Le cronache (parte 7)

L'esplosione di Cambrian

Nel Periodo Vendico di Deep Time, il clima del mondo cambiò ancora una volta e Rodinia iniziò a sentire i duri effetti del calore interno del pianeta mentre un graduale aumento della temperatura sotto il massiccio continente causava la crosta che si allungava, si allungava e si indeboliva. Di conseguenza, i centri di diffusione violenta si svilupparono sotto la massiccia lastra e iniziarono a lacerare lentamente Rodinia. Come parte di questo, il continente gigante ha iniziato a rompersi lungo una linea che ora corre approssimativamente da nord a sud. Così, in soli dieci milioni di anni, le acque dell'oceano sfociarono nella nuova spaccatura, e mentre l'enorme squarcio continuava a crescere, continuò a formare un vasto bacino.

Essendo situato all'interno della fascia equatoriale, tra la Siberia e il margine nord-occidentale del Gondwana, l'Oceano Pantalassico separava le Americhe e la Scandinavia dall'Antartide, dall'Australia e dal resto dell'emisfero orientale. Ciò ha comportato un aumento degli habitat favorevoli come i bordi della piattaforma continentale e corpi idrici poco profondi con una vasta gamma di profondità, temperature, substrati e salinità. Ciò ha fornito nuove nicchie e, con esse, nuove opportunità per gli organismi che vivevano in quel momento. Oltre a ciò, un'estinzione di massa della fauna ediacariana dal corpo morbido proprio prima di questo aveva anche iniziato ad aprire nuove nicchie ecologiche per forme di vita più complesse.

Questo periodo nella lunga preistoria terrestre vide la maggior parte dei continenti situati nell'emisfero meridionale, vicino all'equatore. Mentre ciò avveniva, il supercontinente di Pannotia, che si era evoluto dalla Rodinia, continuò a radunarsi in alcune regioni ma frammentato in masse continentali, come Gondwana, Laurentia e Baltica. Di questi, Laurentia si estendeva attraverso l'equatore, parzialmente sommerso dall'oceano Iapetus, con una Baltica e una Siberia per lo più sommerse che si avvicinavano da sud-est.

La suddetta frammentazione continentale separava le masse terrestri, creando barriere alla migrazione, isolando così le specie esistenti. Questa ridistribuzione dei continenti attraverso diverse zone climatiche ha poi portato a diversi percorsi di evoluzione. Quindi, le specie distintive iniziarono a svilupparsi in ogni nuovo continente e dopo la più dura era glaciale nella durata della vita di Gaia, le temperature aumentarono così tanto che il pianeta era in realtà molto più caldo di quanto non lo sia oggi.

Col passare del tempo, i fosforiti si accumulavano sempre di più, man mano che le dolomiti venivano gradualmente sostituite da calcari. Quindi, dopo che è stato raggiunto un livello critico di ossigenazione nei mari, l'universo è stato in grado di costruire grandi corpi animali senza che la diffusione dell'ossigeno diventasse un vincolo e la catena alimentare si è rapidamente diversificata. Come risultato di questi fattori, la pressione ad adattarsi alle interazioni sempre più competitive tra prede e prede ha amplificato in modo drammatico la risposta evolutiva di molte specie diverse. Pertanto, diversi organismi hanno mineralizzato una serie di nuove strutture come mezzo di protezione, respirazione e in alcuni casi anche per la manipolazione di oggetti.

Questo sviluppo elementale è apparso in diverse forme con una serie di funzioni, tra cui spicole molecolari, molluschi carbonati, brachiopodi fosfati, cuticole annelidi e carapace di artropodi. Queste caratteristiche ossee hanno comportato un'intera gamma di nuovi benefici, nonché una serie di svantaggi come la capacità degli organismi sedentari di filtrare il cibo dalle correnti d'acqua e, in modo più significativo, la capacità degli animali mobili di muoversi in modo più efficiente. I miglioramenti hanno anche protetto gli animali da diverse minacce, tra cui le radiazioni ultraviolette del Sole, il vento e la pioggia battenti in violenti temporali e, naturalmente, le bocche affamate di voraci predatori.

Per affrontare meglio questo tipo di cambiamenti, i primi animali con qualcosa che assomigliava a un occhio iniziarono a emergere verso la fine del Periodo Vendico. Questo meccanismo predominante di percezione è iniziato come un semplice punto sensibile alla luce sulla pelle di selezionate creature ancestrali. Quindi, nel corso di circa cento milioni di anni, gli occhi composti e quindi a camera singola aumentarono notevolmente di dimensioni, capacità di risoluzione e grado di sofisticazione ottica associato.

Cambiamenti specifici in questo disegno di base hanno creato una depressione nel cerotto sensibile alla luce, e questa fossa ha reso il rilevamento del movimento un po 'più preciso. Allo stesso tempo, l'apertura profonda si è gradualmente ridotta, quindi la luce è entrata attraverso un'apertura sempre più piccola. Col passare del tempo, il punto sensibile alla luce si è persino evoluto in uno strato di cellule e il pigmento nella parte posteriore dell'occhio, noto come retina. Quindi, oltre centinaia di migliaia di generazioni si è formata anche una lente nella parte anteriore dell'occhio. Questo è nato come un tessuto trasparente a doppio strato contenente quantità crescenti di liquido che gli hanno conferito la moderna curvatura convessa.

Successivamente, circa cinquecentocinquanta milioni di anni fa, la mutazione di alcuni geni ha funzionato per avviare un tremendo cambiamento morfologico nell'albero filogenetico della vita. Ciò ha consentito la rapida evoluzione e lo sviluppo di una vasta gamma di piani corporei in un arco di tempo relativamente breve. Come tale, il tasso di origine delle specie accelerato di un ordine di grandezza mentre la Terra subiva un aspetto relativamente rapido insieme a una diversificazione tremendamente ampia di organismi per un periodo di circa quaranta milioni di anni. Quindi, tutti i principali phyla sono nati in questo momento, inclusi anellidi, brachiopodi, artropodi, molluschi, cordati, spugne, cefalorhynch e ospiti di altre creature inimmaginabilmente strane che si nascondono nelle profondità oscure sottostanti.

Durante il periodo cambriano, il clima era generalmente caldo e umido e non c'erano terre continentali situate ai poli, quindi le correnti oceaniche potevano circolare liberamente. Poiché non vi era alcuna significativa formazione di ghiaccio, le temperature erano miti in tutto il mondo. Nel frattempo, si sono verificate trasgressioni globali, poiché mari poco profondi hanno invaso ripetutamente la terra, fornendo un habitat perfetto per il numero crescente di invertebrati marini che erano vivi in ​​quel momento. Quindi, la prima rete trofica veramente complessa si stabilì quando i carnivori iniziarono a nutrirsi di alimentatori di filtri e alimentatori di depositi che consumarono a loro volta i produttori primari.

Poco dopo, i cianobatteri calcificati e gli archeociti hanno iniziato a costruire barriere coralline. Il primo si sviluppava in colonie e poteva produrre strutture alte decine di piedi, mentre il secondo assomigliava a tazze densamente perforate. Alcuni di questi erano più cilindrici, alti fino a un metro e mezzo, mentre altri erano più simili a piastre che crescevano fino a venti pollici di diametro. Tuttavia, la stragrande maggioranza di queste spugne era più piccola di un pollice. Naturalmente, gran parte di questa architettura primitiva è stata progettata quasi esclusivamente dai cianobatteri calcificati, sebbene si basassero sugli archeociti per una fondazione.

Come parte di questo, c'erano molti animali come cefalopodi, brachiopodi, echinodermi, gasteropodi e artropodi che erano tutti presenti in varia abbondanza tra questi sistemi di barriera. In genere, questi spesso iniziavano con una fase di stabilizzazione quando una colonia crinoide costringeva il substrato a condensarsi in una singola struttura. Dopo la morte, gli scheletri crinoidi di più elementi di calcite si sono trasformati in una vasta area di substrato granuloso quando i prodotti chimici si sono rapidamente litificati.

In linea con questo, i crinoidi si ancorerebbero al fondo del mare e i loro scheletri disarticolati aiuterebbero a stabilizzare il substrato. Quindi, durante la fase di colonizzazione, il sistema di barriera corallina avrebbe continuato a formarsi da litistidi e soanitidi reciprocamente interconnessi sopra granuli crinoidi litificati. A quel punto, receptaculitidi a forma di palla, briozoi e coralli solitari hanno creato il quadro.

Man mano che la barriera corallina cresceva, la sua superficie iniziava a fornire un habitat sempre più adatto a diverse specie diverse, come quelle precedentemente menzionate. Durante la fase di diversificazione, i cianobatteri calcificati si uniscono alla comunità degli organismi superiori legando le strutture risultanti. Ciò ha innescato la fase di dominazione in cui i cianobatteri sopprimerebbero altri organismi. A quel punto, i tumuli furono tagliati da canali, sepolti da sedimenti, e quindi l'intero ciclo ricominciò da capo.

In questo modo, lo sviluppo delle barriere coralline in questo momento fu tremendamente significativo perché questi meravigliosi paesaggi marini divennero uno degli ecosistemi più vari e complessi del pianeta. Ciò è dovuto principalmente al fatto che questi luoghi maestosi erano in grado di supportare migliaia di specie diverse su pochi chilometri quadrati di terreno. Di conseguenza, le strutture completate non solo ospitavano una vasta gamma di organismi, ma impedivano anche ai concorrenti di distruggere una catena particolare nella complessa rete trofica, mantenendo così la ricca diversità.

Di questi organismi, gli alimentatori di filtri come cnidari e brachiopodi si aggrapperebbero alle coppe di archeocianantano o si sistemerebbero nelle cavità all'interno delle colonie cianobatteriche. Tuttavia, man mano che il clima diventava sempre più caldo, i cianobatteri alla fine superarono gli archeociti, quindi i sistemi di barriera corallina del primo sostituirono inevitabilmente quello del secondo. Insieme a questo, molti degli animali di questi tempi stavano iniziando a sviluppare anche nuove strategie di vita. Ciò includeva comportamenti utili come scavare in profondità nel sedimento per formare complesse tane ramificate. Contrariamente a questo, gli ioliti esistevano come organismi mobili che utilizzavano un paio di appendici simili a stampelle per orientare i loro gusci conici verso le più potenti correnti sottomarine al fine di ottenere l'accesso alle fonti alimentari più nutrienti che erano disponibili a loro in quel momento.

Di nuovo alla scala delle strutture geologiche, la Terra iniziò a subire una svolta continentale circa trenta milioni di anni dopo. Le terre emerse concentrate vicino ai poli portarono quindi a uno squilibrio globale che provocò uno spostamento di una forza centrifuga di massa in eccesso verso l'equatore. Durante questa danza continentale, la Siberia e l'Europa settentrionale furono unite nella grande isola di Baltica, la parte nordamericana di Laurentia andò dal Polo Sud a cavallo dell'equatore, il Nord Europa scivolò a sud e l'Africa orientale andò dai tropici al Polo Sud .

Ormai non c'erano piante terrestri, quindi la terra era ancora priva di vita diversa dai microrganismi. Al contrario, gli oceani si univano alla vita, ad esempio, uno dei primi animali veramente complessi ad emergere erano animali marini noti come trilobiti. Come tutti gli altri artropodi, questi organismi mancavano di scheletri interni, quindi indossavano le ossa all'esterno sotto forma di un esoscheletro corazzato. Questo resistente guscio copriva tutto il corpo ed era articolato per facilitare il movimento degli arti. Questo involucro organico era fatto di chitina, un materiale duro contenente cellulosa e ulteriormente rinforzato dalle proteine.

Per consentire il comportamento complesso richiesto da questi organismi, i trilobiti avevano una coppia di antenne multi-articolate che trasferivano i segnali a un organo recettore primitivo nella testa. Insieme a questo semplice sistema nervoso, ciascuno di questi artropodi primitivi aveva diverse coppie di appendici biforcute. Come risultato di queste caratteristiche, i trilobiti potevano strisciare lungo il fondo del mare usando i rami inferiori degli arti. Inoltre, i loro rami degli arti superiori erano costituiti da lunghi filamenti appiattiti che erano strettamente distanziati per formare fogli simili a ventagli che fungevano da branchie, aiutando la respirazione.

Poiché i trilobiti non avevano artigli o mascelle, dovevano trattenere e macinare la preda usando le robuste spine che coprivano il bordo inferiore delle articolazioni interne dei loro arti mobili. Queste articolazioni passavano il cibo tritato in bocca e questo processo incoraggiava la crescita, che richiedeva la liberazione dello scheletro esterno rigido. Questa muta ha lasciato i trilobiti non protetti e molto vulnerabili per brevi periodi durante la loro vita. In questa condizione, l'unica cosa che questi animali potevano fare per sopravvivere era semplicemente evitare i predatori. Per fare ciò dovevano essere in grado di individuarli prima che si notassero da soli.

Fortunatamente, i trilobiti vivevano nella penombra delle profondità acquose, il che significava che potevano vedere nell'oscurità quasi totale. Quindi, con questo vantaggio selettivo, i trilobiti hanno iniziato a diffondersi in tutto il mondo. In questo modo, sono diventati gli animali principali in molte delle comunità marine, sia in termini di abbondanza che di diversità. Pertanto, in pochissimo tempo, la lunghezza media di un trilobite adulto variava da meno di un pollice, fino a due piedi.

Tuttavia, come ci si aspetterebbe, i trilobiti erano nel menu per un certo numero di bestie affamate in questo momento, tra cui vermi cefalorhynch e anomalocarididi. Di questi, il primo avrebbe tenuto i carapace di queste creature in una proboscide spinosa flessibile e lentamente li avrebbe inghiottiti interi. Nel frattempo, questi erano individui molto più complessi. Gli anomalocarididi avevano teste enormi con un paio di occhi composti sulla superficie superiore e una bocca arrotondata completa di un paio di appendici spinose sottostanti, inclusi denti piatti e affilati all'interno.

I corpi di questi animali consistevano di alette laterali insieme a una coda a ventaglio con una piccola esca simile a un gambero, mentre una fila accoppiata di morbide appendici si univa alla superficie inferiore di un corpo che poteva raggiungere una lunghezza totale di circa tre piedi in media. In genere, questi abili cacciatori di agguati si nascondono spesso tra grandi spugne e alghe permettendo solo di vedere la coda. Quindi avrebbero colpito, prevalentemente dalla parte destra della preda. Questa asimmetria comportamentale è stata il risultato di un'elaborata complessità neurale simile a quella che si trova nei più grandi predatori più avanzati dei tempi moderni, il che mostra ulteriormente quanto rapidamente avvengono gli sviluppi nell'universo.

Tuttavia, a questo punto della grande catena dell'essere, una radiazione adattativa alla fine ha innescato la principale espansione dei cefalopodi. In effetti, due caratteristiche principali hanno assicurato il successo e la proliferazione di questi animali durante questo processo di diversificazione. Il primo emerse sotto forma di un guscio a camera che funzionava come una sorta di apparato idrostatico. Ciò ha fornito a diversi cefalopodi una galleggiabilità notevolmente efficace. Il secondo sviluppo evolutivo si presentò sotto forma di grandi occhi, che risultarono in un acuto senso della visione. Ciò ha permesso a queste creature di diventare cacciatori molto efficienti in un periodo di tempo relativamente breve.

Oltre a ciò, i molluschi iniziarono a possedere quello che è noto come un mantello. Questa piega nella parete del corpo rivestiva il guscio e secerneva il carbonato di calcio di cui era fatto. Il guscio è stato suddiviso per setti in più camere che i cefalopodi usavano per regolare la loro pressione interna. Ciò ha permesso loro di salire sulla superficie dell'acqua o di immergersi nelle sue profondità.

Nonostante questo tipo di sviluppi, gli ecosistemi presenti durante la prima parte dell'era paleozoica non erano così robusti come quelli delle epoche successive, a causa della mancanza di diversità. Quindi, la fine del Cambriano vide una serie di estinzioni di massa, di cui oltre l'ottanta per cento degli animali dal guscio duro non sopravvisse. Complessivamente, ci sono stati un certo numero di questi eventi di estinzione che hanno pesato su gran parte della fauna marina di questi tempi, come i brachiopodi e i conodonti. Di questi, c'erano tre distinti intervalli nella distribuzione della trilobite, ognuno dei quali era segnato da un'estinzione di massa correlata che era collegata ai cambiamenti climatici quando il Cambriano cedette il passo all'Ordoviciano ...