Evoluzione

Scala Naturae

Uomo

Gli organismi più semplici occupano lo scalino più basso, l’uomo quello più alto e tutti gli altri organismi si trovano in una posizione intermedia.

Batteri

Primo grande biologo della storia.

Tutti gli esseri viventi possono essere disposti in una scala gerarchica, cioè ordinata per complessità crescente, detta Scala Naturae «scala della natura».

Aristotele (384 a.C.- 322 a.C.)

Aristotele pensava che gli organismi fossero sempre esistiti ma non fa riferimenti alla loro origine.

Potenziale riproduttivo

Se non ci fossero ostacoli all’ambiente in cui vivono, gli individui di ogni specie vivente aumenterebbero rapidamente di numero.

La variabilità è esistente nelle popolazioni di individui che appartengono alla stessa specie. Secondo Darwin le variazioni presenti tra questi individui sono dovute solo al caso e non sono dunque prodotte né dall’ambiente né dalla volontà degli organismi stessi. In sé, le variazioni non hanno né scopo né direzione, ma possono essere più o meno utili a un individuo per la sua sopravvivenza e la sua riproduzione. Alcune di queste variazioni sono ereditabili e quindi trasmissibili di generazione in generazione.

Variabilità e ereditabilità

La competizione è la concorrenza tra individui della stessa specie (competizione intraspecifica) o di specie differenti (competizione interspecifica) viventi nella stessa area per la conquista di una risorsa (cibo, territorio, luce ecc.). Poiché le risorse di un ecosistema sono limitate, la competizione diventa un fattore fondamentale per mantenere l'equilibrio tra le popolazioni.

Intraspecifica

Interspecifica

Competizione

Nella competizione intraspecifica gli individui di una stessa specie competono tra loro perché hanno le stesse esigenze e gli stessi adattamenti. Può essere: competizione di lotta per la scelta del partner o per il territorio o per stabilire gerarchie di dominanza...

La competizione interspecifica si verifica quando le diverse specie hanno esigenze simili o quanto più aumenta la densità delle popolazioni vicine. Due o più specie combattono direttamente per soddisfare le loro esigenze o si concentrano in una specifica parte dell'habitat e ne utilizzano le risorse in modo esclusivo, evitando così la competizione.

Selezione naturale

La selezione naturale è associata al concetto di adattamento: dalla lotta per l’esistenza escono vincenti gli individui con qualche caratteristica vantaggiosa. Alcune variazioni, che Darwin definì «favorevoli», consentono agli individui di generare più discendenti di altri e tendono a diventare sempre più frequenti da una generazione all’altra.

La selezione è un meccanismo chiave dell'evoluzione che permette, nell'ambito della diversità genetica delle popolazioni, di avere un progressivo (e cumulativo) aumento degli individui con caratteristiche ottimali per l'ambiente in cui vivono.

Darwin afferma che, dopo un periodo di tempo sufficientemente lungo, la selezione naturale, producendo dei cambiamenti nelle popolazione, può portare eventualmente alla formazione di nuove specie (speciazione).

Le nuove specie discendono quindi da specie preesistenti: perché le differenze ereditarie all’interno di una specie originaria possano dare origine a una nuova specie, è essenziale che la specie venga frazionata in diverse popolazioni isolate tra loro. La più comune formula di isolamento è l’isolamento geografico, che si verifica quando, per esempio, le popolazioni di una stessa specie rimangono separate da barriere naturali (sollevamento di montagne, isolamento di bracci di mare, fiumi …) che impediscono di incontrarsi e di riprodursi tra loro.

Speciazione

MINERALIZZAZIONE

Consiste nella sostituzione delle sostanze originali dell’organismo da parte di altre, ad opera dell’acqua circolante nel sedimento.

I minerali presenti in soluzione vanno a sostituire quelli presenti nell'organismo.

Le modalità di mineralizzazione sono: impregnazione, sostituzione o precipitazione.

Scienza che studia i fossili dimostrando che le specie attualmente presenti sulla Terra non erano presenti nel passato e che nel passato erano presenti specie ora estinte.

La paleontologia testimonia anche che nel tempo la complessità degli organismi è aumentata.

INCROSTAZIONE

Processo comune presso sorgenti, cascate e cavità carsiche: l’acqua circolante, ricca in bicarbonato di calcio, deposita sugli organismi (foglie, gusci ecc.) minutissimi cristalli di calcite, che costituiscono delle croste che riproducono la morfologia esterna.

Il termine fossile (dal latino fodĕre, scavare) indica qualsiasi resto di organismo animale o vegetale (fossile diretto) o di sue tracce (fossile indiretto), vissuto in epoche passate, giunto fino a noi grazie a processi detti di fossilizzazione e conservatosi all'interno delle rocce sedimentarie.

MUMMIFICAZIONE

È un processo che permette la conservazione di parti delicate, è caratterizzato dall’essiccamento (perdita dei liquidi) e avviene in ambienti secchi, caldi e ventilati come, per esempio, i deserti. Questo processo è favorito da microrganismi che, dopo l’essiccamento, determinano un indurimento dei tessuti molli.

Paleontologia

INGLOBAMENTO

Processo che avviene per mezzo di un elemento inglobante che racchiude l’organismo prima che abbia inizio la decomposizione; in questo modo si conservano anche i tessuti più delicati come i tessuti molli.

Le resine sono trasparenti e consentono spesso di vedere anche a occhio nudo gli organismi conservati al loro interno. Può avvenire anche nei tessuti gelati.

Processo di fossilizzazione in ambiente marino.

Processo di fossilizzazione in ambiente terrestre (molto raro).

CARBONIFICAZIONE

Processo molto diffuso nelle zone cinesi, australiane, indiane, africane, nordamericane e in parte europee coperte di vasti acquitrini, circondati da lussureggianti foreste la cui crescita era favorita da un clima caldo-umido di tipo tropicale. I resti di queste antiche foreste costituiscono la base degli accumuli di carbone fossile. Questo processo avviene sia in ambiente subaereo, dopo seppellimento, sia in ambiente subacqueo.

Strati sedimentari

IMPRONTE FOSSILI

Sono considerati tipi di fossilizzazione anche i modelli naturali interni ed esterni, le impronte del corpo, le piste... La formazione di modelli interni o esterni è riferito soprattutto a organismi provvisti di parti dure esterne (Bivalvi, Gasteropodi, Brachiopodi ecc.); il calco sarà tanto più fedele quanto sarà fine il sedimento che lo formerà.

Branca della biologia che studia somiglianze e differenze tra le strutture anatomiche delle diverse specie animali. Ricerca:

Anatomia comparata

Analogie: specie non imparentate che vivono nello stesso ambiente mostrano strutture simili nella morfologia esterna, ma di diversa origine anatomica, dovute quindi ad adattementi all'ambiente.

Omologie: in molte specie adattate ad ambienti diversi si osservano strutture morfologiche diverse, ma con una struttura di base simile derivante quindi da un antenato comune.

Organi rudimentali: Questi organi sono rappresentati da strutture che non hanno alcuna funzione ed appaiono come assolutamente accessori; essi risultano perfettamente omologhi con le stesse strutture ben sviluppate e funzionanti presenti in gruppi affini.

Ramo delle scienze biologiche che studia il processo di sviluppo d'un organismo dall'uovo, cioè la formazione dell'embrione.

Embriologia comparata

Gli stadi dello sviluppo embrionale dei vertebrati, ci si accorge che essi procedono seguendo un modello unico, a tal punto che se si confrontano tra loro embrioni non molto avanzati di un pesce, di un anfibio, di un rettile e di alcuni mammiferi, compreso l’ uomo, ci si accorge che sono sorprendentemente simili tra loro e un embrione precoce di anfibio è difficilmente distinguibile da un embrione precoce di mammifero.

La biologia molecolare è una disciplina che appartiene alle scienze della vita che studia gli esseri viventi a livello dei meccanismi molecolari alla base della loro fisiologia (studio scientifico delle funzioni vitali degli organismi), con particolare attenzione a quelli tra proteine ed acidi nucleici (DNA e RNA).

DNA e proteine: le basi biochimiche della vita (DNA, proteine ecc.) sono comuni a tutti gli esseri viventi. Le somiglianze e le differenze tra le proteine riflettono i rapporti di affinità tra le specie.

Biologia molecolare

Disciplina che studia la distribuzione delle forme viventi nelle varie regioni del globo.

Se la distribuzione geografica delle specie non fosse in qualche modo determinata dall’evoluzione dovremmo aspettarci di trovare una determinata specie ovunque essa possa adattarsi e sopravvivere. Invece...

Africa

America del Sud

Biogeografia

Aree diverse del nostro pianeta, che pure hanno condizioni climatiche simili, ospitano animali e piante diverse; le specie che si sono evolute in Africa non hanno potuto estendere la loro presenza in America a causa della barriera naturale costituita dall’Oceano Atlantico.

Regioni della Terra come l’Australia e la Nuova Zelanda, che sono state separate dal resto del mondo in epoca molto antica, presentano flora e fauna particolari.