Dai Dinosauri agli Uccelli (Parte II)

Dai dinosauri si originano gli uccelli. Evoluzione durante l’era mesozoica, parte seconda

Daniele Tona 22 settembre 2010

Continua il nostro esperto di Dinosauri Daniele Tona a parlarci di un passaggio chiave dell’evoluzione dei Vertebrati.
Leggi la prima parte!

…La strada che da Archaeopteryx conduce agli uccelli che conosciamo è però ancora lunga.

Archaeopteryx_fossilmuseum_net_smallGuarda Archaeopteryx su fossilmuseum.net

L’anatomia di Archaeopteryx è infatti ben diversa da quella di una rondine o di un’aquila; i caratteri peculiari che abbiamo visto all’inizio vengono acquisiti via via, passando attraverso numerose famiglie di animali che, un po’ alla volta, perdono caratteristiche tipicamente rettiliane, evolvendole in altre più marcatamente aviane.
Laddove per molti decenni questa parte della storia degli uccelli è stata avvolta nella più completa oscurità (in sostanza le conoscenze passavano da Archaeopteryx del tardo Giurassico a uccelli ormai fatti e finiti del Cretaceo superiore), scavi condotti negli ultimi venti anni in siti del Cretaceo inferiore, tra cui Liaoning in Cina e Las Hoyas in Spagna, hanno permesso di colmare la lacuna e di avere un quadro più chiaro dell’evoluzione degli uccelli, un processo ben più lungo e articolato di quanto si pensasse all’inizio.

cladogramma_celurosauri

Risalendo il cladogramma degli Avialae si arriva alla prima modifica del modello base: la comparsa del pigostilo, cui corrisponde un accorciamento della lunga coda dei dinosauri. I Pigostylia comprendono una famiglia di uccelli primitivi chiamati Confuciusornithidae, così chiamati dal genere tipo, il Confuciusornis (“uccello di Confucio”) del Cretaceo inferiore cinese.
Il Confuciusornis era più vicino agli uccelli rispetto ad Archaeopteryx: la coda è corta con un pigostilo appuntito ed ha un becco privo di denti (che però ha evoluto indipendentemente agli uccelli moderni); presenta però dei caratteri ancora basali, come uno sterno poco sviluppato e zampe anteriori con lunghe dita artigliate; la preservazione eccezionale degli esemplari ha inoltre mantenuto traccia del piumaggio, tra cui due lunghissime penne sulla coda.
Confuciusornis era in grado di volare meglio di Archaeopteryx, ma il modo con cui si inseriva l’omero (l’osso del braccio) gli impediva di sbattere velocemente le ali, per cui si pensa che preferisse un volo planato.
L’altro gruppo di Pigostylia (chiamato “sister group” in cladistica) sono gli Ornithothoraces, ossia quegli animali caratterizzati da una serie di modifiche anatomiche che hanno consentito un volo attivo e dinamico: un tronco più corto e rigido, coracoidi allungati, uno sterno ampio e carenato e un’articolazione della spalla modificata: Si tratta dei primi uccelli veri e propri, con caratteri che li rendono volatori abili ed efficienti. A ciò si aggiungono l’alluce ribaltato, che permette loro di appollaiarsi, e l’articolazione del polso che consente di ripiegare la mano, le cui dita sono ormai ridotte a elementi corti e non più funzionali.
Gli Ornithothoraces comprendono due grandi gruppi: gli Enantiorniti sono uccelli esclusivi del periodo Cretaceo; il nome del gruppo, “uccelli opposti”, sta ad indicare l’articolazione della spalla, dove il coracoide presenta una protuberanza mentre la scapola presenta una concavità con cui va a combaciare; è una situazione all’opposto di quella che troviamo negli uccelli odierni, da qui il nome Enantiorniti.
Questi uccelli avevano inoltre caratteri peculiari, come il tarsometatarso non completamente saldato nella porzione a contatto con le dita e la presenza delle coste addominali dette gastralia, ereditate dai loro antenati dinosauri; molti di essi erano anche muniti di piccoli denti.
In generale gli Enantiorniti sono considerati una strada alternativa nell’evoluzione degli uccelli, con caratteristiche intermedie fra i loro antenati e i volatili moderni, che ha comunque avuto grande successo durante il Cretaceo, estinguendosi in corrispondenza della crisi biologica alla fine del periodo (ricordiamoci che non sono stati solo i dinosauri ad estinguersi 65 milioni di anni fa!).
L’altro gruppo di Ornithothoraces sono gli Ornithuromorpha, che sono ormai uccelli a tutti gli effetti; le ultime modifiche che interessano la loro anatomia sono a livello soprattutto della colonna vertebrale, che riduce ulteriormente il numero delle vertebre, e del polso, dove avviene la fusione dei metacarpi.
Gli Ornituromorfi comprendono essenzialmente gli uccelli moderni oltre a una serie di generi e gruppi più basali, ancora caratterizzati dalla presenza di denti nel becco; degni di nota sono gli Hesperornithes, che hanno rinunciato al volo riducendo le ali a moncherini atrofizzati, per diventare uccelli acquatici che nuotavano scalciando con le zampe posteriori, robuste e quasi certamente palmate.
Gli Ichthyornithes sono invece l’equivalente cretaceo dei gabbiani, da cui differivano solo per la presenza di denti. A questi gruppi si aggiunsero, alla fine del Cretaceo, anche i primi rappresentanti dei Neorniti, cioè gli uccelli veri e propri dal becco privo di denti, gli unici a scampare all’estinzione di massa alla fine del Cretaceo.
La storia degli uccelli continua però in modo sorprendente nel Cenozoico: i Neorniti superstiti, infatti, si differenziarono con una rapidità sbalorditiva, e nel giro di pochi milioni di anni quasi tutti gli ordini attuali contavano almeno un rappresentante.


Picchio muratore (Sitta europaea) – Foto di Alessandra Morgillo

Nel corso del Cenozoico, inoltre, gli uccelli hanno più volte e in epoche diverse assunto il ruolo di predatori dominanti dei loro ecosistemi, tornando ad essere animali vincolati alla terra e seminando il terrore tra i mammiferi.
Laddove i mammiferi carnivori come felini e canidi non si erano ancora evoluti o non erano ancora giunti, uccelli terrestri alti più di due metri correvano su lunghe zampe muscolose, catturando inermi erbivori con i becchi adunchi.
La loro somiglianza con i dinosauri carnivori da cui si sono evoluti nel remoto Giurassico è impressionante, quasi un omaggio ai loro antenati volto a tenere alto il nome della loro antica stirpe.

Daniele Tona

Dai Dinosauri agli Uccelli (Parte 3 – alcune novità…)

Un altro passaggio chiave… (Dai rettili ai mammiferi …di Stefano Rossignoli)

Buchenstein VS Perledo Varenna! I pesci fossili della Grigna Settentrionale

I primi Vertebrati fossili (Pesci e Rettili) trovati sulla Grigna sono stati estratti dai calcari neri e laminati conosciuti come ‘Nero di Varenna’ o, erroneamente ‘Marmo Nero di Varenna’ (erroneamente per il fatto che il nero di Varenna è un calcare a tutti gli effetti ovvero una roccia sedimentariea, mentre un marmo è una roccia metamorfica, ovvero un calcare trasformato da pressione e calore…)
Ancora più a est e quasi certamente collegato da alcuni canali d’acqua, si trovava un altro bacino con profondità simile a quello del Perledo-Varenna…e molto probabilmente un diverso contenuto in ossigeno al fondo…

Qui si formava il Buchenstein, ovvero un calcare bacinale, stratificato ricco in liste e noduli di silice sotto forma di selce (dovuti alla abbondante presenza di radiolari, organismi unicellulari a scheletro siliceo e all’attività vulcanica nelle vicinanze testimoniata anche da livelli cineritici dovuti all’accumulo sul fondale d ceneri vulcaniche…)

Ciao, mi presento: sono uno studente di geologia dell’università della Toscana, ho visto il tuo sito e devo dire che ammiro il tuo lavoro essendo un appassionato di Paleontologia fin da quando ero piccolissimo.

Ho visto che hai condotto degli scavi sulla Grigna Settentrionale o Grignone alla ricerca dei pesci,(deve essere stato fantastico vedere quelle meraviglie uscire dalla roccia) ora giungo al succo della mia domanda.
Siccome sto, anche se in anticipo, cercando di preparere una raccolta dati dei siti a pesci volevo sapere se quelli delle Grigne sono contenuti nella formazione di calcare di Perledo Varenna o esistono altre formazioni piu recenti? (dato che gli ultimi pesci dovrebbero essere stati scoperti da un’altra parte della Grigna Settentrionale se non erro).

In attesa di una cordiale risposta porgo Cordiali saluti
Frederic Solda

Ciao Frederic!
La domanda che mi poni in effetti è per ‘addetti ai lavori’ e basterebbe una riga per risponderti. Mi fai anche tornare alle grandi emozioni di alcuni momenti di quello scavo fantastico per tanti motivi, gente, colleghe/i, ambiente selvaggio…
Ti chiedo subito scusa se semplifico un po’ e magari introduco un poco l’argomento in modo che anche qualche ‘non addetto’ possa leggere e capire qualcosa…
Di sicuro però ti risponderò!!!

scavo_roccia

– Qui una ‘piccola’ photogallery degli scavi
…ma soprattutto di persone degli scavi in Grigna…

Stiamo parlando di pesci fossili ovviamente e Frederic sei ben informato.
I primi Vertebrati fossili (Pesci e Rettili) trovati sulla Grigna sono stati estratti dai calcari neri e laminati conosciuti come ‘Nero di Varenna’ o, erroneamente ‘Marmo Nero di Varenna’ (erroneamente per il fatto che il nero di Varenna è un calcare a tutti gli effetti ovvero una roccia sedimentaria, mentre un marmo è una roccia metamorfica, ovvero un calcare trasformato da pressione e calore…)
Questi fossili sarebbero stati trovati in alcuni blocchi franati in Val d’Esino o in una cava, ma tutto ciò che si sa sulla loro provenienza sono racconti… Già questo è affascinante se pensiamo che i ritrovamenti risalgono solo a metà del 1800…
Il Perledo-Varenna come viene chiamato normalmente da chi ci lavora o ci ha lavorato è un calcare bacinale (di un bacino d’acqua) formatosi nel Triassico medio in fondali marini mediamente profondi (nell’ordine del centinaio di metri), anossici (senza ossigeno) da cui il colore nero per la presenza di molta materia organica parzialmente decomposta…

Il bacino marino in cui si è formato il Perledo-Varenna era vicino ad una zona di mare basso detta piattaforma carbonatica (in cui, ad opera di organismi, grazie anche al clima caldo del mesozoico, si formava il carbonato di calcio ovvero il calcare massiccio!) che ha dato origine al Calcare di Esino il quale compone gran parte delle Grigne …dove si arrampica!

Ancora più a est e quasi certamente collegato da alcuni canali d’acqua, si trovava un altro bacino con profondità simile a quello del Perledo-Varenna…e molto probabilmente un diverso contenuto in ossigeno al fondo…

Qui si formava il Buchenstein, ovvero un calcare bacinale, stratificato ricco in liste e noduli di silice sotto forma di selce (dovuti alla abbondante presenza di radiolari, organismi unicellulari a scheletro siliceo e all’attività vulcanica nelle vicinanze testimoniata anche da livelli cineritici dovuti all’accumulo sul fondale d ceneri vulcaniche…)

Circa 25 anni fa A.Tintori, durante un’escursione sotto gli scudi del Grignone trovò il primo resto di Vertebrato fossile all’interno di queste rocce… Quando poi i tempi sono stati maturi è cominciata l’attività di ricerca dell’Unversità degli Studi di Milano di cui ho fatto parte e che ha portato ad una conoscenza più approfondita della distribuzione geografica e spaziale di molte specie di Pesci del Triassico medio lombardo.
Gli studi sui conodonti (parti di apparato boccale dei primi vertebrati che siano mai esistiti? …e poi estinti al limite superiore del Triassico) hanno reso possibile la datazione del Buchenstein riconducendolo al ladinico inferiore.
Ci sono molti generi somiglianti e a volte uguali tra le specie di Vertebrati del Perledo-Varenna e del Buchenstein. Troviamo somiglianze anche col trias medio del M. San Giorgio e sembra che, a piccola scala, si possano fare delle correlazioni stratigrafiche utilizzando anche i Vertebrati e non solo i microfossili…
E’ incredibile poi la somiglianza con alcuni generi cinesi, ma non oso addentrarmi nell’argomento lasciandolo agli approfonditi studi ancora in corso…
Ricordo solo che, nel triassico medio, Grigna e sud della Cina erano parte delle coste settentrionali dell’Oceano della Tetide di cui oggi restano solo dei resti e degli indizi …tra cui questi pescetti fossili che nel loro piccolo arrivano anche al metro e mezzo di lunghezza!

Sperando di aver soddisfatto le tue richieste…
cordialmente ti auguro buoni studi universitari!
A presto e continua a visitarci.

Bibliografia:
Da lavori vari del prof. Andrea Tintori tra cui moltissime chiacchierate fatte insieme, …e la fortuna di lavorare a stretto contatto con Paleontologi professionisti, studenti e appassionati di grande calibro!

Stefano Rossignoli 24 settembre 2010

La lunga strada per lavorare coi fossili e per diventare paleontologo/a

Raccontare questa cosa è un po’ come raccontare la storia della mia vita dal punto di vista lavorativo e, sul mio blog di divulgazione, lo faccio molto volentieri.

Un bel caffè

La prima cosa da fare per poter lavorare coi fossili è di certo applicarsi nello studio delle materie scientifiche…
Il mio passato di studente è durato parecchio, se considero che mi sono avvicinato ai banchi di scuola come tutti a circa tre anni e mi son portato a casa la laurea a circa 27 ed il tutto è stato abbastanza travagliato!
Di certo ho avuto periodi buoni e periodi meno buoni!
Dopo i classici tre anni di scuola materna, i cinque delle scuole primarie e i tre della medie, ho scelto di diventare perito meccanico presso un ITIS.
Mentre nei primi due anni ho avuto un ottimo rendimento, successivamente ho faticato a sopportare lo ‘stile’ di alcuni miei insegnanti con evidente peggioramento dei miei voti e del mio rendimento. Nonostante tutto, il piacere per la meccanica non l’ho mai perso.
Sono uscito da scuola convinto che non avrei mai più studiato e invece…
Dopo un anno a lavorare un po’ qui e un po’ là, avevo superato un test per un corso di programmazione in linguaggio C che ai tempi era una cosa piuttosto nuova, ma il giorno stesso è arrivata la classica cartolina blu che mi ‘invitava’ a partire per assolvere il servizio di leva militare!
E vabbè. Se ne riparlerà tra un anno!!!

A militare, poco dopo aver compiuto i miei vent’anni, sono arrivati in caserma due ingegneri di 26 e 27 anni. Uno di questi era nella mia cameretta e vedeva che leggevo parecchio. Un giorno in cui ho detto che mi sarebbe piaciuto tornare a studiare mi ha consigliato di iscrivermi in università e mi ha pure convinto!
Cambiamento radicale però: Mi iscrivo a Scienze Naturali che unisce materie di base come Matematica, Fisica, Chimica a quelle delle Scienze Biologiche e della Terra.

Pronti via! E’ novembre del 1994 quando mi presento alle 8 del mattino in aula 100 del settore didattico di via Celoria 20 a Milano! Che ricordi… Lì già dal primo giorno ho incontrato gente con cui avrei diviso poi parecchi anni ed esperienze della mia vita, Ivan, Paola, Antonella, Davide, Daniele, Marco, Alessandra…
Sta di fatto che dopo alcuni anni, a volte spensierati, a volte un po’ meno, sono arrivato alla laurea! E’ stato durante il primo mese di corsi che ho sentito parlare dei fossili.
Di quel che ho studiato poi mi è piaciuto quasi tutto, soprattutto la paleontologia, la botanica, la glaciologia, la fisiologia, la geografia fisica…
Ho scelto comunque di fare una tesi paleontologica che ho concluso con esito discutibile per svariati motivi, ma non certo per la mancanza di impegno ed entusiasmo…
L’ultimo anno di università mi è capitato per caso di dover sostituire una Guida, su alla Grotta dell’Orso del Monte Generoso e di poter aiutare alcuni tesisti tra cui Fausto nello scavo dei fossili di Ursus spelaeus.
Da lì, ho continuato a frequentare l’Università per gli scavi in grotta e soprattutto per la pulitura e preparazione dei fossili che trovavamo…
E’ questo che son diventato: un preparatore di fossili, cioè colui che cerca i fossili e poi li rende disponibili alla studio o all’esposizione.
In effetti poi mi son dedicato anche alla ricerca e preparazione di fossili di altri siti di scavo, ultimo tra questi la ‘Grigna Settentrionale’ coi suoi pesci di più di duecento milioni di anni fa…
Un preparatore poi deve sapere realizzare i calchi, cioè le copie esatte dei fossili. Io ad esempio me la cavo molto bene su quelli in lastra! In 3D non mi ci sono ancora dedicato, ma all’occorrenza imparerò!

Colorazione di un Calco (Foto di Stefano Marchina)

Strumenti per la preparazione

Nel mio lavoro, basi di Meccanica sono indispensabili per mantenere efficenti gli strumenti o per costruirne di nuovi. Servono anche basi di Educazione Artistica per la colorazione dei calchi o per garantire un buon risultato estetico qualora il fossile venisse esposto…
Ultimo ma non meno importante è anche indispensabile saper dialogare con gli studenti o gli appassionati che si incrociano abbondantemente svolgendo questo lavoro.
Questo è il curriculum che viene richiesto normalmente ad un preparatore in un Museo o Università statunitense…senza dimenticare le gambe buone e la possibilità di trasportare carichi di qualche decina di chili anche su terreni molto ripidi!!!

Per diventare veri Paleontologi??
Bisogna studiare i fossili, cioè descriverli, collocarli nell’albero filogenetico delle specie e cercare di ricostruire il loro ambiente e per quanto possibile la loro vita…
Di solito io non mi occupo di questo, ma mi piace molto chiacchierare coi paleontologi e dire la mia riguardo ai loro studi, soprattutto sui fossili preparati da me e che sento quasi sempre un po’ miei!

Lo trovo un bel modo di lavorare e di stimolare la mente!
Ogni volta nella ricerca e preparazione c’è qualche problema da risolvere e mi piace cogliere la sfida che ne deriva inventando sempre qualcosa per uscirne bene …possibilmente!!!

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