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Introduzione

Fossile In geologia, termine usato per indicare qualsiasi reperto fisico di organismo animale o vegetale vissuto in tempi geologici passati e rimasto conservato all’interno di formazioni rocciose sedimentarie. Il termine non indica soltanto parti di organismi, quali possono essere ossa, denti o interi scheletri di animali, ma qualunque traccia lasciata da antichi organismi: ad esempio, impronte sul terreno o escrementi. I fossili sono oggetto di studio della paleontologia, che da essi trae le informazioni necessarie per ricostruire la storia della vita sulla Terra.

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La fossilizzazione

I processi di fossilizzazione sono una combinazione di trasformazioni biologiche, chimiche e fisiche che agiscono su un organismo morto, una sua parte o una sua traccia, alterandone la composizione e rendendolo chimicamente stabile.

Le prime trasformazioni che un organismo subisce dopo la morte sono quelle di decomposizione biologica, che normalmente portano alla sua totale disgregazione. Nel caso di un fossile, tali trasformazioni sono state evidentemente ostacolate dal processo di sedimentazione in cui l’organismo si è trovato coinvolto. Se i sedimenti sono sufficientemente fini, infatti, e se la loro velocità di deposizione è relativamente rapida, l’organismo viene inglobato in un deposito compatto di sedimenti e in tal modo protetto da qualunque fattore disgregante, di natura biologica o meccanica. In questo senso, l’ambiente marino presenta le caratteristiche più adatte alla fossilizzazione: gli animali morti che si depositano sul fondo possono contare su una buona velocità di sedimentazione e su sedimenti sottili e compatti. Per questo, il numero di fossili marini è nettamente superiore a quelli terrestri, e le informazioni di cui i paleontologi dispongono sulla vita nei mari delle passate ere geologiche sono più numerose di quelle relative ad altri ambienti.

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La mineralizzazione

Una volta interrato, l’organismo morto attraversa la fase più significativa del processo di fossilizzazione, quella chimica: le sostanze organiche di cui è composto vengono via via sostituite da sostanze inorganiche, attraverso meccanismi di mineralizzazione. Nella maggior parte dei casi, l’acqua che filtra attraverso i sedimenti impregna l’organismo dei sali che porta disciolti in soluzione (calcare, silice, fosfato di calcio). Più raramente, avviene una vera e propria sostituzione a livello molecolare delle sostanze organiche di cui è costituito l’organismo con i sali; il risultato di quest’ultima modalità di mineralizzazione (detta metasomizzazione) è un fossile che conserva nei minimi dettagli le forme dell’organismo originario, ma che presenta una composizione chimica completamente diversa da quella originaria.

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Altri meccanismi di fossilizzazione

Nel caso specifico dei resti vegetali, una delle modalità possibili di fossilizzazione è la carbonificazione: in seguito all’attacco di batteri specifici, il materiale vegetale si impoverisce di ossigeno e azoto e quindi aumenta la propria concentrazione relativa di carbonio; da qui la formazione dei giacimenti di carbon fossile, che altro non sono se non resti di piante fossili.

Un altro meccanismo di fossilizzazione interessa resti organici venutisi a trovare in vicinanza di una sorgente o di un bacino di acqua calcarea: il carbonato di calcio contenuto nell’acqua a poco a poco si deposita sul resto organico incrostandolo completamente; ne rimane un calco che riproduce fedelmente la forma dell’organismo originario.

Casi particolari di fossilizzazione, in cui si conservano non solo le parti dure dell’organismo morto, ma anche i suoi tessuti molli, possono avvenire quando l’inglobamento in un mezzo avviene prima che abbia inizio la decomposizione o intervenga qualunque altro fattore disgregante. È il caso dei fossili di insetti, di polline o di altri piccoli animali rimasti invischiati nella resina, successivamente trasformata in ambra, o dei giganteschi mammut perfettamente conservati dai ghiacci del loro antico habitat.

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Classificazione e tipi di fossili

La classificazione dei fossili segue fedelmente i criteri della classificazione tassonomica dei viventi. Ogni resto viene quindi identificato in base alle stesse categorie sistematiche degli organismi che popolano oggi il pianeta: specie, genere, famiglia, ordine, classe, phylum e regno.

La maggior parte dei fossili che si rinvengono consiste di parti della struttura originaria dell’organismo, ad esempio ossa, che hanno subito un processo di mineralizzazione. Numerosi sono anche gli stampi e i calchi naturali che si formano quando anche le strutture coriacee di un organismo (scheletro, conchiglie, gusci) vengono disciolte dalla circolazione di acqua: le cavità che si producono in seguito alla dissoluzione vengono riempite da sedimenti che, consolidandosi, formano repliche degli originali. Altri tipi di fossili sono costituiti da impronte di animali; da animali interi rimasti custoditi in suoli gelati o in torbiere; dai coproliti – escrementi fossili che, se possono essere attribuiti con sicurezza a un dato animale, talvolta consentono di risalire al suo tipo di dieta.

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Importanza dei fossili

I fossili costituiscono una fonte preziosa di informazioni sugli ecosistemi che si sono succeduti nella storia della Terra: da essi è possibile risalire alle caratteristiche delle forme viventi del passato e degli ambienti in cui queste sono fiorite.

Va tuttavia tenuto presente che le informazioni fornite dai fossili sono parziali, in quanto riguardano soltanto alcune tipologie di organismi, e in particolare quelli che, dotati di parti dure come un guscio, una conchiglia o uno scheletro, non si sono completamente disgregati prima dell’inizio del processo di fossilizzazione. Così, benché non si possa escludere che organismi pluricellulari popolassero i mari del Precambriano, non si dispone di resti fossili che permettano di accertarne l’esistenza: essendo a corpo molle, questi organismi non avrebbero comunque potuto lasciare traccia di sé. La documentazione fossile diviene enormemente ricca solo a partire da 570 milioni di anni fa, quando si affermarono i primi animali dotati di conchiglie e di parti scheletriche.

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Fossili e teoria dell’evoluzione

L’importanza dei fossili risiede anche nel ruolo determinante che hanno avuto nella nascita e nell’affermazione della teoria dell’evoluzione di Darwin. Prima che essi venissero scoperti e riconosciuti come resti di organismi vissuti in epoche passate, infatti, si riteneva che il mondo fosse sempre stato popolato dalle stesse forme viventi.

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Fossili e stratigrafia

In campo geologico, e più propriamente stratigrafico, i fossili costituiscono un utilissimo sistema di datazione delle successioni di strati sedimentari, dette serie stratigrafiche: la presenza dei fossili al loro interno permette infatti di stabilire l’età relativa delle formazioni sedimentarie, le une rispetto alle altre. In questo tipo di datazione sono particolarmente utili i cosiddetti fossili guida: si tratta di particolari organismi che, al tempo in cui sono vissuti, hanno goduto di una straordinaria diffusione geografica in un periodo di tempo limitato; queste caratteristiche fanno sì che essi si trovino oggi all’interno di strati rocciosi ben definiti, in diverse zone del globo.

Basandosi sull’analisi dei fossili, i geologi e i paleontologi, a partire dal XIX secolo, hanno quindi potuto stabilire una cronologia dell’evoluzione delle forme di vita sulla Terra nei suoi ultimi 500 milioni di anni di vita, dal Cambriano all’Olocene.