Premessa

Lo sviluppo della vita sul nostro Pianeta non è altro che un susseguirsi di comparse e scomparse (estinzioni) tra le diverse specie del regno animale e di quello vegetale. Il ritmo dei processi evolutivi è tuttavia molto variabile: lunghi periodi di stabilità si avvicendano a periodi relativamente brevi durante i quali il tasso evolutivo subisce una notevole accellerazione e le estinzioni si susseguono con un ritmo elevato. Talora queste estinzioni hanno coinvolto, in un tempo relativamente rapido (qualche milione di anni al massimo), una grandissima varietà di gruppi sull'intero Pianeta: in questi caso si tratta di "estinzioni di massa". Gli stratigrafi spesso fanno coincidere queste estinzioni di massa che corrispondono effettivamente a trasformazioni profonde della superficie della Terra con i limiti dei diversi periodi geologici.

Il limite tra l'era mesozoica e quella cenozoica, meglio conosciuto come limite Cretacico-Terziario (semplicemente limite K-T), coincide con una delle estinzioni di massa più spettacolari della storia del nostro Pianeta: 65 milioni di anni fa il 75% delle forme di vita sulla Terra scomparve. Il carattere spettacolare di questa estinzione di massa è dovuto alla natura di alcune delle sue vittime, i dinosauri, e deve la sua notorietà alla mole di studi che le sono stati dedicati e alla disparità delle ipotesi cui ha dato luogo.

Nel Cretacico le famiglie dei viventi erano 1260 e solo tra i dinosauri le specie catalogate sono circa 800. Da un punto di vista biologico, la fine del Cretacico non vede però solo la scomparsa di tutti i dinosauri ma anche quella di numerosi altri gruppi di organismi che avevano avuto un ruolo importante negli ecosistemi mesozoici. Si tratta, in particolare, delle ammoniti e delle belemniti (due gruppi importanti di cefalopodi), dei grandi rettili marini come i plesiosauri e i mosasauri, dei lamellibranchi, del gruppo delle rudiste che formavano barriere nei mari del Cretacico e degli pterosauri, rettili volanti che esistevano dal Triassico. Altri gruppi, senza scomparire del tutto, furono decimati: il plancton marino (ad eccezione delle dinoflagellate e delle diatomee) subì una riduzione notevole della sua diversità. Ciò vale anche per gli ecosistemi continentali: dopo la scomparsa della quasi totalità dei vertebrati terrestri di grandi dimensioni, ci vollero milioni di anni ai mammiferi - fortunati superstiti dell'estinzione di massa - per "produrre" forme di grandi dimensioni capaci di rioccupare alcune delle nicchie ecologiche lasciate libere dai dinosauri. La crisi biologica della fine del Cretacico segnò veramente la fine di un mondo.

Ma uno dei caratteri più vistosi delle estinzioni di massa del limite Cretacico-Terziario è la sua selettività: non tutti gruppi sono stati infatti colpiti con uguale intensità ed alcuni sembrano anche non aver affatto sofferto degli eventi di questo periodo. Tra i vertebrati, se scomparvero i dinosauri, la maggior parte degli altri rettili sopravvisse senza estinzioni di grande rilevanza; è il caso dei coccodrilli, delle tartarughe, delle lucertole e dei serpenti. Gli uccelli che ripeterono l'organizzazione interna dei dinosauri superarono senza perdite apprezzabili il difficile momento. Scomparvero varie famiglie di bivalvi, ma i brachiopodi, in declino da tempo, subirono poche perdite. In generale, le comunità animali che abitavano le acque dolci furono poco colpite. Per quanto riguarda i mammiferi, si osservano estinzioni importanti tra i marsupiali, ma non tra i placentari. Si potrebbero moltiplicare gli esempi di questa selettività notando che negli oceani le forme bentoniche (viventi cioè sui fondali) furono globalmente meno colpite rispetto alle forme planctoniche; o ancora, che scomparvero le ammoniti ma non i più antichi nautiloidei.

Anche le anomalie geochimiche riscontrate negli strati corrispondenti alla transizione Cretacico-Terziario hanno qualcosa da raccontare. Alcune di esse sono il riflesso di fenomeni biologici: così, la variazione dei rapporti tra gli isotopi del carbonio da una parte e dall'altra del limite K-T riflette la diminuizione della produttività organica degli oceani in seguito all'estinzione di massa. Altre anomalie sono state lo spunto per una quantità di speculazioni ed ipotesi ed hanno rilanciato il dibattito sull' estinzione della fine del Cretacico e, più in generale, sulle estinzioni di massa. E' questo il caso dell'arricchimento in metalli del gruppo del platino o "siderofili" e, in particolare, dell'arricchimento in iridio. L'iridio è relativamente poco abbondante nelle rocce della crosta terrestre. Concentrazioni più elevate di questo metallo si ritrovano nelle rocce che costituiscono il mantello e in alcuni tipi di meteoriti; la fonte principale di iridio sulla superficie della Terra appare comunque essere proprio il flusso continuo di materiale meteoritico di provenienza extraterrestre. In corrispondenza del limite K-T, oltre agli alti contenuti di iridio si ritrovano altri elementi indicativi di un impatto extraterrestre: 1) cristalli "stressati" di quarzo, la cui struttura cristallina mostra caratteristiche fratture microscopiche, 2) sferule vetrose (microtectiti) che derivano probabilmente da materiale fuso proiettato al momento della collisione e 3) sferule di sanidino (microcristiti) che si formano dalla condensazione rapida della nube di esplosione.

Cause ed effetto: ipotesi a confronto

Le ipotesi proposte per l'estinzione di massa del limite K-T sono numerosissime: esse vanno dal completamente ridicolo al relativamente plausibile.

Tra le ipotesi più plausibili ci sono quelle che attribuiscono la crisi biologica globale all'intensa attività vulcanica che ebbe luogo nel Deccan (India) al passaggio K-T o all' impatto sulla Terra di un asteroide del diametro di circa 10 km che avrebbe liberato un'energia pari a migliaia di bombe atomiche. La controversia principale riguarda la rapidità con cui si sarebbe consumato l'evento al limite K-T: da pochi decimi di secondo (impatto) a centinaia di migliaia di anni (vulcanesimo). Alcuni ricercatori sostengono perfino che l'estinzione di massa del limite K-T fu causata da variazioni climatiche provocate da fattori concomitanti (tra i quali il vulcanesimo e le variazioni del livello marino) in aggiunta all'impatto che risultò comunque essere il colpo di grazia per un ecosistema già sull'orlo del collasso.

L'ipotesi dell'impatto è stata presentata sotto forma di articolo nel 1980 da un'equipe dell'Università di Berkeley composta dal fisico Louis Alvarez, da suo figlio Walter, geologo, e dai geochimici Frank Asaro e Helen Michel, dopo la scoperta in diverse località - tra cui Gubbio, Furlo e Petriccio (Acqualagna) - di un arricchimento in iridio nel sottile livello di argilla che separa gli strati del Cretacico da quelli del Terziario. L'articolo dell'equipe di Berkeley rilanciò il dibattito sulle estinzioni di massa e ne fece una delle grandi controversie scientifiche degli ultimi decenni.

Le drammatiche conseguenze di un'intensa attività vulcanica e dell'impatto di un asteroide sarebbero molto simili. La prima sarebbe stata l'oscurità conseguente all'immissione nell'atmosfera di grandi quantità di polveri, sia come materiale sollevato dall'impatto, sia come cenere prodotta dai vulcani e dai vasti incendi che si sarebbero sviluppati in corrispondenza del limite K-T. L'onda d'urto che seguì l'impatto provocò un enorme tsunami, una gigantesca onda alta centinaia di metri che si abbatté sulle coste spingendosi all'interno per centinaia di chilometri e distruggendo tutto quanto incontrava sul suo cammino. L'oscurità avrebbe bloccato la fotosintesi interrompendo le catene alimentari. Questo disastro ambientale appare ben documentato dai resti fossili. Gli organismi di acqua dolce furono molto meno colpiti di quelli terrestri o marini forse perchè gli animali di acqua dolce non si nutrivano di piante vascolari (come fanno molti animali terricoli) o di plancton fotosintetico (una importante fonte alimentare per i vertebrati marini che fu distrutta alla fine del Cretacico). La vita sarebbe anche stata messa in difficoltà da piogge acide su vasta scala. Il calore di un grande impatto avrebbe innescato nell'atmosfera reazioni chimiche che, a loro volta, avrebbero prodotto acido nitrico. In alternativa eruzioni vulcaniche avrebbero emesso zolfo, con formazione nell'aria di acido solforico. Lo zolfo e la polvere in sospensione nell'aria avrebbero potuto far abbassare la temperatura media globale di alcuni gradi. Altri fattori tuttavia avrebbero contributo a un effetto opposto; l'anidride solforosa dei vulcani avrebbe reso acida la superficie dell'oceano, distruggendo le alghe che, in condizioni normali, assumono l'anidride carbonica dall'atmosfera e poi, alla morte, la trasferiscono sul fondo dell'oceano; anche le acque dell'oceano avrebbero disciolto i sedimenti carbonatici del fondo, liberando l'anidride carbonica in essi intrappolata. Nel complesso i livelli atmosferici di anidride carbonica sarebbero cresciuti rapidamente fino a circa otto volte la concentrazione attuale provocando un innnalzamento della temperatura di alcuni gradi. Non è chiara l'interazione tra il raffreddamento dovuto alle polveri e il riscaldamento da anidride carbonica (fenomeni che possono avvenire su scale di tempo ampiamente differenti), ma i cambiamenti climatici risultanti devono probabilmente essere stati particolarmente traumatici per l'ecosistema globale. Entrambe le ipotesi - asteroide o vulcanesimo - implicano analoghi effetti di raffreddamento ("inverno nucleare") e di successivo riscaldamento ("effetto serra"). L'ipotesi dell'impatto ha conosciuto diverse varianti: da quella che sostiene che gli oceani sarebbero stati avvelenati dalle sostanze tossiche prodotte al momento dell'impatto a quella che, piuttosto che ad unico evento, pensa ad una "pioggia di comete" che avrebbero urtato in successione la Terra provocando, intorno al limite K-T, estinzioni estese nel tempo.

Il vivace dibattito tra i sostenitori dell'impatto e del vulcanesimo continua tuttora, in particolare con l'accanita opposizione degli studiosi che fanno parte della frazione conservatrice della comunità paleontologica. L'ipotesi dell'asteroide sembra comunque avere oggi un maggior numero di sostenitori soprattutto dopo il ritrovamento nell'area compresa tra la penisola dello Yucatan e il Golfo del Messico del cratere Chixulub, datato proprio 65 milioni di anni e avente oltre 200 chilometri di diametro. Questo cratere - la "pistola fumante" come qualcuno l'ha definita - rappresenterebbe la prova più evidente dell'impatto avvenuto alla fine del Cretacico.

I Foraminiferi e la crisi biologica del limite K-T

la crisi biologica del limite K-T interessa non solo i grandi vertebrati ma anche gli organismi microscopici come i foraminiferi. La quasi totalità dei globotruncanidi e dei rugoglobigerinidi, tipici grandi foraminiferi (dimensioni medie 0.5 mm) della fine del Cretacico non sopravvive alla catastrofe e viene sostituita dagli eoglobigerinidi, piccole forme (dimensioni medie 0.1 mm) tipiche del Terziario. L'argilla arricchita in iridio contiene solo rari foraminiferi bentonici (dimensioni medie 0,3 mm). La maggior parte delle specie di foraminiferi bentonici supera il limite K-T senza particolari problemi; addirittura alcune di esse prolificano in corrispondenza di esso.

NOTA
In COCCIONI et al. vengono indicate come località di affioramento di Scaglia Rossa comprendente il limite Cretacico-Terziario (K-T) la sponda destra del F. Candigliano in loc. Petriccio (Acqualagna e Cagli) e il M. Pietralata presso la Chiesa di Pietralata (Acqualagna).