Fossili: cosa sono, come si sono formati e che storia ci raccontano

Esistono dei resti di organismi in grado di aiutarci nella ricostruzione della storia della vita?
Per fortuna non tutto dopo la morte viene decomposto senza lasciare traccia, e ciò che resta ci permette di datare e ricostruire gli eventi accaduti nel passato. Stiamo parlando dei fossili, e in questo articolo spieghiamo perché sono importanti e come si sono formati.

Cosa sono i fossili e chi li studia?

La scienza che studia i fossili è la paleontologia (letteralmente "lo studio degli antichi organismi"), che si focalizza sulla vita nelle passate ere geologiche. I fossili, infatti, sono resti di antichi organismi viventi preservati nella roccia, le uniche testimonianze rimaste di ciò che ha popolato la Terra nel passato.

Il termine fossile deriva dal latino fodere che significa scavare, parola scelta dal mineralogista tedesco Georg Bauer proprio per la loro natura di trovarsi negli strati di roccia.

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Perché ci sono i fossili in montagna?

Siamo abituati a pensare ai fossili come a quelli di grandi dinosauri, ma possiamo avere fossili di tutti i tipi: di origine animale (ossa, denti, conchiglie, uova, escrementi) o vegetale (foglie, corteccia, polline), e di questi potremmo osservare tracce, come calchi o impronte, oppure resti (interi e/o parziali).

Il processo di fossilizzazione

Una cosa è certa: non è comune che un organismo si fossilizzi! Questo è legato al fatto che, per ottenere un fossile, è necessario che si verifichi una serie di step molto delicati e complessi. Vediamo come avviene e in che casi.

Fossilizzazione di organismi animali e vegetali

Innanzitutto l'organismo (animale o vegetale) deve essere sepolto poco dopo la morte, per evitare di decomporsi totalmente ed essere disintegrato da agenti atmosferici come pioggia o vento. Nella maggior parte dei casi il seppellimento avviene ad opera di sabbie e fanghi.
Una volta sepolti, gli organismi vanno in contro al processo di decomposizione. Questo processo permette di separare le parti molli (come muscoli, tendini, nervi, cartilagini ecc. che vengono decomposte con facilità) da quelle dure (come ossa, denti, conchiglie o valve). Le parti dure infatti tendono a mantenersi anche dopo la decomposizione e ad essere integrate nel sedimento, eventualmente frammentate per abrasione o rottura.

Una tra le forme di fossilizzazione più comune è la permineralizzazione. Questo fenomeno si verifica quando della materia vegetale (come il tronco di un albero), delle ossa o dei gusci vengono impregnati da un fluido ricco di elementi in sospensione. In alcuni casi le ossa, le fibre e i tessuti dei resti organici si dissolvono (interamente o parzialmente) e vengono rimpiazzati dai minerali – solitamente parliamo di calcite, solfuri (in particolare pirite) o silicati. Se la sostituzione della materia organica da parte dei minerali è totale si può anche parlare di pietrificazione.

Un'altra modalità di trasformazione è quella della carbonizzazione, tipica degli organismi vegetali. È un processo che avviene a seguito di una perdita di sostanze volatili come anidride carbonica e metano, permettendo al campione di arricchirsi in carbonio ma distruggendo la sua forma originale. A seguito di pressioni e temperature elevate abbiamo la formazione di carboni fossili che utilizziamo tutt'ora come combustibili. Se non sapete come si forma il petrolio trovate un nostro video qui.

Esistono dei casi molto rari di conservazione di organismi interi, che mantengono intatti tessuti molli e addirittura il pelo: ciò accade quando gli esseri viventi vanno incontro a congelamento, mummificazione o si preservano grazie alla presenza di catrame liquido o ambra. In questi casi si mantengono forma e consistenza originali!

Fossilizzazione di tracce e calchi

La paleoicnologia è una branca che tenta di ricostruisce il modo in cui gli antichi organismi vivevano e si comportavano in passato. Da impronte, orme e solchi è possibile ottenere informazioni sul movimento, sulle dimensioni, sulle abitudini degli antichi organismi, così come la loro dieta e il comportamento sociale. Esempi di tracce sono antiche tane, cunicoli, gallerie scavate da animali, tracce di fuga e di caccia, ma anche uova e feci.
Tracce e impronte si mantengono nella loro forma originale quando queste vengono ricoperte da sabbie fini subito dopo la loro formazione: il sedimento adagiato si compatta, andando a riempire gli spazi vuoti lasciati dalla traccia originando un calco fossilizzato.

Perché i fossili sono importanti?

I fossili sono dei veri e propri tesori nascosti nella roccia, sono una finestra temporale sul passato! Ci permettono di ottenere informazioni sugli eventi geologici, biologici e geografici avvenuti nell'antichità.
Sembra incredibile, ma la quantità di informazioni che si possono ricavare da rocce e fossili è strabiliante! Vediamone giusto qualche esempio.

I fossili guida

Datare una roccia è qualcosa di estremamente complesso, ma può diventare un processo relativamente semplice se sfruttiamo i fossili contenuti al suo interno per capire in che periodo si è formata.
Facciamo un esempio: se abbiamo una roccia in Cina e una in America al cui interno troviamo lo stesso "fossile guida", allora vuol dire che tendenzialmente le due rocce si sono formate nello stesso intervallo temporale.
Questo perché i fossili guida hanno alcuni caratteri che li rendono un punto di riferimento preciso e certo: hanno un'ampia distribuzione geografica, un'abbondanza relativamente ampia e un'evoluzione rapida. Essendo stati comuni in tutto il mondo ma esistiti per un periodo limitato di tempo, una volta identificati permettono di fare datazioni piuttosto precise della roccia in cui si trovano, e di quelle adiacenti.

Tra i più famosi fossili guida ci sono le ammoniti e i trilobiti.

Piante, animali e non solo

Il legno permineralizzato può contenere abbastanza informazioni da rivelarci la sua specie o in che condizioni ambientali si trovava al tempo (concentrazione di CO₂, temperature, disponibilità di acqua), fornendoci un quadro sugli eventi climatici avvenuti in passato.
I resti interi o parziali di animali ci permettono di condurre analisi per ricostruire l'architettura di ossa, muscoli e tessuti, ma anche di ipotizzare il grado di parentela di organismi estinti rispetto a quelli odierni.
Un altro esempio è quello degli insetti preservati nell'ambra: si conservano così bene da permetterci di descrivere la struttura di questi organismi in modo molto accurato.
In alcuni casi particolari è anche possibile estrapolarne il DNA da resti organici per ricostruirlo ed ottenere una grande quantità di informazioni: ad esempio, il DNA estratto da un molare di un mammut sembra essere il più antico DNA animale mai rinvenuto (van der Valk et al., 2021)!
E come dimenticarsi delle impronte degli antichi ominidi? Ci hanno permesso di ricostruire parte della nostra storia!

Dove si trovano i fossili?

Come abbiamo anticipato, i fossili trovati dai paleontologi si trovano all'interno di corpi rocciosi, perlopiù all'interno delle rocce sedimentarie, siano esse su catene montuose, su pendii scoscesi o sul fondale marino. Il motivo è legato ai movimenti tettonici, che modellano la superficie terrestre e ci permettono di avere rocce sedimentarie (e quindi fossili) anche sulla cima del Monte Everest! Luoghi particolari in cui possiamo trovare fossili sono i ghiacci, nel permafrost e nelle torbiere.
Sparpagliate nel mondo ci sono formazioni rocciose particolarmente ricche di fossili: parliamo ad esempio delle argilliti di Burgess (Canada), della formazione Santana (Brasile), dei giacimenti di Liaoning (Cina), del Pozzo di Messel o del calcare di Solnhofen (Germania). In Italia, uno dei geositi fossiliferi più celebri si trova sul Monte Bolca in provincia di Verona e sul confine tra Italia e Svizzera, nel giacimento di Besano.

Bibliografia:

van der Valk, T., Pečnerová, P., Díez-del-Molino, D. et al. Million-year-old DNA sheds light on the genomic history of mammoths. Nature 591, 265–269 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03224-9
Allasinaz, Andrea. Paleontologia generale e sistematica degli invertebrati. ECIG, 1991.
Società paleontologica italiana