3. Dai pesci agli anfibi e ai rettili

3 Dai pesci agli anfibi e ai rettili I vertebrati sono animali dotati di scheletro interno resistente e facilmente fossilizzabile, perciò gli scienziati hanno potuto ricostruire in modo preciso le varie tappe della loro evoluzione, dalla comparsa delle prime forme alla diversificazione nelle varie classi, cinque delle quali sono molto note: i pesci, gli anfibi, i rettili, gli uccelli e i mammiferi. Qual è l’origine dei vertebrati? Qual è il loro albero genealogico?L’anfiosso ( 8 ) è un animale marino lungo 7-8 cm, appuntito all’estremità e provvisto di un abbozzo di corda di sostegno dorsale, cioè di una specie di cordone che si estende per tutta la lunghezza del corpo. Grazie a questo organo di sostegno robusto e flessibile, l’animale può nuotare con movimenti ondulatori che gli permettono di spostarsi nell’acqua molto rapidamente. L’anfiosso è considerato dagli scienziati il prototipo dei cordati, animali dai quali i vertebrati derivano. Fossili di forme primitive di anfiosso sono stati trovati nelle rocce di 525 milioni di anni fa. Nell’albero genealogico dei vertebrati che vedi qui a fianco sono raccolti in modo schematico i risultati delle ricerche dei paleontologi sui fossili di tali organismi ritrovati in tutto il mondo. Ogni linea tratteggiata indica un particolare gruppo; quando la linea si allarga e diventa una fascia, significa che il gruppo ha attraversato un periodo di esplosione evolutiva, con l’aumento in numero di specie; la fascia che si restringe indica un periodo di crisi con diminuzione del numero di specie; la fascia si chiude se il gruppo si estingue. Ogni biforcazione segnala la formazione di un nuovo gruppo di vertebrati. Gli organismi fossili situati nelle zone di passaggio tra una classe e l’altra sono gli “anelli di congiunzione”, animali con caratteristiche intermedie tra un gruppo e il successivo. Il gruppo più antico di vertebrati è quello degli ostracodermi, comparsi nel periodo Ordoviciano, circa 500 milioni di anni fa. Poiché gli ostracodermi sono tutti estinti, se ne conoscono solo le testimonianze fossili. Erano organismi corazzati che vivevano nelle acque marine costiere; avevano una bocca priva di mascella e mancavano di arti. Queste caratteristiche li costringevano a vivere sul fondo filtrando la sabbia alla ricerca di piccoli organismi di cui nutrirsi. Il loro aspetto era molto simile a quello delle lamprede, vertebrati viventi appartenenti al gruppo dei ciclostomi, chiamati così per la caratteristica bocca rotonda ( 9 ). Alla fine del Siluriano, circa 400 milioni di anni fa, comparvero i placodermi, organismi corazzati dotati di mascella e mandibola per masticare e pinne rudimentali. Queste caratteristiche costituirono un vantaggio evolutivo poiché permisero il movimento, la cattura del cibo e la conquista delle acque aperte. Nel Devoniano, 390 milioni di anni fa, dai placodermi presero origine i pesci che si sono evoluti in un gran numero di specie. 350 milioni di anni fa le condizioni ambientali cambiarono: diventarono frequenti i periodi di siccità e il livello del mare si abbassò formando zone lagunari e stagnanti. I fossili documentano l’esistenza di pesci che presentavano delle “variazioni” favorevoli alle nuove condizioni ambientali, come pinne che riuscivano a sostenere il corpo fuori dall’acqua e un polmone primitivo per respirare l’ossigeno dell’aria (10). I fossili di questi strani organismi sono considerati anelli di congiunzione tra i pesci e gli anfibi. 10 L’Eusthenopteron era un pesce in grado di respirare talvolta anche l’ossigeno atmosferico e aveva pinne particolarmente sviluppate. L’Ichthyostega rappresenta il primo esemplare di anfibio; aveva il corpo allungato, la pinna caudale simile a quella dei pesci ma le pinne laterali trasformate in zampe rudimentali. Gli anfibi hanno avuto la loro esplosione evolutiva nel Carbonifero, 300 milioni di anni fa; non si sono mai staccati completamente dall’ambiente acquatico dove tuttora depongono le uova gelatinose; i piccoli hanno le branchie e sono privi di arti. Negli adulti i polmoni sono ancora poco efficienti e la respirazione avviene anche attraverso la pelle, che è perciò nuda e ricoperta da muco. Il problema della disidratazione è risolto solo in parte dalla produzione di muco e gli anfibi hanno potuto colonizzare solo gli ambienti umidi. Nelle rocce del Permiano, datate circa 250 milioni di anni fa, sono stati trovati fossili di un organismo intermedio tra gli anfibi e i rettili, capace di spostarsi sulla terraferma ( 11 ). 11 Il Seymouria era già adatto allo spostamento sulla terraferma perché aveva una colonna vertebrale adatta a sostenere il peso del corpo. È considerato l’anello di congiunzione tra anfibi e rettili. Da questi organismi prese origine il gruppo dei rettili, vertebrati davvero adatti alla vita terrestre perché dotati di pelle ricoperta da squame e placche e capaci di riprodursi attraverso uova con guscio calcareo ( 12 ) e foderato internamente da membrane che difendono l’embrione dalla disidratazione. Queste uova al loro interno conservano un piccolo ambiente acquatico che permette la deposizione sulla terra (uova amniotiche). I rettili hanno dominato per tutta l’era mesozoica, tra 225 e 65 milioni di anni fa, si sono evoluti e diversificati nei vari gruppi presenti tutt’oggi e in alcuni ormai estinti, come quello degli pterosauri ( 13 ) e quello dei dinosauri (14). HAI CAPITO CHE... È di circa 500 milioni di anni fa il gruppo più antico di vertebrati: gli ostracodermi. Circa 400 milioni di anni fa comparvero i placodermi. Circa 390 milioni di anni fa, dai placodermi prendono origine i pesci. Circa 350 milioni di anni fa, in seguito a un mutamento delle condizioni ambientali alcuni pesci si sono adattati alla terraferma: si tratta degli anelli di congiunzione tra i pesci e gli anfibi. Circa 250 milioni di anni fa, un organismo intermedio tra gli anfibi e i rettili è all’origine del gruppo dei rettili che ha dominato il Mesozoico. Analizza Osserva il grafico e rispondi. Quali sono i gruppi più antichi e ormai estinti? Quale gruppo di vertebrati comparve per primo? Quanti milioni di anni fa? 9 Lampreda (ciclostomo), bocca in evidenza. >> VERSO LE COMPETENZE Ricostruisci la storia evolutiva degli anfibi Il grafico si riferisce alla storia evolutiva degli anfibi. a. Individua in quali periodi gli anfibi hanno subito delle crisi e delle esplosioni evolutive nel numero di famiglie. b. Scrivi un breve testo che racconti la storia di questo gruppo usando i termini: comparsa, crisi, esplosione evolutiva, estinzione. per saperne di piùIpotesi sull’estinzione dei dinosauriL’estinzione dei dinosauri avvenne in contemporanea con quella di molti altri gruppi di organismi, 65 milioni di anni fa, alla fine del Cretaceo. Gli scienziati non sanno con sicurezza che cosa provocò tale estinzione ma hanno formulato alcune ipotesi.La prima ipotesi65 milioni di anni fa un meteorite gigante, con il diametro di 10 km, si è schiantato sulla Terra, nel Golfo del Messico, al largo dello Yucatan. La sua velocità doveva essere di 10 km al secondo e ha prodotto un cratere da impatto di 200 km di diametro. L’energia liberata ha polverizzato le rocce e proiettato una gigantesca nuvola di polveri nell’atmosfera che ha oscurato la luce del Sole per almeno 10 anni. La temperatura del pianeta diminuì, si bloccò la fotosintesi e si ebbe l’estinzione in massa dei dinosauri.La seconda ipotesiIn India sono state trovate tracce di un’attività vulcanica eccezionale, risalenti a 65 milioni di anni fa. È possibile che un’eruzione vulcanica di tale portata abbia prodotto nell’atmosfera una nube di ceneri così persistente da oscurare la luce del Sole per molti anni, alterando le condizioni climatiche e determinando un’estinzione di massa dei dinosauri.Il cratere di Chicxulub visualizzato grazie a misurazioni fatte dai satelliti e tradotte in immagini a falsi colori. Si tratta del più grande cratere formato dall’impatto di un meteorite sulla Terra; poiché è quasi del tutto sommerso dalle acque del mare, non è visibile al giorno d’oggi.I Trappi del Deccan, localizzati nella parte centro occidentale dell'India, rappresentano una delle più estese zone vulcaniche del pianeta Terra. La zona è formata da una serie di vaste colate di basalto solidificato che complessivamente raggiungono lo spessore di 2000 m e coprono un'area di 500000 km2.
3 Dai pesci agli anfibi e ai rettili I vertebrati sono animali dotati di scheletro interno resistente e facilmente fossilizzabile, perciò gli scienziati hanno potuto ricostruire in modo preciso le varie tappe della loro evoluzione, dalla comparsa delle prime forme alla diversificazione nelle varie classi, cinque delle quali sono molto note: i pesci, gli anfibi, i rettili, gli uccelli e i mammiferi. Qual è l’origine dei vertebrati? Qual è il loro albero genealogico?L’anfiosso ( 8 ) è un animale marino lungo 7-8 cm, appuntito all’estremità e provvisto di un abbozzo di corda di sostegno dorsale, cioè di una specie di cordone che si estende per tutta la lunghezza del corpo. Grazie a questo organo di sostegno robusto e flessibile, l’animale può nuotare con movimenti ondulatori che gli permettono di spostarsi nell’acqua molto rapidamente. L’anfiosso è considerato dagli scienziati il prototipo dei cordati, animali dai quali i vertebrati derivano. Fossili di forme primitive di anfiosso sono stati trovati nelle rocce di 525 milioni di anni fa. Nell’albero genealogico dei vertebrati che vedi qui a fianco sono raccolti in modo schematico i risultati delle ricerche dei paleontologi sui fossili di tali organismi ritrovati in tutto il mondo. Ogni linea tratteggiata indica un particolare gruppo; quando la linea si allarga e diventa una fascia, significa che il gruppo ha attraversato un periodo di esplosione evolutiva, con l’aumento in numero di specie; la fascia che si restringe indica un periodo di crisi con diminuzione del numero di specie; la fascia si chiude se il gruppo si estingue. Ogni biforcazione segnala la formazione di un nuovo gruppo di vertebrati. Gli organismi fossili situati nelle zone di passaggio tra una classe e l’altra sono gli “anelli di congiunzione”, animali con caratteristiche intermedie tra un gruppo e il successivo. Il gruppo più antico di vertebrati è quello degli ostracodermi, comparsi nel periodo Ordoviciano, circa 500 milioni di anni fa. Poiché gli ostracodermi sono tutti estinti, se ne conoscono solo le testimonianze fossili. Erano organismi corazzati che vivevano nelle acque marine costiere; avevano una bocca priva di mascella e mancavano di arti. Queste caratteristiche li costringevano a vivere sul fondo filtrando la sabbia alla ricerca di piccoli organismi di cui nutrirsi. Il loro aspetto era molto simile a quello delle lamprede, vertebrati viventi appartenenti al gruppo dei ciclostomi, chiamati così per la caratteristica bocca rotonda ( 9 ). Alla fine del Siluriano, circa 400 milioni di anni fa, comparvero i placodermi, organismi corazzati dotati di mascella e mandibola per masticare e pinne rudimentali. Queste caratteristiche costituirono un vantaggio evolutivo poiché permisero il movimento, la cattura del cibo e la conquista delle acque aperte. Nel Devoniano, 390 milioni di anni fa, dai placodermi presero origine i pesci che si sono evoluti in un gran numero di specie. 350 milioni di anni fa le condizioni ambientali cambiarono: diventarono frequenti i periodi di siccità e il livello del mare si abbassò formando zone lagunari e stagnanti. I fossili documentano l’esistenza di pesci che presentavano delle “variazioni” favorevoli alle nuove condizioni ambientali, come pinne che riuscivano a sostenere il corpo fuori dall’acqua e un polmone primitivo per respirare l’ossigeno dell’aria (10). I fossili di questi strani organismi sono considerati anelli di congiunzione tra i pesci e gli anfibi. 10 L’Eusthenopteron era un pesce in grado di respirare talvolta anche l’ossigeno atmosferico e aveva pinne particolarmente sviluppate. L’Ichthyostega rappresenta il primo esemplare di anfibio; aveva il corpo allungato, la pinna caudale simile a quella dei pesci ma le pinne laterali trasformate in zampe rudimentali. Gli anfibi hanno avuto la loro esplosione evolutiva nel Carbonifero, 300 milioni di anni fa; non si sono mai staccati completamente dall’ambiente acquatico dove tuttora depongono le uova gelatinose; i piccoli hanno le branchie e sono privi di arti. Negli adulti i polmoni sono ancora poco efficienti e la respirazione avviene anche attraverso la pelle, che è perciò nuda e ricoperta da muco. Il problema della disidratazione è risolto solo in parte dalla produzione di muco e gli anfibi hanno potuto colonizzare solo gli ambienti umidi. Nelle rocce del Permiano, datate circa 250 milioni di anni fa, sono stati trovati fossili di un organismo intermedio tra gli anfibi e i rettili, capace di spostarsi sulla terraferma ( 11 ). 11 Il Seymouria era già adatto allo spostamento sulla terraferma perché aveva una colonna vertebrale adatta a sostenere il peso del corpo. È considerato l’anello di congiunzione tra anfibi e rettili. Da questi organismi prese origine il gruppo dei rettili, vertebrati davvero adatti alla vita terrestre perché dotati di pelle ricoperta da squame e placche e capaci di riprodursi attraverso uova con guscio calcareo ( 12 ) e foderato internamente da membrane che difendono l’embrione dalla disidratazione. Queste uova al loro interno conservano un piccolo ambiente acquatico che permette la deposizione sulla terra (uova amniotiche). I rettili hanno dominato per tutta l’era mesozoica, tra 225 e 65 milioni di anni fa, si sono evoluti e diversificati nei vari gruppi presenti tutt’oggi e in alcuni ormai estinti, come quello degli pterosauri ( 13 ) e quello dei dinosauri (14). HAI CAPITO CHE... È di circa 500 milioni di anni fa il gruppo più antico di vertebrati: gli ostracodermi. Circa 400 milioni di anni fa comparvero i placodermi. Circa 390 milioni di anni fa, dai placodermi prendono origine i pesci. Circa 350 milioni di anni fa, in seguito a un mutamento delle condizioni ambientali alcuni pesci si sono adattati alla terraferma: si tratta degli anelli di congiunzione tra i pesci e gli anfibi. Circa 250 milioni di anni fa, un organismo intermedio tra gli anfibi e i rettili è all’origine del gruppo dei rettili che ha dominato il Mesozoico. Analizza Osserva il grafico e rispondi. Quali sono i gruppi più antichi e ormai estinti? Quale gruppo di vertebrati comparve per primo? Quanti milioni di anni fa? 9 Lampreda (ciclostomo), bocca in evidenza. >> VERSO LE COMPETENZE Ricostruisci la storia evolutiva degli anfibi Il grafico si riferisce alla storia evolutiva degli anfibi. a. Individua in quali periodi gli anfibi hanno subito delle crisi e delle esplosioni evolutive nel numero di famiglie.   b. Scrivi un breve testo che racconti la storia di questo gruppo usando i termini: comparsa, crisi, esplosione evolutiva, estinzione.   per saperne di piùIpotesi sull’estinzione dei dinosauriL’estinzione dei dinosauri avvenne in contemporanea con quella di molti altri gruppi di organismi, 65 milioni di anni fa, alla fine del Cretaceo. Gli scienziati non sanno con sicurezza che cosa provocò tale estinzione ma hanno formulato alcune ipotesi.La prima ipotesi65 milioni di anni fa un meteorite gigante, con il diametro di 10 km, si è schiantato sulla Terra, nel Golfo del Messico, al largo dello Yucatan. La sua velocità doveva essere di 10 km al secondo e ha prodotto un cratere da impatto di 200 km di diametro. L’energia liberata ha polverizzato le rocce e proiettato una gigantesca nuvola di polveri nell’atmosfera che ha oscurato la luce del Sole per almeno 10 anni. La temperatura del pianeta diminuì, si bloccò la fotosintesi e si ebbe l’estinzione in massa dei dinosauri.La seconda ipotesiIn India sono state trovate tracce di un’attività vulcanica eccezionale, risalenti a 65 milioni di anni fa. È possibile che un’eruzione vulcanica di tale portata abbia prodotto nell’atmosfera una nube di ceneri così persistente da oscurare la luce del Sole per molti anni, alterando le condizioni climatiche e determinando un’estinzione di massa dei dinosauri.Il cratere di Chicxulub visualizzato grazie a misurazioni fatte dai satelliti e tradotte in immagini a falsi colori. Si tratta del più grande cratere formato dall’impatto di un meteorite sulla Terra; poiché è quasi del tutto sommerso dalle acque del mare, non è visibile al giorno d’oggi.I Trappi del Deccan, localizzati nella parte centro occidentale dell'India, rappresentano una delle più estese zone vulcaniche del pianeta Terra. La zona è formata da una serie di vaste colate di basalto solidificato che complessivamente raggiungono lo spessore di 2000 m e coprono un'area di 500000 km2.