Cosa sono i luoghi fossiliferi e perché il loro ritrovamento viene considerato dai paleontologi di primaria importanza? Prima di dare una risposta a questa domanda, dobbiamo capire il significato del termine "fossile". Non esiste una specifica definizione per questo termine. Con esso generalmente ci si riferisce ai resti di animali o vegetali per lo più pietrificati, ma non sempre, in quanto rientrano nella definizione anche i mamut conservati integri dai ghiacci e gli insetti intrappolati nell'ambra, sebbene abbiano conservato immutata la loro composizione originaria. Possono anche subire la fossilizzazione anche pollini, escrementi, tracce, uova e perfino le conchiglie di animali viventi.
Dopo la morte e la decomposizione dell'animale o della pianta, l'individuo rimane sepolto sotto i sedimenti (per lo più associati ad acqua), nel fango sul fondo di un lago o nel limo depositato da un fiume in piena. I resti si impregnano d'acqua che vi apporta minerali in soluzione, i quali lentamente si sostituiscono all'originario materiale organico trasformandolo in pietra. In più si deve verificare un altro importante evento perché possa essere ritrovato: la roccia che lo racchiude deve essere sollevata ed erosa fino a esporlo in superficie.
I fossili consentono, dunque, di ricostruire l'evoluzione della vita attraverso il tempo, ma in modo imperfetto poiché il 99% di tutte le forme viventi mai comparse sulla Terra non ha lasciato alcuna traccia. Esistono diversi luoghi fossiliferi nel nostro pianeta che ci consentono di rivelare, attraverso lo studio dei resti di vegetali e animali ivi presenti e vissuti milioni di anni fa, molti segreti della vita sulla Terra.
Oggi ci occuperemo di 5 luoghi fossiliferi tra i più importanti del pianeta, che ci offrono informazioni preziosissime e rare circa l'evoluzione di tutte le forme di vita nel nostro pianeta. Vediamoli insieme.
1. La Fauna di Ediacara (Australia)
La vita comparve sulla Terra circa 3600 milioni di anni fa, ma i primi organismi unicellulari hanno lasciato scarse testimonianze fossili. Le più antiche, risalenti a 3500 milioni di anni fa e rinvenute in Australia, appartengono a batteri. A 1000 milioni di anni fa risalgono, invece, le tracce delle attività di scavo di organismi più complessi, ma i più antichi fossili di organismi pluricellulari hanno da 700 a 570 milioni di anni e sono noti collettivamente come la Fauna di Ediacara, dalle omonime colline dell'Australia Meridionale dove, nel 1947, furono trovati in grande abbondanza.
In passato ne erano stati individuati esemplari isolati in Inghilterra e in Africa come anche negli Stati Uniti, in Canada e in Russia. Le rocce che accomunano questi luoghi corrispondono ad ambienti marini dal fondale basso, probabilmente zone intertidali, in cui questi animali rimasero coperti dai sedimenti delle maree. Le prime ricerche condotte in Australia li identificarono come appartenenti a gruppi animali ancora viventi. Nel complesso si individuarono circa 30 specie fra vermi, meduse e pennatule e, oltre ad esse, alcune forme apparentemente con caratteristiche proprie.
Il gruppo più ampio nella Fauna di Ediacara è quello delle meduse, di cui sono state riconosciute 15 specie. "Mawsonia" è una delle più comuni e di maggiori dimensioni, con un diametro di circa 13 cm. Vi sono inoltre 3 specie di vermi segmentati. Una di esse è "Dickinsonia", organismo lungo 7,5 cm circa, che a un esame accurato sembra rivelare tracce di occhi e di bocca. A queste si aggiungono 3 specie di pennatule, corali teneri costruttori di colonie simili a penne delle lunghezza di circa 60 cm. Tra le forme più caratteristiche vi sono poi "Tribrachidium", un organismo di forma circolare del diametro di 2,5 cm, provvisto di 3 braccia radiali sul lato superiore del corpo, e "Parvancorina", di forma ellissoidale lunga fino a 2,5 cm, da alcuni considerata come una probabile forma di artropode.
Nei primi tentativi di comprendere gli organismi di Ediacara si cercò di accomunarli a forme animali già note ma, se alcuni di esse presentavano effettivamente interessanti somiglianze con la fauna vivente, un più attento esame dei dettagli strutturali portò ad escludere questa possibilità. Pur nelle loro differenze, i fossili di Ediacara sembrano rispondere a un piano organizzativo comune che indicherebbe la loro possibile affinità nell'ambito di un gruppo privo di discendenti attuali.
Qualcuno ha suggerito che i fossili di Ediacara siano in realtà resti di licheni, elementi vegetali costituiti dall'associazione di alghe e funghi assai diffusi negli ambienti terrestri odierni. Bisogna tuttavia considerare anche che i licheni hanno bisogno di luce, mentre alcuni organismi della Fauna di Ediacara sono apparentemente vissuti in ambienti acquatici troppo profondi. E' possibile che non si giunga mai a conoscere la vera identità di questi sorprendenti organismi, ma i loro fossili sono la testimonianza che 570 milioni di anni fa la vita possedeva già forme alquanto complesse.
2. La Fauna di Burgess (Canada)
Durante il Cambriano le forme viventi si diversificarono rapidamente da organismi relativamente semplici a un vasto numero di organismi piuttosto complessi. Per quanto appaia rapido dal punto di vista geologico, il processo ebbe luogo in un arco di ben 60 milioni di anni. Alcune delle linee di base che caratterizzarono questo importante processo di diversificazione sono note grazie ai fossili degli organismi dotati di guscio duro, ma sono i rari ritrovamenti dei resti di organismi dal corpo molle a fornire elementi fondamentali per una più completa comprensione. Gli animali dal corpo molle, meglio conosciuti del Cambriano, sono quelli appartenenti alla cosiddetta Fauna di Burgess, dal luogo della Columbia Britannica (Canada) nel quale furono ritrovati.
L'eccezionale giacimento fu scoperto nel 1909 su una parete montana dal paleontologo statunitense Charles Doolittle Walcott (1850-1927) nel corso di una spedizione geologica. La fauna risale al Cambriano medio, vale a dire a circa 540 milioni di anni fa, e comprende oltre 140 specie animali per la maggior parte di lunghezza inferiore a 2,5 cm. La zona era situata su un profondo fondale a ridosso di una piattaforma continentale e di tanto in tanto gli animali che abitavano il margine della piattaforma venivano travolti dalle acque e si depositavano nei finissimi e soffici fanghi del fondale.
Data la profondità, il fondale non accoglieva animali scavatori che potessero distruggere le fragili carcasse. Una delle caratteristiche più sorprendenti della Fauna di Burgess è che essa comprende numerose specie che probabilmente si estinsero al termine del Cambriano. Non si tratta di specie diverse di gruppi noti, ma di intere strutture corporee particolari. Alcuni sembrano mostrare una certa affinità con gli Artropodi, ma altri non mostrano alcun elemento che consenta di porli in relazione di parentela con altri animali noti.
Nel complesso vi è un maggior numero di gruppi animali nella Fauna di Burgess di quanti ne esistano nella fauna mondiale attuale, e questo pone una serie di interessanti quesiti che sembrano mettere in dubbio le nostre attuali conoscenze sullo sviluppo della vita. Tradizionalmente si è accettata l'idea che la vita si sia evoluta gradualmente in forme più complesse e diversificate, ma la Fauna di Burgess sembra indicare che il processo evolutivo abbia comportato anche un processo di selezione: di una data fauna sopravviverebbe, cioè, solo un numero limitato di tipi rispetto alla varietà che essa accoglie.
Dopo la Fauna di Burgess altre, con caratteristiche affini, sono state scoperte in Cina, Stati Uniti e Australia e tutte confermano l'ipotesi che nel Cambriano la vita conoscesse una straordinaria varietà di forme. Uno degli organismi più interessanti di Burgess è "Anomalocaris", un predatore lungo fino a 60 cm, apparentemente costituito in prevalenza da tessuti molli che, per le grandi dimensioni, subiva un rapido processo di degradazione dopo la morte. Inizialmente alcuni reperti frammentari di questo animale furono descritti come specie diverse. Solo i rinvenimenti più recenti, che comprendono alcuni individui completi, hanno consentito di risalire alla vera identità dei reperti.
3. La Fauna di Hunsrück (Germania)
Una delle più importanti faune fossili del Paleozoico medio è la Fauna di Bundenbach, Wissenbach a Gemünden, nella regione renana (Germania), nota collettivamente come la Fauna di Hunsrück, gruppo di rilievi che costituisce la parte meridionale del Massiccio Scistoso Renano. Comprende fossili risalenti al Devoniano inferiore e medio, con forme quali stelle marine, trilobiti, altri artropodi e molluschi come cefalopodi. L'elemento di maggior interesse delle Fauna di Hunsrück e di Burgess è che, oltre agli elementi duri, in esse si conservano le parti molli di alcuni organismi e il corpo integro di altri.
Gli esemplari di Hunsrück sono piritizzati all'interno della roccia scistosa e rivelano straordinari dettagli all'esame ai raggi X. Poiché solitamente fossilizzano solo le parti dure, non è mai possibile comprendere a fondo l'anatomia molle dei fossili, soprattutto se appartenenti a specie estinte. Hunsrück ci ha fornito preziosissime informazioni sugli organismi completi. Ad esempio, lo studio di esemplari di cefalopodi di Hunsrück ha rivelato che alcune specie erano provviste di conchiglia esterna, mentre in altre questa era rivestita da uno strato di tessuti molli. Un dato di questo tipo può difficilmente essere dedotto dal solo esame delle parti dure. La Fauna di Hunsrück comprende i resti di alcuni organismi che fossilizzano raramente.
"Mimetaster" è un particolare artropode provvisto di 2 paia di robusti arti e di occhi sostenuti da peduncoli al quale appartiene circa la metà degli esemplari del giacimento tedesco, ma che, nonostante l'abbondanza in questo luogo, non è noto altrove. Un altro curioso artropode è "Vasconisia", la cui conchiglia, articolata in 2 parti, copre gran parte del corpo. E' probabile che "Mimetaster" si nutrisse dei microrganismi presenti nel sedimento, mentre "Vasconisia" era un carnivoro o saprofita. I 2 animali mostrano elementi di reciproca affinità, ma restano oscuri i loro legami con altri tipi.
Sono, forse, affini a "Marrella", della Fauna di Burgess, e sembrano rappresentare un particolare gruppo di artropodi presente solo in faune in ottime condizioni di conservazione. L'eccezionalità di giacimenti come quelli di Hunsrück e di Burgess sta nel fatto che essi aprono spiragli privi di confronto su uno spettro assai più vasto di forme di vita in un particolare momento del tempo e che ci offrono informazioni difficilmente confermabili su organismi che, privi di parti molli, non avrebbero potuto lasciare altrove le loro tracce.
4. Il Bacino di Karroo (Repubblica Sudafricana)
Il Permiano e il Triassico sono stati testimoni di uno dei più importanti sviluppi nella storia della vita: l'evoluzione dei mammiferi da progenitori rettili. Nonostante il loro rapporto di discendenza diretta, gli attuali rettili e mammiferi presentano evidenti differenze strutturali. Il legame fra i 2 gruppi rimase scarsamente compreso fino a quando non si effettuarono, nei primi 30 anni del XX secolo, studi sistematici sui grandi giacimenti fossiliferi del bacino sudafricano del Karroo.
Il Bacino di Karroo è una vasta struttura costituita quasi interamente da sedimenti del Permiano e del Triassico che occupa buona parte del territorio dell' attuale Repubblica Sudafricana. Sedimenti risalenti a epoche precedenti indicano che la zona settentrionale era occupata da ghiacciai, ma sedimenti più recenti rivelano un clima più caldo e maggiormente soggetto ai cicli stagionali. Per tutto il Permiano e il Triassico, il Bacino di Karroo fu presumibilmente un complesso idrologico tributario di un mare meridionale. Gli animali che lo abitavano evolsero dai rettili ai mammiferi, lasciando abbondanti testimonianze fossili in tutta la regione. Nei sedimenti più antichi e profondi si sono rinvenuti resti di rettili che mostrano alcuni iniziali caratteri di transizione al tipo dei mammiferi.
Si tratta di animali quali i "Dicinodonti", provvisti di robusti canini ai lati della bocca, e i "Lycaenops", analoghi al lupo. Simili ai mammiferi nell'aspetto, questi animali avevano in comune con essi anche una cavità laterale del capo per l'innesto dei muscoli della mascella ma, come nei più primitivi rettili, questa era costituita da 4 ossa principali e da un solo osso nell'orecchio. I sedimenti del Karroo contengono una serie quasi ininterrotta di fossili di animali vissuti nella regione per un periodo di circa 50 milioni di anni e hanno quindi consentito un'accurata ricostruzione della storia evolutiva di numerosi gruppi.
Nel periodo in cui si depositò l'ultimo strato di sedimenti, i primitivi rettili simili a mammiferi apparsi nel Permiano erano ormai stati sostituiti da forme più vicine ai mammiferi veri e propri: fra questi, "Thrinaxodon", con la mascella costituita da un unico osso e l'ossatura dell'orecchio costituita, invece, da 2 elementi. Le forme di transizione fra rettili e mammiferi dominarono la fauna del Karroo per gran parte del Permiano e del Triassico, ma verso la fine di quest'ultimo periodo emerse un nuovo gruppo di animali destinato a dominare per i successivi 160 milioni di anni, i dinosauri.
Le primitive forme di dinosauri, come l'"Euskelosaurus", lungo 12 m, si rinvengono negli strati sedimentari più recenti del Karroo. Non sono chiare le ragioni per cui, dopo un inizio tanto promettente, nel Triassico superiore i mammiferi abbiano ceduto il passo ai dinosauri. E' comunque evidente che per tutta la durata del dominio dei dinosauri i mammiferi superarono raramente le dimensioni di un attuale gatto. Uno dei più celebri paleontologi che hanno lavorato nel Bacino del Karroo è lo scozzese Robert Broom, che più tardi scoprì i primi fossili di "Australopithecus", primitivo ominide.
5. Holzmaden e Solnhofen (Germania)
Per gran parte del Giurassico vaste regioni dell'Europa occidentale furono coperte da mari bassi e relativamente caldi. Derivano da questo antico ambiente 2 importantissimi giacimenti fossiliferi situati in Germania: Holzmaden, nei pressi di Stoccarda, risalente alla prima parte del Giurassico, e Solnhofen, in Baviera, risalente alla fine dello stesso periodo. L'estrazione dei fossili avviene nel corso delle attività di sfruttamento di cave locali. I fossili di creature marine del Giurassico, come l'ittiosauro dall'aspetto simile al delfino, il pliosauro dal collo breve e il plesiosauro dal collo lungo, si rinvengono in molti luoghi, ma solo raramente con scheletri completi.
A Holzmaden sono invece numerosi i rinvenimenti di esemplari articolati perfettamente integri, che conservano in modo alquanto fedele le più minute strutture ossee. Si sono trovati persino esemplari con il loro contenuto stomacale, una femmina di ittiosauro morta nell'atto di dare alla luce il suo piccolo, esemplari completi ancora con pelle, tessuti corporei e alcuni particolari della struttura interna. Grazie a queste eccezionali testimonianze, abbiamo ad esempio appreso che l'ittiosauro possedeva una pinna dorsale e partoriva i piccoli in mare. A Holzmaden si sono conservate con la stessa perfezione anche numerose specie di pesci e di invertebrati. Un'intera parete del Museum Hauff, nei pressi dei giacimenti, è occupata da un eccezionale esemplare di tronco pietrificato lungo 9 m, interamente incrostato di crinoidi lunghi fino a 1,8 m. I reperti di Holzmaden sono esposti in numerosi musei di storia naturale di molte parti del mondo.
Solnhofen, invece, rappresenta le tranquille lagune protette da vaste scogliere di corali e spugne. In questo posto la fauna marina comprende specie molto diverse, con meduse, vermi, gamberi, stelle marine, e pesci. La vita terrestre è testimoniata da fossili di insetti, piante, piccoli dinosauri, lucertole, coccodrilli e rettili volanti (pterosauri). Ma i reperti forse più importanti di Solnhofen sono i 7 straordinari esemplari di "Archaeopteryx", piccoli dinosauri alati, i primi uccelli nella storia della Terra, di cui rimangono anche le chiare impronte delle piume che coprivano il corpo. Se non fosse per l'eccezionale stato di conservazione dei calcari di Solnhofen.
