1 — Che cos’è la Paleontologia?

La paleontologia è lo studio scientifico della vita antica sulla Terra, principalmente attraverso l'esame dei fossili. Da sempre e ovunque gli esseri umani hanno cercato di capire cosa fossero i fossili. Probabilmente è da qui che derivano i miti sui draghi e sugli animali fantastici che si trovano in tutto il mondo.

È nel 1822 che il termine paleontologia viene utilizzato ufficialmente per la prima volta e inizia a diffondersi.

La paleontologia è un campo che combina i principi della biologia e della geologia per comprendere gli organismi che hanno vissuto in un lontano passato, i loro ambienti e come la vita si è evoluta nel corso del tempo geologico.

La paleontologia ha potuto svilupparsi in Europa e, più in generale, nel mondo a partire dal momento in cui il metodo scientifico è diventato sufficientemente forte e accettato da entrare in contraddizione con le credenze e le antiche spiegazioni del mondo. È generalmente riconosciuto che lo scienziato francese Georges Cuvier sia il padre fondatore della paleontologia moderna, ma tra i precursori si può citare anche lo svizzero Louis Agassiz, pioniere della paleoittiologia, ovvero lo studio dei pesci fossili preistorici.

2 — Che cos’è la Paleontologia?

I paleontologi utilizzano i fossili come indizi per ricostruire la storia della vita, dai primi microrganismi alle piante e agli animali complessi che hanno popolato il nostro pianeta.

Studiando i fossili, possono imparare di più sull'anatomia, il comportamento e gli ecosistemi degli organismi estinti.

Questo ci aiuta non solo a comprendere il passato, ma anche a dare un senso alla vita attuale e persino a prevedere alcuni sviluppi futuri sulla base dei cambiamenti ambientali avvenuti in passato.

La paleontologia è un campo variegato, con numerose specializzazioni: studio di tipi specifici di organismi (come vertebrati o invertebrati), fossili microscopici (micropaleontologia), piante antiche (paleobotanica) o processi di fossilizzazione (Tafonomia).

4 — Che cos'è un fossile?

Un fossile è una testimonianza conservata della vita passata sulla Terra. Questa testimonianza può assumere molte forme, non solo ossa di dinosauri!

La parola "fossile" deriva dal latino fossilis, che significa "scavato".

I fossili si trovano in tutto il mondo. Alcuni siti sono molto famosi, come la formazione di Burgess in Canada, il sito di Messel in Germania o le grotte di Sterkfontein in Sudafrica. In Svizzera, i fossili più antichi si possono ammirare nel sito del Monte San Giorgio in Ticino (dov’è possibile visitare un fantastico museo dei fossili).

In scienza, il termine indica specificamente qualsiasi traccia o resto di un organismo, generalmente risalente a più di 10.000 anni fa e conservato in un contesto geologico.

I fossili forniscono agli scienziati informazioni preziose sulla storia della vita, gli ambienti antichi e l'evoluzione delle specie.

Costituiscono la principale fonte di prove utilizzate dai paleontologi nelle loro ricerche.

5 — Che cos'è un fossile?

Esistono numerose varietà di fossili. Eccone alcune:

Fossili corporei

Si tratta dei resti conservati del corpo dell'organismo, come ossa, denti, gusci o foglie.

Fossili tracciati

Si tratta di prove dell'attività di un organismo, ma non dell'organismo stesso. Esempi: impronte, tane, nidi o escrementi fossilizzati (coproliti).

Fossili da calco

Si formano quando un organismo si decompone dopo essere stato sepolto in un sedimento, lasciando una cavità o un'impronta della sua forma.

Fossili colati

Si formano quando un fossile da calco viene riempito di sedimenti o minerali, formando una replica dell'organismo originale. 

Fossili molecolari

Si tratta di molecole organiche provenienti da organismi antichi, conservate nelle rocce. Sono anche chiamate biomarcatori. 

La fossilizzazione è un processo raro che richiede condizioni specifiche e complesse, come un rapido seppellimento dopo la morte dell'organismo interessato e la presenza di minerali; infatti, le parti organiche si mineralizzano durante il processo di fossilizzazione. A volte (come nel caso della fossilizzazione nell'ambra o nel bitume) entra in gioco un altro processo che consente la conservazione di un animale preistorico.

Le parti dure degli organismi, come le ossa o i gusci, hanno quindi maggiori possibilità di essere conservate rispetto ai tessuti molli. Tuttavia, in circostanze eccezionali, anche le parti molli come le piume o la pelle possono fossilizzarsi. Ad esempio, quando l'animale che sta per fossilizzarsi muore e si congela immediatamente; il caso più famoso è quello dei mammut lanosi ritrovati nel permafrost (parte del suolo permanentemente ghiacciata).

7 — Come si formano i fossili?

Come ormai saprai, la fossilizzazione è un processo complesso e relativamente raro, che avviene in condizioni specifiche.

È, in un certo senso, il modo in cui la natura conserva i resti o le tracce degli organismi attraverso lunghi periodi di tempo geologico.

Il modo più comune in cui si formano i fossili è chiamato permineralizzazione o pietrificazione, in particolare per le parti dure come ossa e gusci. Ecco le fasi tipiche del processo:

Morte e sepoltura

Un organismo muore e i suoi resti vengono rapidamente sepolti dai sedimenti (come fango, sabbia o limo) prima di poter essere completamente decomposti o divorati. La sepoltura rapida è essenziale per proteggere i resti.

Decomposizione dei tessuti molli

Le parti molli del corpo dell'organismo (muscoli, organi, pelle) si decompongono in modo relativamente rapido.

Compattamento dei sedimenti


Nuovi strati di sedimenti si accumulano nel tempo, esercitando una pressione sugli strati inferiori. Questa pressione compatta i sedimenti, che alla fine si trasformano in roccia sedimentaria.

Infiltrazione di minerali

Le acque sotterranee ricche di minerali disciolti si infiltrano nei resti porosi (come le ossa). Questi minerali riempiono gli spazi vuoti nella struttura dell'organismo. 

Sostituzione minerale


Nel corso di periodi molto lunghi, la materia organica originaria viene progressivamente sostituita dai minerali contenuti nelle acque sotterranee. Ciò trasforma i resti in pietra, conservandone la forma e la struttura interna.

L'ambiente gioca un ruolo cruciale nella fossilizzazione.
Gli ambienti acquatici, specialmente quelli contenenti sedimenti fini, sono ideali per il seppellimento e la conservazione.

Gli ambienti terrestri, invece, sono generalmente meno favorevoli alla fossilizzazione, il che spiega perché i fossili marini sono molto più comuni di quelli provenienti dalla terraferma.

8 — Come si formano i fossili?

Ma vengono chiamati fossili anche gli animali o le piante conservati nel ghiaccio, nel bitume o nell'ambra. In questi casi si parla di fossilizzazione per inclusione.

Questo processo di fossilizzazione si verifica quando gli organismi rimangono intrappolati in materiali o ambienti che li conservano. A seconda delle condizioni, si possono distinguere 3 tipi di inclusione:

10 — La ricerca dei fossili

I paleontologi utilizzano una combinazione di conoscenze scientifiche, ricerche strategiche e tecniche di scavo meticolose per trovare i fossili.

Spesso li immaginiamo mentre spazzolano delicatamente uno scheletro completo... ma in realtà questo lavoro comporta soprattutto lunghe camminate, molta osservazione e un lavoro impegnativo!

Il processo di ricerca dei fossili, spesso chiamato prospezione, comprende diverse fasi chiave:

Ricerca preliminare

I paleontologi iniziano consultando mappe geologiche e letteratura scientifica per identificare le aree che contengono rocce sedimentarie dell'età e del tipo giusti, che potrebbero contenere i fossili degli organismi che li interessano.

Identificazione dei siti potenziali

Cercano affioramenti rocciosi visibili, dove l'erosione ha messo a nudo gli strati rocciosi. Le valli fluviali, le scogliere, i pendii, le cave o i fossati stradali sono luoghi comuni in cui individuare questi affioramenti.

Camminata e osservazione

La prospezione consiste nel percorrere a piedi questi siti potenziali, osservando attentamente il suolo alla ricerca di frammenti di fossili, come piccoli pezzi di ossa o conchiglie staccati dalla roccia. Questi frammenti sono spesso chiamati "float". 

Mappatura dei frammenti ("float")

Se vengono trovati dei frammenti, i paleontologi ne mappano la distribuzione.
Questo permette loro di risalire alla fonte del fossile, che di solito è ancora incastrato più in alto nella roccia. 

Valutazione iniziale

Quando viene individuato un potenziale fossile, si rimuove delicatamente la terra circostante per valutarne lo stato e determinarne l'estensione.

Alcune zone sono ricche di fossili, mentre altre richiedono giorni o addirittura settimane di ricerca prima di trovare qualcosa di significativo.

11 — La ricerca dei fossili

Una volta fatto un ritrovamento promettente, si passa alla fase di scavo.

Ciò consiste nel rimuovere con cura la roccia circostante (chiamata matrice) per portare alla luce il fossile.

Anche la fortuna gioca un ruolo importante: molte scoperte significative sono state fatte per caso, da escursionisti, agricoltori o operai edili che non stavano cercando fossili. Ecco alcuni esempi:

Per lo scavo, gli strumenti variano a seconda delle dimensioni e della fragilità del fossile, nonché della durezza della roccia. 

Si può passare da strumenti pesanti (come martelli pneumatici) per rimuovere grandi masse di roccia, a strumenti molto sottili come pennelli, picconi, forbici o persino strumenti odontoiatrici per liberare i fossili con precisione.

Durante tutto lo scavo vengono effettuati rilievi dettagliati: 

fotografie, mappe del sito di scavo, appunti sulla posizione e l'orientamento del fossile... Mary Anning e le prime paleontologhe lo facevano disegnando con precisione ogni fase dello scavo.

Questa documentazione è essenziale per comprendere il contesto della scoperta e per future ricerche.

13 — Strumenti da campo e da laboratorio


I paleontologi utilizzano una vasta gamma di strumenti e tecniche, sia sul campo durante gli scavi che in laboratorio per la preparazione e lo studio dei fossili.
Sul campo, l'obiettivo principale è quello di rimuovere il fossile dalla matrice rocciosa che lo circonda, con cura e in tutta sicurezza.

Martelli e picconi geologici


Utilizzati per rompere e rimuovere le parti di roccia più voluminose che circondano il fossile.

Spazzole

Indispensabili per rimuovere delicatamente la polvere e i detriti dalla superficie esposta del fossile, al fine di evitare qualsiasi deterioramento. Si va dalle spazzole dure per la pulizia iniziale alle spazzole molto morbide per le zone fragili.

Strumenti e sonde dentali

Utilizzati per lavori molto delicati e precisi, consentono di rimuovere piccoli frammenti di matrice direttamente incollati al fossile.

Gesso e tela di iuta

Utilizzati per creare "rivestimenti" protettivi attorno ai fossili voluminosi o fragili prima della loro estrazione, al fine di stabilizzarli durante il trasporto. 

14 — Strumenti da campo e da laboratorio


Una volta che i fossili arrivano al laboratorio, viene utilizzata un'altra serie di strumenti e tecniche per la preparazione, la pulizia, la riparazione e lo studio dettagliato.

Incisori ad aria (martelli pneumatici)

Piccoli strumenti ad aria compressa, con punta vibrante, che consentono di staccare con precisione la matrice dura attorno al fossile.
Si tratta di un importante progresso rispetto ai metodi manuali esistenti prima dell'invenzione di questo strumento. 

Microscopi

Consentono di osservare i dettagli più fini della struttura dei fossili, come la microstruttura delle ossa, i granelli di polline o i microrganismi.

Adesivi e consolidanti

Colle e prodotti chimici utilizzati per riparare i fossili rotti e rinforzare gli esemplari fragili.

Sabbiatura (abrasione ad aria)


Utilizzo di particelle abrasive fini proiettate dall'aria per rimuovere la matrice, particolarmente efficace quando la matrice è più morbida del fossile.

Setacciatura

Lavaggio e filtraggio dei sedimenti attraverso griglie per recuperare piccoli fossili come denti, scaglie o microfossili.

Gli strumenti utilizzati dai paleontologi sono in continua evoluzione. Oggi si utilizzano droni per la localizzazione e acceleratori di particelle. Anche le tecniche sono in continua evoluzione. Ad esempio, si utilizza l'intelligenza artificiale con la fotogrammetria (un metodo per ricostruire scenari tridimensionali a partire da fotografie) per comprendere meglio determinati aspetti. I paleontologi analizzano fossili antichi, ma con mezzi all'avanguardia nella ricerca!

16 — Principali sfide nell'interpretazione dei fossili

Interpretare le prove fossili è fondamentale per comprendere la vita antica, ma comporta diverse sfide importanti.

Queste difficoltà derivano sia dalla natura stessa della fossilizzazione sia dai limiti del registro fossile.

Registro dei fossili incompleto

Non tutti gli organismi si fossilizzano e molti fossili vengono distrutti nel corso del tempo geologico. Ciò comporta delle lacune negli archivi. 

Distorsione di conservazione

Alcuni ambienti e alcuni tipi di organismi hanno maggiori possibilità di essere conservati sotto forma di fossili rispetto ad altri.
Ad esempio, gli organismi con parti dure (ossa, gusci) che vivono in ambiente marino vengono ritrovati più spesso.

Fossili frammentati e deformati

I fossili vengono spesso scoperti in pezzi o deformati da processi geologici, il che rende difficile la loro ricostruzione.

Difficoltà nel dedurre i tessuti molli e il comportamento

I fossili conservano principalmente le parti dure.
Determinare l'aspetto dei tessuti molli, il colore o i comportamenti complessi solo dalle ossa può rivelarsi complicato.

Datazione e contestualizzazione dei ritrovamenti

Determinare con precisione l'età di un fossile e comprenderne l'ambiente richiede competenze in geologia e tafonomia (lo studio dei processi di fossilizzazione).

I fossili sono spesso incompleti o deformati, il che rende complessa la ricostruzione della vita antica. Gli scienziati possono trovarsi a dover ricostruire uno scheletro a partire da pochi frammenti o interpretare la forma di un organismo da un fossile appiattito dalla roccia circostante. Dettagli come i tessuti molli, il colore e il comportamento sono particolarmente difficili da determinare, poiché raramente si fossilizzano.

Per colmare queste lacune, i paleontologi studiano i parenti viventi e i fossili di tracce (impronte, tane, ecc.).

Comprendere quando e dove questi organismi hanno vissuto richiede anche un'analisi geologica, che include la datazione radiometrica delle rocce e lo studio degli strati sedimentari per ricostruire l'ambiente antico.

18 — Vittoria!