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Andrea Baucon, corso di paleontologia - lezione 9 - paleoecologia 6 (forma e funzione)
- 1. Lezione 9 parte 2 Paleoecologia 6: forma e funzione Come ricostruire la funzione delle strutture fossili? Licenza Creative Commons: Attribuzione - Non commerciale - Condividi allo stesso modo Andrea Baucon – Corso di Paleontologia (v. 1.0) www.tracemaker.com
- 2. A cosa serviva il tridente di Walliserops?
- 4. Perché alcuni brachiopodi e bivalvi assomigliavano a coralli?
- 5. Quanto bene volavano gli pterosauri?
- 6. Perché le tigri dai denti a sciabola avevano quelle zanne massicce?
- 7. Perché si può capire la funzione dalla forma? Adattamenti Gli organismi possiedono adattamenti che servono nel contesto di selezione naturale e selezione sessuale Un adattamento è un tratto (es. denti acuminati) che aumenta le probabilità di un organismo di sopravvivere e riprodursi Gli adattamenti non sono sempre ottimali, e non tutte le caratteristiche di un animale sono adattamenti L’evoluzione favorisce i tratti funzionali: la forma è dunque legata alla funzione
- 8. Forma e funzione La forma di qualsiasi organismo deriva dall’evoluzione: Le ali sono adattate per il volo Il becco del colibrì è adattato per nutrirsi del nettare in un fiore La coda del pavone è adattata ad attrarre una compagna Le corna del cervo servono ad impressionare le femmine Selezione naturale Selezione sessuale
- 11. Habitat e nicchia Habitat: ‘egli abita’, è il luogo dove abita un organismo; il luogo fisico dove un organismo vive E’ paragonabile all’indirizzo di un organismo
- 12. Nicchia Nicchia: il ruolo degli organismi nell’ecosistema E’ paragonabile alla professione di un organismo; esprime tutte le possibili interazioni di un organismo con l’ambiente
- 14. Nicchia hutchinsoniana Il termine ‘nicchia’ può essere usato anche in funzione dei parametri ambientali E’ il caso della nicchia Hutchinsoniana (l’ipervolume delimitato dai parametri ambientali in cui un organismo vive)
- 15. Come capire la funzione? Ci sono tre approcci per capire la funzione dei fossili: 1. Analoghi moderni (modern analogs) 2. Modellazione biomeccanica (biomechanical modeling) 3. Contesto (circumstantial evidence) Il primo passo dell’analisi funzionale è considerare la morfologia del fossile
- 17. Analoghi: fossili di ‘gruppi moderni’ Dopo aver capito la forma di un fossile, il passo successivo è trovare un analogo moderno Questo è facile se il fossile appartiene ad un gruppo moderno
- 18. Cosa fare per un dinosauro? Scegliere il coccodrillo come analogo moderno? Oppure un uccello?
- 19. Analoghi filogenetici: Cosa fare per un dinosauro? In termini filogenetici è sbagliato comparare i dinosauri esclusivamente con i coccodrilli o gli uccelli Entrambi hanno le loro storie evolutive e non si garantisce che i loro caratteri, presi singolarmente, fossero presenti anche nei dinosauri Tuttavia, se sia i coccodrilli che gli uccelli condividono un tratto, allora quasi sicuramente anche i dinosauri lo avevano (extant phylogenetic bracket)
- 20. Hesperornis aveva le piume? Allo stesso modo, se i dinosauri e gli uccelli condividono alcuni muscoli, probabilmente ce li avevano anche i dinosauri
- 21. Analoghi funzionali I dinosauri erano diversi in dimensioni e forma rispetto a coccodrilli e uccelli Gli elefanti, anche se non strettamente imparentati con i dinosauri, hanno una forma simile
- 22. Analoghi con strumenti umani Anche l’analogia con strumenti umani può aiutare a capire la funzione (le strutture degli organismi sono modellate dall’evoluzione)
- 23. Qual è il punto di usare analoghi moderni? La comparazione con analoghi moderni (filogenetici o funzionali) serve a comprendere regole generali ed è lo strumento più importante a disposizione del morfologo funzionale
- 24. Un’idea collegata: Uniformismo tassonomico L’uniformismo tassonomico è un principio che viene utilizzato per ricostruire i paleoambienti L’idea è che lo stesso taxon nel corso della sua esistenza ha popolato gli stessi habitat mantenendo lo stesso ruolo
- 25. Uniformismo tassonomico e morfologia funzionale L’applicazione del concetto di uniformismo tassonomico richiede cautela: più si scende nel tempo geologico, più le relazioni di parentela con le faune attuali possono diventare lontane, e l’applicazione dell’uniformismo tassonomico diviene poco significativo Affermazione: «Il bivalve Donax dell’Eocene ha popolato gli stessi habitat dei Donax attuali» Questo equivale ad affermare che il genere Donax dell’Eocene, avendo le stesse caratteristiche morfofunzionali registrate sulla conchiglia, deve aver popolato gli stessi habitat
- 27. Analisi biomeccanica I principi della biomeccanica servono ad interpretare le strutture biologiche fossili
- 28. La mascella dei dinosauri La mascella dei vertebrati può essere considerata come una leva: il morso è più forte vicino al fulcro
- 29. Modello degli elementi finiti (finite element analysis) Il cranio del tirannosauro (a) viene convertito in una griglia di elementi più piccoli (b) e poi vengono applicate le forze (c: colore chiaro = stress maggiori). Questo permette di capire la massima forza del morso possibile prima che la struttura del cranio ceda
- 30. Analisi dei morfospazi Nell’analisi dei morfospazi (morphospace analysis), si comparano le forme teoricamente possibili e quelle effettivamente presenti in natura.
- 33. 3. CONTESTO
- 34. Contesto Indizi sullo stile di vita di un antico animale o pianta possono venire da: • Le rocce (contesto sedimentologico) ci dicono l’ambiente • I resti fossili associati (contesto paleontologico) ci danno informazione sulla catena alimentare, o sulle interazioni ecologiche • Gli icnofossili (contesto paleontologico: icnologico) ci informano sul comportamento
- 35. Interazioni ecologiche: parassitismo Per ciascun organismo coinvolto in un’interazione ecologica, questa può portare un vantaggio (interazione positiva: +), uno svantaggio (negativa: -) o nessuno dei due (neutrale: 0). Le principali interazioni ecologiche sono: • Relazioni di simbiosi: commensalismo (+,0), mutualismo (+,+) • Relazioni antagonistiche: antibiosi (-,0), sfruttamento (0, +), competizione (0,0). Lo sfruttamento è suddiviso in predazione (l’interazione dura il tempo dell’uccisione) e parassitismo (l’interazione dura il maggior tempo possibile)
- 36. Interazioni ecologiche: predazione Protoceratops e Velociraptor (Cretaceo, 74 milioni di anni)
- 37. Interazioni ecologiche: parassitismo Zecca e piume di dinosauro (Cretaceo, 99 milioni di anni)
- 38. Zecca su dinosauro (scansione CT; lunghezza circa 3.9 mm)
- 39. Il brachiopode Nisusia ‘prende un passaggio’ da Wiwaxia (Cambriano medio, 508 milioni di anni fa) Interazioni ecologiche: commensalismo
- 40. Il brachiopode Nisusia ‘prende un passaggio’ da Wiwaxia (Cambriano medio, 508 milioni di anni fa) Interazioni ecologiche: commensalismo Vantaggi per il brachiopode: Maggior accesso al cibo (correnti generate dal movimento di Wiwaxia), evitamento di acque torbide, possibile protezione da predatori (Wiwaxia era abbastanza grande da essere un deterrente per I predatori) Vantaggi per Wiwaxia: nessuno
- 41. Analisi paleoecologica: l’esempio del tirannosauro Le rocce in cui viveva ci diceva che viveva in un ambiente caldo e vegetato I fossili associati includono ossa di erbivori con tracce di morsi: posizione del tirannosauro nella catena alimentare Le impronte ci dicono che si muoveva, ma non così velocemente; un coprolite, contenente ossa di dinosauro ornitischio, ci dice che il morso era così forte da spezzare le ossa e che il transito del cibo nello stomaco era veloce (al contrario, i coccodrilli moderni dissolvono le ossa durante la digestione) I denti sono acuminati: carnivoro
- 42. Fonti