Analisi paleontologiche

Materie:Appunti
Categoria:Biologia
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Testo

Analisi paleontologiche
Scopo della prova
Valutare, mediante un’analisi ed una descrizione, l’utilità del carattere denti laterali al fine di formulare un’ipotesi interpretativa dell’evoluzione nella famiglia degli equidi.
Materiale usato
- fogli di carta millimetrata;
- una matita.
Descrizione
La paleontologia è una scienza che, attraverso i reperti fossili, studia la vita del passato: come si sono evoluti gli organismi e con quali rapporti reciproci e in quali ambienti sono vissuti. Il primo compito, assai delicato, del paleontologo è la rimozione dei reperti dallo strato di roccia che li contiene. Dopo averli puliti e preparati, passa ad una descrizione nella cui fase i reperti vengono sottoposti a misurazioni esatte.
Una storia ben documentata nei reperti fossili è quella dei cavalli. Nell’Eocene inferiore (all’inizio del periodo Terziario) la stirpe dei cavalli era rappresentata da Hyracotherium, detto anche “cavallo dell’alba”. Nelle rocce dell’Eocene medio e superiore sono stati ritrovati numerosi reperti fossili di questa famiglia, così come anche nelle rocce dell’epoca successiva, il Cenozoico. Gli starti dell’Oligocene contengono fossili di cavalli ancora più grossi. I paleontologi, considerando numerose caratteristiche strutturali, hanno classificato i reperti fossili di questi animali in 17 generi e si pensa che questi cavalli siano stati gli antenati diretti del genere Equus, che comprende tutti i cavalli moderni.
In questa esperienza verrà considerato un solo carattere dei tanti utilizzabili: quello dei denti. Nei cavalli i denti per la macinazione, tre premolari e tre molari per ogni semiarcata, sono collocati nella parte posteriore della bocca ed uno spazio privo di denti li separa dai denti anteriori. Questo è osservabile nella figura sottostante:

La lunghezza complessiva dei denti per la macinazione è stata misurata in numerosi fossili equidi: i valori medi ottenuti sono stati poi riportati nella tabella sottostante.

Genere
Epoca
Lunghezza
cm
1
Hyracotherium
Eocene inferiore
4,3
2
Orohippus
Eocene medio
4,3
3
Epihippus
Eocene superiore
4,7
4
Mesohippus
Oligocene inferiore
7,2
Oligocene medio
7,3
5
Miohippus
Oligocene superiore
8,4
Miocene inferiore
8,3
6
Parahippus
Miocene inferiore
10,0
7
Anchitherium
Miocene inferiore
11,3
8
Archaeohippus
Miocene medio
6,5
9
Merychippus
Miocene medio
10,2
Miocene superiore
12,5
Procedimento
I dati presenti nella tabella sono stati riportati in un grafico indicando in ascissa il periodo in cui ciascun genere è vissuto ed in ordinata la lunghezza dei denti laterali. Al fianco di ogni punto così individuato è stato riportato il numero del genere che esso rappresenta. Questo grafico suggerisce l’esistenza di alcune correlazioni.
Dalla congiunzione dei punti relativi ai primi cinque generi individuati (numeri da 1 a 5), la tendenza evolutiva della lunghezza dei denti laterali nell’Eocene e nell’Oligocene, è in aumento. Un crescita, però, non costante in quanto fino alla fine dell’Eocene esso è di pochi millimetri mentre tra l’Eocene superiore e l’Oligocene si assiste ad una brusca variazione di 2,5 cm. Un altro cambiamento considerevole della lunghezza, invece, si ha tra l’Oligocene medio e quello superiore (di 1,1 cm).
Fino al Pliocene inferiore (genere 11) si nota una continua crescita che si fa più rilevante tra il Miocene inferiore ed il Pliocene inferiore, la quale risulta essere di 7,3 cm. Nel genere Pliohippus (genere 12) avviene una diminuzione della lunghezza considerevole (6 cm) per poi osservare una crescita di un solo millimetro. Nei due generi successivi (Nannippus e Calippus) avviene un’ulteriore diminuzione in cm che raggiunge il culmine nel Pliocene inferiore (genere 14) dove i denti laterali raggiungono una lunghezza di 9,3 cm. Nel Neohipparian si passa da 9,3 cm a 13,1 cm, si osserva quindi un aumento abbastanza rilevante. Nel genere successivo, invece, la lunghezza diminuisce ulteriormente per stabilizzarsi ad un valore di 11,8 cm. Nell’ Equus i denti laterali si allungano di ben 7 cm nel Pliocene superiore per poi, nel Pleistocene, diminuire di circa un cm.
Per questa continua variazione di lunghezza non è possibile tracciare un’unica linea retta che comprenda tutti i generi sopra elencati. I dati, difatti, non sono uniformi e si va da una variazione irrilevante di pochi millimetri ad una variazione considerevole di 7,3 cm. Essi, però, possono venire congiunti con un’unica linea spezzata.
Per verificare se i dati sulla lunghezza dei denti laterali sono in accordo con altre relazioni tra i differenti generi di equidi si possono mettere in collegamento, tramite diverse linee, punti diversi per ottenere delle diramazioni utili per capire queste relazioni.
Se si congiungono i generi 5,6,9,12 e17 si nota una certa linearità, anche se non perfetta, tra questi generi. Possono essere così messi tutti quanti su una stessa linea.
Quindi:
Miohippus(5) ----> Parahippus(6)-----> Merychippus(9)-----> Pliohippus(12)-----> Equus(17)
Il genere 8, invece, può venire considerato solamente come una diramazione del 5 mentre il genere 7 (anch’esso diramazione del 5) può venire collegato linearmente ai generi 7, 10 (anche se lievemente spostato) e 11. Rappresentandolo schematicamente:
Anchitherium (7) -------> Hypohippus (10) -------> Megahippus (11)
Miohippus(5)
Archaeohippus (8)
I punti restanti, invece, non sono collegabili tra loro essendo tutti diramazioni singole del genere 9.
Discussione
1. Le deduzioni ricavate dalla lunghezza dei denti laterali sono in accordo con le relazioni tra i generi indicate in figura 2 o sono in contraddizione con esse?
Le deduzioni ricavate dalla lunghezza dei denti laterali sono in pieno accordo con le relazioni tra i generi indicate in figura 2 (allegata nell’ultima pagina). Si nota difatti che ad un aumentare della lunghezza c’è un aumento anche delle dimensioni del cavallo. Per esempio in Merychippus(9) le dimensioni sono minori rispetto a Equus (17) e così vale anche per la lunghezza dei denti laterali. Un altro metodo, dunque, per classificare gli equidi è quello della variazione delle dimensioni corporee.
2. Qual è la variazione media, per milione di anni, della lunghezza dei denti laterali al passare dal Hyracotherium (genere 1) al Miohippus (genere 5)?

Tra l’ Hyracotherium (genere 1) e il Miohippus (genere 5) trascorrono 33 milioni di anni. La variazione media può essere calcolata con il seguente procedimento:
(valore finale-valore iniziale)/anni che trascorrono ---> variazione media per milione di anni
In questo caso:
(8,3 cm – 4,3 cm)/ 33 milioni di anni = 4,0 cm/33 m.d.a. = 0,12 cm per milione di anni
3. Qual è la variazione media, per milioni di anni, nel passare da Miohippus al Megahippus (genere 11)?
Lo stesso discorso può venire fatto nel passare dal Miohippus al Megahippus. Durante questo passaggio trascorrono 12 anni. Con lo stesso procedimento si ottiene che:
(21,5 cm – 8,3 cm)/ 12 milioni di anni = 13,2 cm/12 m.d.a. = 1,1 cm per milione di anni
4. E dal Miohippus all’Equus (genere 17) ?
Dal Miohippus all’ Equus passano 23 milioni di anni. Si ha così che:
(17,6 – 8,3)/ 23 milioni di anni = 9,3 cm/23 m.d.a. = 0,4 cm per milione di anni
5. A partire da questi dati, quale generalizzazione può essere tratta circa la velocità di variazione nella evoluzione degli Equidi?
A partire da questi dati, circa la velocità di variazione nella evoluzione degli Equidi si può dire che è massima nel passaggio da Miohippus e Megahippus e minima da Hyracotherium a Miohippus. Si ha dunque un vertiginoso aumento per poi passare ad una diminuzione nel passaggio ad Equus.
6. Quale indicazione è possibile ricavare sulla possibilità che la direzione dei cambiamenti evolutivi possa essere invertita?
La direzione dei cambiamenti evolutivi può essere invertita, si può tornare da Equus a Hyracotherium, soltanto se si operano delle modificazioni ambientali tali da avvantaggiare il primo genere. Difatti mentre nel periodo di Hyracotherium gran parte del terreno era paludoso e la vegetazione dominante era rappresentata da foglie, nel Miocene cominciò a diffondersi una vegetazione erbosa inadatta per questo tipo di genere. Se si tornerà ad un terreno con le caratteristiche preesistenti si assisterà ad un ritorno di Hyracotherium.
7. Quale indicazione si può avere dalla figura 2 sulla tendenza evolutiva delle dimensioni corporee, nel passaggio dall’Hyracotherium all’Equus?
Negli ultimi 60 milioni di anni il piccolo Hyracotherium e le forme affini vennero sostituite gradualmente da membri del genere Equus, caratterizzati da dimensioni maggiori. Dalla figura 2 si può notare il progressivo aumento di queste dimensioni. Hyracotherium era probabilmente veloce quanto un cavallo moderno ma la sua struttura del piede e della zampa (formata da quattro dita) non avrebbero consentito a questo genere di sfuggire ai predatori se fosse stato di dimensioni maggiori. Con progressivo scomparire delle dita e con l’avvento definitivo degli zoccoli le dimensioni del cavallo sono aumentate considerevolmente.
8. Quanti anni sono trascorsi dalla presenza del genere Hyracotherium alla comparsa del genere Equus ?
Tra la presenza del genere Hyracotherium e la comparsa del genere Equus sono trascorsi 56 milioni di anni.
9. Se i cavalli raggiungono la capacità riproduttiva a 5 anni, quante generazioni di cavalli sono intercorse tra Hyracotherium ed Equus?
Se la capacità riproduttiva dei cavalli viene raggiunta a 5 anni le generazioni intercorse tra questi due generi sono:
56.000.000 anni/ (5 anni/ generazione) 11.200.000 generazioni
In 56 milioni di anni si sono così prodotte 11 milioni e 200 mila generazioni di cavalli.
10. Che significato ha la risposta data al punto 9 circa la velocità dell’evoluzione?
Da questo dato si può considerare la velocità dell’evoluzione. E’ da considerare che in ogni determinato periodo coesistettero molte specie differenti di cavalli e soltanto alcune sopravvissero. Il dato ottenuto non è ,così, da prendere alla lettera in quanto non si sa la cifra dei cavalli sopravvissuti e quelli non. Comunque un numero così elevato di generazione comporta sicuramente una maggiore variabilità tra le specie. Per effetto della selezione naturale, con il tempo, si produrrà una più rapida evoluzione.

Tognon Matteo Udine, 21/12/2000
5^Ast

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