Il massimo termico tra Paleocene ed Eocene parte II

Nel precedente articolo inerente a questo particolare fenomeno del massimo termico tra Paleocene ed Eocene (PETM), ci siamo lasciati con una domanda in sospeso inerente alle emissioni di CO2, a cui risponderemo nel prossimo articolo, che sarà l’ultimo riferito a questo momento di intenso riscaldamento.
Ho pensato che sarebbe interessante capire, prima, quali furono le ripercussioni di questo intenso riscaldamento su flora e fauna.

Come possiamo farlo?

Con i fossili!

Alcuni di essi, provenienti dal nord America, ci mostrano con precisione gli eventi che si svolsero in questo periodo. Fu un susseguirsi di estinzioni e migrazioni. Come lo sappiamo? Grazie a Scott Wing e ai suoi studi nel bacino di Bighorn, nel Wyoming centro-settentrionale. [1] [2]

 

Bacino di Bighorn, Wyoming. © Scott L Wing, Ellen Currano

 

In questa zona centrale del nord America avvenne un vero e proprio macello nel periodo del PETM. Osserviamo, infatti, migrazioni e diversificazioni della componente floristica.

Le piante ritrovate in questo luogo sono state divise in categorie in base alla loro presenza nel record fossile:

 

Divisione delle piante nel record fossile del bacino di Bighorn, in Wyoming: possibili estinzioni, immigrazioni nel PETM e dopo, estirpazioni locali; il tempo va da sinistra a destra. © Scott L Wing, Ellen Currano

 

Abbiamo:

  • Possibili estinzioni, ovvero piante che si ritrovano esclusivamente prima di questo periodo di intenso riscaldamento, comprendono taxa tipici di ambiente temperato, come la famiglia del corniolo (Cornaceae) o la Metasequoia occidentalis;
  • Immigranti esclusivi del PETM, taxa tipici di ambienti più caldi, come le leguminose (Fabaceae), che non si ritrovano più quando le temperature tornano a scendere verso la fine dell’evento;
  • Immigranti in seguito al PETM, caratteristici di ambienti temperati, come felci rampicanti, tiglio, ontano ed esemplari della famiglia del noce (Juglandaceae). Queste piante ci indicano che, dopo il periodo di riscaldamento globale, le temperature tornarono all’incirca come prima;
  • Estirpazioni locali temporanee, ovvero piante che si sono estinte in questa particolare zona del Wyoming solamente durante il periodo più caldo del PETM e che sono successivamente ricomparse, a causa dell’abbassamento delle temperature. Comprendono il Ginkgo, la famiglia delle querce (Fagaceae) e la famiglia della betulla (Betulaceae).

Riferendoci a quest’ultimo raggruppamento di piante, dobbiamo ricordarci che le variazioni climatiche si ripercuotono sulla distribuzione delle specie. Quando diciamo “si estinguono localmente” o “a livello regionale”, intendiamo dire che queste piante erano presenti in quel luogo, poi scomparvero durante il PETM e ricomparvero nuovamente, a causa di un abbassamento delle temperature alla fine dell’evento.

Ricapitolando: durante il massimo termico (in questo caso nel bacino di Bighorn, in Wyoming) si assiste ad un aumento della temperatura, che si traduce in uno spostamento degli areali delle specie verso nord. Più le temperature aumentano, più gli areali si sposteranno verso nord, secondo il fenomeno noto come “nord shift”, che possiamo osservare anche in questi ultimi anni.

Cosa vuol dire questo?

56 milioni di anni fa, esistevano due ponti terrestri in prossimità delle zone polari dell’emisfero nord. Uno era la Beringia e l’altro un ponte terrestre del Nord Atlantico, il quale collegava la Groenlandia con l’Europa nord-occidentale. Attraverso questi ponti, le piante si sono potute spostare attraverso i continenti, modificando il proprio areale in base alle condizioni climatiche. L’estirpazione delle leguminose, o il ritorno di specie tipiche di ambienti temperati (che prima si erano spostate verso nord), avviene alla fine di questo momento di riscaldamento.

Risulterò ripetitiva, ma voglio che sia chiaro il fatto che:

  • gli areali degli organismi variano in base al clima, non sono fissi;
  • anche le piante si spostano in zone in cui trovano condizioni ambientali migliori, non solo gli animali;
  • l’evento si conclude con il ritorno di temperature “normali”, quelle presenti prima del riscaldamento.

Foreste

Come abbiamo già avuto modo di scoprire, il rilascio massivo di gas serra in atmosfera per migliaia di anni determinò un forte effetto serra sul nostro pianeta, che si tradusse in una grande espansione delle foreste tropicali. Gli animali presenti in queste foreste erano ancora principalmente rettili, i cui fossili sono abbastanza comuni negli strati che “registrano” questo periodo.

Cosa accadde nelle zone artiche?

Grazie ad uno studio svolto sull’isola di Ellesmere, che è adiacente alla Groenlandia, sappiamo che il paesaggio era caratterizzato da foreste di cipressi paludose, le quali ospitavano rettili come tartarughe giganti, tartarughe acquatiche, grandi serpenti e alligatori, ma anche mammiferi come lemuri volanti, tapiri e corifodonti, molto simili agli attuali ippopotami. La temperatura media annua era molto più alta rispetto quella attuale, si aggirava tra gli 8 ed i 15°C. [3]

Eventi ambientali globali come il massimo termico tra Paleocene ed Eocene hanno avuto profondi effetti sull’evoluzione della fauna, sia a livello marino, sia a livello terrestre.

A livello terrestre…

Sulla terraferma, possiamo notare l’estinzione di alcuni rettili prima molto diffusi, come il Champsosaurus, ma anche di alcuni mammiferi, come Plesiadapis. Al contempo, però, si assiste ad una comparsa improvvisa nel record fossile di alcuni taxa, che incorporano molte moderne specie di mammiferi: Artiodattili (cervi e cammelli), Perissodattili (cavalli e rinoceronti) e Primati.

Dispersione

Sembra, infatti, che i primi “veri primati” iniziarono a svilupparsi in questo periodo, adattandosi molto velocemente ad un ambiente di foresta ricco di alberi.

La Teilhardina è un primate estinto, appartenente ai tarsiformi, che visse nell’Eocene inferiore e medio (circa 56 – 50 milioni di anni fa), i cui resti fossili sono stati ritrovati in Europa, Asia e nord America.

La dispersione di questo primate dal suo punto di origine, probabilmente l’Asia, è stata oggetto di dibattito per molto tempo. [4] [5]

 

Probabili rotte di dispersione del primate Teilhardina sulla superficie terrestre. © K. Christopher Beard

 

Nell’immagine che vi ho riportato, osserviamo una di queste ipotesi di dispersione, secondo cui la Teilhardina si sarebbe originata in Asia con la T. asiatica e si sarebbe poi spostata sino in nord America, attraverso la Beringia (seguendo il percorso rosso), proprio nel periodo del massimo termico.

I primi rappresentanti nordamericani vissero principalmente nelle zone costiere per migliaia di anni, in queste zone ritroviamo la specie T. magnoliana.

Questo primate si spinse poi verso nord, sino a raggiungere il ponte terrestre del Nord Atlantico di cui vi ho parlato prima. Il percorso ci mostra il loro “cammino”: i primati si spostarono dal Nord America sino all’Europa passando per la Groenlandia.

Dopo questi eventi, la Teilhardina riuscì a colonizzare le zone interne del nord America in conseguenza ad un aumento delle precipitazioni (lo vediamo con la via gialla).

Riduzione della taglia

Un altro fatto interessante del periodo del massimo ipertermale riguarda la diminuzione della taglia corporea che si osservò in alcuni mammiferi, soprattutto negli equidi.

 

Riduzione della taglia nei mammiferi durante il PETM. © https://fliphtml5.com

 

Un aumento delle temperature e della concentrazione della CO2 in atmosfera (misurata come la pressione parziale), si traduce in animali più piccoli.

Vi spiego meglio: quando in atmosfera è presente un elevato quantitativo di anidride carbonica, le piante producono moltissima biomassa, ma con un valore nutritivo ridotto. A questo fenomeno possono contribuire anche la riduzione delle precipitazioni e l’impoverimento del suolo, fattori che determinano una progressiva riduzione dello sviluppo delle piante e, di conseguenza, di alcune specie animali.

La crescita dei mammiferi diventa, quindi, sempre più lenta ed i tassi di riproduzione più bassi. Con il tempo verranno selezionate dimensioni corporee via via più piccole e, alla fine, sia erbivori che carnivori mostreranno delle ridotte dimensioni corporee.

Il cambiamento dimensionale e la riduzione di dimensioni correlata a periodi di riscaldamento sembra ormai accertato e provato. Un esempio è quello che si osserva per Ectocion, un genere di mammiferi placentati ormai estinto. Nell’immagine, osserviamo le dimensioni di due specie appartenenti a questo genere.

E. parvus, che si evolve proprio durante il PETM, mostra delle dimensioni che sono circa la metà di quelle osservate in E. osbornianus, il quale visse 1 milione e mezzo di anni dopo. In questo caso, le taglie corporee sono state ottenute in modo diretto attraverso il diametro dell’area della corona dentale. [6]

 

Taglie corporee (ottenute con la dimensione dei denti) di due diverse specie appartenenti al genere Ectocion. © Philip D. Gingerich

 

A livello marino…

D’altra parte, la vita negli oceani era invece più difficile. Abbiamo un’importante estinzione dei foraminiferi bentonici (che fanno parte del plankton), determinata dall’aumento delle temperature, ma anche dall’acidificazione degli oceani, che deriva da un importante assorbimento di CO2 dall’atmosfera.

L’aumento delle temperature nel periodo del PETM ha portato anche ad una graduale scomparsa delle barriere coralline del Paleocene, lasciando spazio ad un’espansione senza precedenti di foraminiferi di grandi dimensioni come Nummulites e Alveolina.

Cosa osserviamo in questo grafico?

 

Graduale declino delle barriere coralline: il tempo aumenta andando da sinistra verso destra; IL PETM si colloca tra lo stadio II e III; la latitudine aumenta andando verso l’alto; con il colore viola sono indicate le barriere coralline; con gli altri due colori sono indicati foraminiferi di grandi dimensioni. © C. Scheibner, R. P. Speijer

Il PETM ha portato al declino graduale delle barriere coralline dell’oceano di Tetide, quello che era presente tra la zona europea e quella africana, che verrà successivamente “consumato” dallo scontro tra le due placche e quindi dalla formazione della catena alpina. [7]

  • Il ruolo chiave nel declino delle barriere coralline ha riguardato le dirette conseguenze dell’aumento di temperatura, ma si pensa che abbiano contribuito anche altri fattori associati, come l’acidificazione delle acque.
  • Da 59 a 56 milioni di anni fa, le condizioni erano favorevoli alla crescita della barriera corallina (Stadio I).
  • Successivamente, le barriere coralline sono scomparse, ritirandosi verso il margine settentrionale più freddo (Fase II). Ricordatevi il fenomeno di nord shift di cui vi ho parlato prima.
  • Infine, in risposta al continuo riscaldamento durante il PETM, anche le barriere coralline nelle zone più settentrionali sono scomparse (III).

Insomma, questo importante evento ebbe importanti conseguenze sulla biocenosi di 56 milioni di anni fa, impatti che causarono estinzioni totali o locali, ma anche nuove diversificazioni!

Bene, l’articolo finisce qui, spero che sia stato interessante e non troppo complicato o noioso, aspetto le vostre considerazioni nei commenti! Nel prossimo, vi parlerò finalmente delle emissioni, lo prometto.

Erika Heritier

Mi chiamo Erika e sono laureata in Scienze Naturali all'Università di Torino, mentre ora frequento la magistrale in Scienze dei Sistemi Naturali (che fantasia!) e mi diverto a scrivere. Cosa vorrei fare nella mia vita? Far conoscere la natura e le sue mille sfaccettature alle persone, studiose e non. Le scienze della natura sono interessanti, ricche di piccoli segreti e misteri da portare alla luce. Conoscere la natura significa anche rispettarla e migliorare il proprio rapporto con l'ambiente, in modo da cambiare, di conseguenza, la nostra società.

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