di sopravvivere, perché, fra i molti individui che nascono periodicamente da ogni specie, soltanto un piccolo numero può sopravvivere. Questo principio per il quale ogni lieve variazione, se utile, si mantiene, è stato da me denominato selezione naturale, per indicare la sua analogia con la selezione operata dall’uomo. Ma l’espressione sopravvivenza del più adatto, spesso usata da Herbert Spencer, è più idonea, e talvolta ugualmente conveniente.”

In molti animali la selezione naturale è stata “aiutata”, secondo Darwin dalla selezione sessuale, un particolare tipo di selezione che dipende dalla lotta degli individui di uno stesso sesso per il possesso dell’altro. In questa lotta la vittoria è legata sia al vigore del maschio, sia al fatto di possedere alcune “armi speciali”, come le corna per il cervo; la selezione sessuale assicura ai maschi più vigorosi e più adatti al posto che è stato assegnato loro nella scala della natura un maggior numero di discendenti. Se maschi e femmine, simili per abitudini di vita, presentano delle differenze nel colore, negli ornamenti, etc. si può allora presumere che tali differenze siano dovute principalmente alla selezione sessuale, che ha favorito quei maschi che presentavano un qualche vantaggio sugli altri maschi, trasmettendo ai lori discendenti di sesso maschile le “armi vincenti”.

Darwin infine concepiva l’andamento dell’evoluzione come un processo graduale di fasi ordinate, che procedeva a ritmo costante. Egli aveva fatto proprio il motto di Linneo: “Natura non facit saltus” (la natura non fa balzi). Questa concezione trovava riscontro altrove nel mondo scientifico e Darwin era così vincolato al gradualismo che costruì la sua teoria interamente in base ad esso. A questo proposito, all’obiezione secondo cui non c’erano le testimonianze fossili dei passaggi graduali da una specie all’altra, Darwin rispondeva che: “Le testimonianze geologiche sono estremamente incomplete e questo fatto spiega in gran parte perché non troviamo varietà infinite che colleghino insieme tutte le forme di vita estinte ed esistenti, fino al più piccolo dettaglio. Chi rifiuta questo punto di vista sulla natura delle testimonianze geologiche giustamente rifiuterà tutta la mia teoria.”

La teoria dell’evoluzione per selezione naturale di Darwin può essere così riassunta:

a) esistono negli aspetti morfologici degli individui viventi possibilità di variazioni, la cui origine è tuttavia sconosciuta;

b) è dimostrata la tendenza degli organismi ad accrescersi numericamente secondo una proporzione geometrica;

c) tuttavia lo sviluppo delle varie specie risulta limitato;

d) vi è quindi una lotta-selezione per l’esistenza;

e) in questa lotta l’ambiente, pur incapace di produrre variazioni ereditarie isola, per selezione naturale, gli individui con varianti idonee, determinando, pertanto, con il succedersi delle generazioni, l’origine di una nuova specie;

f) la specie si forma in maniera graduale.

Tuttavia, le prove a proposito dell’ereditarietà dei caratteri che rendono idoneo un individuo all’ambiente non erano poi così numerose; inoltre rimaneva irrisolto un problema: se i processi selettivi fanno in modo che gli individui meno idonei soccombano, la variabilità della popolazione si riduce e a lungo andare la popolazione diventa del tutto uniforme e non è più in grado di rispondere a ulteriori richieste dell’ambiente che continua a cambiare. Darwin e Wallace proposero molte soluzioni, compresa quella della trasmissione ereditaria dei caratteri acquisiti, ma non riuscirono a risolvere questo problema.

Nello stesso periodo, però A.Weismann dimostrava che la teoria dell’ereditarietà dei caratteri acquisiti era infondata, ipotizzandone una nuova: quella della continuità del plasma germinale, secondo cui esisteva un’informazione per la morfogenesi contenuta all’interno delle cellule della linea germinale.

Haeckel riproponeva inoltre il discorso della filogenesi, cioè delle parentele tra specie diverse, costruendo alberi filogenetici più precisi di quelli di Lamarck. Egli ipotizzò anche che un organismo allo stadio embrionale ripercorreva le tappe percorse durante la storia evolutiva. Restava però irrisolta la questione della regolazione dei meccanismi della variabilità dei caratteri delle specie. La risoluzione arrivò intorno al 1865 con Gregor Mendel, il quale, coi suoi studi di genetica, riuscì a elaborare due leggi che descrivevano il processo di trasmissione dei caratteri ereditari (alleli). La sua teoria però non ebbe molto seguito: si dovette attendere ancora mezzo secolo prima che questo avvenisse.

Fu proprio grazie alle scoperte di Mendel che nei primi decenni del novecento Morgan e la sua scuola fornirono un quadro soddisfacente della trasmissione dei caratteri ereditari e quindi, grazie ai contributi di Muller, risolsero il grosso problema dell’origine della variabilità genetica appurando che i geni , cioè i depositari dell’informazione ereditaria, sono suscettibili di variazioni per azione di agenti fisici. Veniva così colmata la grossa lacuna della teoria dell’evoluzione che riguardava la presenza di una fonte perpetua di mutazioni all’interno di una popolazione. Quindi, ciò era una prova a favore del fatto che le mutazioni all’interno di una popolazione avvengono in modo brusco, cioè quando una parte del patrimonio genetico di una popolazione cambia improvvisamente, rendendola alle volte più adatta delle altre alla sopravvivenza.

Doveva essere ancora risolto il problema della conciliazione di queste nuove scoperte con la vecchia teoria darwiniana, che prevedeva invece una sorta di gradualismo nell’evoluzione e che veniva confermata da certe osservazioni di botanici e tassonomisti; a questo pensarono, nel decennio 1937-1946, i biologi Simpson, Huxley, Dobzhansky e Mayr, i quali elaborarono la teoria sintetica dell’evoluzione, che prevedeva che:

a) le mutazioni genetiche si verificano nelle cellule riproduttive con frequenze sufficientemente alte da avere un effetto evolutivo;

b) le mutazioni genetiche avvengono in modo del tutto casuale;

c) la selezione naturale agisce sulla variabilità genetica prodotta da tali mutazioni casuali.

Verso la fine degli anni ‘40 i matematici e i tecnologi hanno dato vita a due discipline che si sono rivelate di grande importanza anche per la biologia: la teoria degli automi e la teoria dell’informazione.

I teoremi relativi agli automi sono tutti applicabili ai viventi in quanto “ sistemi ipercomplessi”. Altrettanto vale per i teoremi della teoria dell’infromazione: ogni vivente è infatti attraversato da un flusso di informazione che ne dirige la morfogenesi e il comportamento; un’aliquota di questo flusso proviene dal patrimonio ereditario, un’altra giunge invece dal mondo esterno. Queste teorie hanno consentito una formulazione più chiara di alcuni concetti della biologia evoluzionistica e hanno favorito l’insorgere di nuovi quesiti: come è venuta ad accrescersi la massa delle informazioni contenuta nel patrimonio genetico nel corso della storia evolutiva? In qual modo è migliorato lo sfruttamento dell’informazione iscritta nel patrimonio genetico? La teoria e la tecnologia dell’informazione hanno dato rilievo alla nozione che la trasmissione della informazione implica dei costi ed è soggetta a limiti. Un accrescimento del patrimonio genetico che non abbia adeguata contropartita nell’efficienza dell’organismo, va in conto perdite. Inoltre poiché la tecnologia insegna che il substrato materiale su cui viene iscritta l’informazione ha necessariamente capacità limitate, appare ragionevole pensare che il genoma, cioè il substrato dell’informazione genetica necessaria all’ontogenesi, finisca col saturarsi con conseguente arresto dei processi di complessificazione. Questi processi potranno riprendere quando il genoma subisce una ristrutturazione che gli conferisce la possibilità di accogliere un più ricco programma ontogenetico.

Molti dei restanti problemi vennero risolti con la nascita, nella seconda metà del Novecento, della biologia molecolare.

Con questa disciplina la conoscenza dei geni divenne molto più approfondita: una volta accertata la struttura molecolare dei geni, è stato possibile descriverli direttamente, sulla base della loro sequenza nucleotidica, o indirettamente, sulla base delle strutture delle proteine da essi codificate. La biologia molecolare ha confermato che l’evoluzione procede per accumulo di mutazioni, che si verificano però poco frequentemente: ogni 105-106 generazioni. L’approccio molecolare allo studio della evoluzione ha consentito ai biologi di ricostruire la storia evolutiva dei singoli gruppi di geni e di stimare la distanza tra gli individui della stessa specie o tra specie dello stesso genere. Due specie vengono considerate tanto più vicine maggiore è il numero di alleli che hanno in comune. Dalle percentuali di alleli in comune fra le varie specie, si è calcolato il tempo trascorso dalla separazione delle popolazioni originarie e anche la loro distanza tassonomica. Questo metodo diede risultati soddisfacenti: in primis, oltre al fatto che confermò molti punti della teoria evolutiva, fece notare l’alto grado di variabilità delle singole popolazioni. Quest’osservazione era però in disaccordo con il postulato della teoria evoluzionistica secondo cui, se un allele ha un minimo vantaggio sui meccanismi riproduttivi, si afferma sempre a scapito degli altri. Su questa base Motoo Kimura enunciò il principio della neutralità genica: la maggior parte degli alleli sfugge ai fenomeni selettivi per cui le variazioni della frequenza allelica sono dovute al caso. Questa tesi corregge l’onnipotenza della selezione naturale, sostenuta da alcuni studiosi, ma non è generalizzabile. Infatti, sorge spontanea la domanda: quale dispositivo garantisce il polimorfismo, vantaggioso in momenti critici, nonostante le tendenze uniformatrici dei processi selettivi? Escludendo le mutazioni, che non sono abbastanza frequenti per giustificare i livelli di polimorfismo constatati, i processi combinatori appaiono i più efficaci responsabili. Pertanto, protagonisti del polimorfismo sono i trasposoni, parti mobili di DNA, scoperti da Barbara McClintock negli anni ’50.

Alla luce di questi fatti, occorre puntualizzare la questione del tempo evolutivo: le mutazioni genetiche, cause dell’evoluzione, avvengono in modo repentino e determinano, se favorevoli, un’immediata speciazione? oppure avviene un’evoluzione graduale, senza salti?

Per tutta la vita Darwin si impegnò a ricostruire un’evoluzione graduale di fenomeni che a prima vista sembravano chiaramente il prodotto di origini improvvise. Il gradualismo di Darwin traeva origine dalla visione filosofica posta alla base della società vittoriana. Da questa particolare concezione di “evoluzione” sono eliminati tutti i balzi, i bruschi cambiamenti e le trasformazioni rivoluzionarie; si tratta di una prospettiva antidialettica che ha esercitato la sua influenza sulle scienze fino ai giorni nostri. Ad ogni modo, queste idee hanno dato origine a un’animata controversia. Il quadro attuale delle testimonianze fossili conosciute è pieno di spazi vuoti: da un lato i reperti fossili ci rivelano l’esistenza di tendenze di lungo periodo, ma allo stesso tempo mostrano anche notevoli discontinuità. Darwin credeva che questi sbalzi fossero dovuti all’incompletezza dei dati; non appena fossero stati scoperti i pezzi mancanti, essi avrebbero rivelato un’evoluzione del mondo naturale tranquilla e graduale. Ma Gould ed Eldrege nel 1972 hanno elaborato la teoria dell’equilibrio punteggiato per sostenere che la natura è in grado di fare dei salti, dovuti alla comparsa improvvisa di mutazioni all’interno di una popolazione. Gould afferma comunque che la teoria dell’equilibrio punteggiato non è in contraddizione con il principio fondamentale della teoria Darwin, la selezione naturale, ma al contrario arricchisce e rafforza il darwinismo. Richard Dawkins vede poche differenze tra il vero gradualismo darwiniano e l’equilibrio punteggiato. Dichiara: “la teoria dell’equilibrio punteggiato è una teoria gradualista anche se evidenzia lunghi periodi di stasi intercalati da esplosioni relativamente brevi di evoluzione gradualistica. Gould è stato sviato dalla propria enfasi retorica” e conclude che, “in realtà tutti sono gradualisti”. Dawkins critica i sostenitori dell’equilibrio punteggiato per aver, a torto, attaccato e travisato Darwin. Egli dice che è necessario considerare il gradualismo di Darwin nel suo contesto: come un attacco al creazionismo. “I sostenitori dell’equilibrio punteggiato, allora sono gradualisti allo stesso modo di Darwin e di ogni altro darwinista; si limitano ad inserire lunghi periodi di stasi tra scatti di evoluzione graduale.” Ma questa appunto, non è una differenza secondaria, è il nocciolo della questione. Criticare la debolezza del darwinismo non significa necessariamente sminuire il suo impareggiabile contributo, ma piuttosto fonderlo con una comprensione del cambiamento reale.

L’evoluzione, a partire dalla nascita del primo organismo vivente sulla terra, apparso circa tre miliardi e mezzo di anni fa, ha prodotto l’attuale diversificazione dei viventi che si dividono ora in:

Procarioti o Monere (Batteri e Alghe azzurre);

Funghi (Eumiceti o Alghe rosse);

Protisti (Protozoi, Ficomiceti e Alghe);

Piante;

Animali.

Essa si è svolta attraverso i seguenti periodi:

Era	Periodo	Epoca	Cronologia (circa) in milioni di anni
neozoico o quaternario	olocene		0,01 - oggi
	pleistocene		2 - 0,01
cenozoico o terziario	neogene	pliocene	5 - 2
		miocene	10 - 5
	paleogene	oligocene	35 - 10
		eocene	50 - 35
		paleocene	65 - 50
mesozoico o secondario	cretaceo		110 - 65
	giurassico	malm	140 - 110
		dogger
		lias
	triassico		240 - 140
paleozoico o primario	permiano		280 - 240
	carbonifero		360 - 280
	devoniano		400 - 360
	siluriano		418 - 400
	ordoviciano		510 - 418
	cambriano		540 - 510
archeozoico o precambriano	archeano		4.600 - 540

Importante per il Piemonte è appunto il Pliocene.

Il Pliocene

L’inizio del Pliocene viene collocato 5 milioni di anni fa, quando si concluse la chiusura del bacino del Mediterraneo e si aprì lo stretto di Gibilterra, con la riseparazione dell’Africa dall’Europa. Questo evento determinò l’ingresso delle acque dell’Atlantico nella conca mediterranea: le aree prima emerse furono ricoperte dall’acqua e si formò il Golfo Padano.

Qui in Piemonte si distinguevano tre diversi sottobacini: il Bacino Cuneese a ovest, il Bacino Alessandrino a est e il Bacino Astigiano al centro, la cui sponda meridionale era costituita dalle Langhe, dove il clima, caldo e umido, favorì lo sviluppo di una lussureggiante vegetazione tropicale. Nel corso di 3 milioni di anni si verificò il sollevamento del bacino piemontese, col conseguente ritiro delle acque ad Est e la formazione di terreni paludosi e bacini lacustri nella parte occidentale della valle padana..

Il Pliocene è stato suddiviso nel tempo in vari modi a seconda degli studi e degli autori che si sono occupati dell’argomento. Attualmente per il Pliocene si adotta la divisione in Zancleano (Pliocene inferiore), Piacenziano (Pliocene medio) e Gelasiano (Pliocene superiore).

Dal punto di vista stratigrafico le colline dell’Astigiano risultano costituite, alla base, dalle Argille di Lugagnano, sedimenti risalenti al Pliocene inferiore, costituite da argille deposte in un ambiente di mare profondo, cui si sovrappongono le Sabbie di Asti, databili al Pliocene inferiore e medio, costituite da depositi sabbiosi originatisi in un mare poco profondo; nella parte occidentale della provincia di Asti affiorano anche i sedimenti del Villafranchiano, risalenti al periodo di transizione tra il Pliocene e il Pleistocene.

Le Sabbie di Asti

Questa formazione è composta da sabbie giallastre, alle volte grigie, ma anche rossastre o ocracee a causa della presenza di ossidi e idrossidi di ferro. Generalmente si presentano omogenee ma poco compatte, e solo localmente cementate. La stratificazione non è di solito molto evidente.

Nella letteratura geologica mondiale si parla di piano Astiano, o facies astiana (facendo riferimento alla sezione tipo di Valleandona, presso Asti) per definire i sedimenti sabbiosi di ambiente infralitorale propri del Pliocene inferiore-medio. In questi terreni è presente una ricca fauna fossile costituita soprattutto da molluschi. Vi si trovano anche resti di altri invertebrati e di vertebrati marini: ci sono infatti numerose segnalazioni di cetacei fossili nelle zone di Montafia, San Damiano, Castelnuovo Calcea e soprattutto a Vigliano d’Asti (Valmontasca) e a San Marzanotto, dove sono stati ritrovati gli scheletri fossili di due balenottere. Daniele Pescarmona, storico dell’arte, ha raccontato che “Etienne Borson, celebre naturalista del secolo scorso, nel 1830 scrisse di essersi recato, in occasione del ritrovamento di ossa fossili di un cetaceo, a Bagnasco, dove aveva dovuto constatare che altre ossa erano state utilizzate in loco addirittura in qualità di materiale da costruzione edilizia con grave perdita per la scienza”. E’ inoltre possibile trovare resti fossili di vegetali, come ad esempio foglie e frammenti di legno, trasportati e sedimentati nel mare.

Le argille di Lugagnano

La formazione è costituita da sedimenti fangoso argillosi di colore variabile da grigio cenere a grigio azzurro, in genere omogenei, quasi sempre senza stratificazione evidente, con uno spessore che arriva a centocinquanta metri nella parte centrale e più profonda nei bacini astigiano e cuneese. Nella metà superiore della formazione si intercalano talvolta sottili strati sabbiosi, interpretati come tempestiti. Le argille di Lugagnano rappresentano sedimenti di piattaforma (Offshore) la cui deposizione è avvenuta tra meno cinquanta e meno duecento metri di profondità. Il contenuto paleontologico della formazione è caratterizzato dall’abbondante presenza di molluschi cui si associa la presenza di resti vegetali carbonificati, di coralli, di artropodi ed echinodermi. E’ inoltre presente una ricca microfauna di foraminiferi una ricca malacofauna con nicchi in genere ben conservati, senza tracce d’usura, dispersi irregolarmente nel sedimento.

Il Villafranchiano

Esso è costituito da un insieme di sedimenti di ambiente fluvio-lacustre che chiudono la successione marina del bacino del Piemonte. Nell’Astigiano meridionale in particolare è caratterizzato da depositi nettamente continentali che per il loro contenuto paleontologico sono ancora da attribuirsi al Pliocene. Esso è distinto in Complesso inferiore e superiore.

Il Complesso inferiore è suddiviso in due unità: l’unità di Ferrere e l’unità di San Martino.

L’unità di Ferrere è caratterizzata prevalentemente da sabbie medio-grossolane giallastre con stratificazione incrociata concava. Per quanto riguarda il contenuto paleontologico la frazione più abbondante è costituita da frammenti di gusci di molluschi, soprattutto bivalvi con amboni arrotondati e usurati.

L’unità di San Martino è costituita da sedimenti, in genere di colore grigio chiaro, che costituiscono un complesso lenticolare di spessore variabile tra i 65 e i 40 cm. Dai sedimenti di questa unità provengono le ben note faune (molluschi palustri, mastodonti, e altri grandi vertebrati) e flore (legni, foglie e corpi fruttiferi) del Villafranchiano.

Il Complesso superiore comprende l’unità di cascina Ghirba e quella di Maretto.

L’unità di cascina Ghirba è costituita da depositi sabbiosi o ghiaiosi di colore grigio biancastro e deriva da una sedimentazione avvenuta in un corso d’acqua di pianura. Piuttosto scarsi sono i resti paleontologici.

L’unità di Maretto è costituita da limi argillosi di color grigio cenere, localmente intercalati da sabbia e ghiaia. Essa deriva dal riempimento di laghi di pianura ed è però quasi sempre priva di resti fossili.

Che cos’è un fossile?

Il passato della vita è nascosto nel profondo dei sedimenti o delle rocce. Un fossile che affiora in superficie è come un raggio di luce proveniente da una lontana stella, carico di messaggi. Tutto ciò che sappiamo dall’universo lo abbiamo appreso analizzando la luce “fossile” delle stelle o di gruppi di stelle, utilizzando i dati forniti dall’esperienza diretta che abbiamo del Sole. Così, tutto ciò che possiamo dire su ogni essere del passato lo abbiamo scoperto grazie allo studio dei fossili, avendo sempre presente l’esperienza del mondo vivente che conosciamo. Nel suo significato letterale “fossile” è tutto quello che viene estratto dalla terra; nel suo significato più moderno è la traccia mineralizzata di organismi viventi, animali o vegetali, vissuti in passato. La trasformazione del corpo di un animale in un fossile è un evento raro, che riguarda il suo destino dopo la morte. E’ un lentissimo processo quello che determina la trasformazione di una sostanza biologica in sostanza minerale pur mantenendo intatte la forma e la struttura originarie. E’ qualcosa che ha del misterioso: forse sono stati proprio i fossili a ispirare, nel tempo, quelle leggende che narravano di maghi e streghe malvagi che trasformavano i viventi in pietra. Oggi, le nostre conoscenze ci permettono di analizzare razionalmente l’evolversi del processo di fossilizzazione, e di descriverne i momenti essenziali.

La fossilizzazione si divide principalmente in due tipi:

1) Alloctona (cioè il fossile si trova in un ambiente diverso da quello in cui viveva, per esempio 3 o 4 km più lontano da dove è vissuto: questo allontanamento si chiama trasporto post-mortem)

2) Autoctona (cioè il fossile si deposita nell’ ambiente dove è vissuto).

Bivalve fossilizzato per sedimentazione (fossilizzazione autoctona)

Ecco un esempio schematico di fossilizzazione alloctona:

1) Organismo vivo

2) Organismo morto

3) Trasporto post-mortem

4) Processi di degradazione

5) Copertura

I processi di fossilizzazione invece si dividono in:

1) Mineralizzazione (fossilizzazione non molto buona);

avviene con la dissoluzione dell’organismo nella roccia in cui è inglobato….

…..un successivo vuoto….

…ed infine con il riempimento ad opera dei minerali presenti nell’ambiente circostante.

2) Sostituzione molecolare (migliore della precedente); essa invece avviene, come dice la definizione stessa, con la sostituzione delle molecole dell'organismo con altre molecole; si passa sempre da una molecola complessa ad una semplice. Per esempio, le molecole di un pesce possono essere sostituite da molecole di silicio, oppure da composti di altri minerali quali l’agata e la pirite.

Cristalli di pirite

Infine, i seguenti sono i veri e propri processi di fossilizzazione:

1) Carbonificazione , in cui si passa dal legno al carbon fossile; vengono tolti dal legno idrogeno, ossigeno e azoto e viene aggiunto carbonio ad opera di microrganismi in ambiente di acqua dolce o salmastra. Questo scambio è avvenuto prevalentemente nel Carbonifero, un periodo dell'era Paleozoica, risalente 320 milioni di anni fa.

2) Inglobamento in ambra , che avviene con l'inglobamento di un organismo nella resina di un albero che successivamente si trasformerà in ambra.

3) Mummificazione, che è dovuta al prosciugamento dei tessuti di un organismo; con essa si conserva anche la pelle. Esempi di mummificazione sono i Mammut, l’uomo del Similaun e le mummie egiziane.

4) Conservazione in asfalti e bitumi , che è simile all'inglobamento in ambra, con la differenza che gli animali rimangono invischiati in asfalti o bitumi, al posto della resina degli alberi.

5) Incrostazione, che consiste nella copertura e nel rivestimento dell'organismo con una sostanza, per esempio il calcare (cfr. il travertino).

6) Salificazione e cerificazione , che sono processi simili all'incrostazione, con la differenza che l'organismo viene rivestito da sale (per la salificazione) e da idrocarburi, come l'izocerite (per la cerificazione).

Conclusione

La crosta terrestre è in continuo movimento. Quelli che sono i fondi marini si possono sollevare a formare montagne e i movimenti orogenetici, i sollevamenti connessi al formarsi delle nuove catene montuose, le spaccature nella crosta terrestre, gli scorrimenti di un blocco roccioso sull’altro, fanno sì che ciò che una volta era sprofondato vari chilometri sotto i sedimenti possa essere spinto in superficie e riportato alla luce. In breve tempo rimanendo dove sono possono essere distrutti per sempre dagli agenti atmosferici. Se raccolti dagli studiosi possono invece riprendere vita nella nostra conoscenza, fantasmi immortali di un tempo vertiginosamente lontano.

Le forze della dinamica terrestre aprono il libro della storia della vita, un libro scritto nella pietra. Non è facile riordinarne le pagine, scompigliate dal vento del tempo. Occorre innanzitutto conoscere l’ordine in cui si sono depositati i sedimenti: in genere, si dà per scontato che gli strati inferiori siano i più antichi. Ogni strato di sedimenti contiene un determinato corredo di fossili, alcuni dei quali sono caratteristici solo di una determinata epoca e diventano così fossili guida. Per misurare invece il tempo geologico, cioè l’esatta età di un fossile, si ricorre al decadimento radioattivo di certi elementi. Atomi radioattivi sono quelli che nel tempo perdono un costante numero di particelle alfa e beta, trasformandosi in atomi di altri elementi: l’uranio diventa piombo, il potassio-40 diventa argo-40 e così via. Il processo di decadimento radioattivo è costante nel tempo: vi è un periodo, detto tempo di dimezzamento, diverso per ogni elemento, che è impiegato dalla metà di una certa quantità di un determinato elemento per decadere.

Misurando la quantità dei due elementi in una roccia, se ne può conoscere l’età. Combinando infine i dati forniti dai fossili guida e quelli forniti dal decadimento radioattivo, si può determinare la storia dei sedimenti che compongono le rocce che ci circondano.

Ci tengo infine a ricordare che occorre invitare chi eventualmente ritrovi un fossile a metterlo a disposizione delle istituzioni e delle persone che si occupano dell’argomento, senza mirare, come invece molti fanno, a fare del fossile un oggetto mercificabile su una delle numerose mostre-bancarelle, che, oltre ad essere abusive, privano la scienza di campioni talora irripetibili.

Bibliografia:

Bozzi, Bruno, Maugeri “Dinosauri” , Giunti editore

Delbrück, “La materia e la mente”, Einaudi editore

Gallo-Baroncelli , “Note geologiche sui dintorni di Nizza Monferrato e Canelli”

Postlethwait-Hopson “Corso di Biologia”, Etas

Regge, “L’universo senza fine”, Mndadori editore

Staguhn, “Breve storia del cosmo”, Salani editore

Ente Parchi e Riserve Naturali Astigiani – Riserva Naturale Speciale di Valle Andona e Valle Botto.

Enciclopedia di Repubblica

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