Riassunto:
Uno studio collaborativo internazionale durato circa 20 anni ha dimostrato che la velocità di accumulo dei sedimenti sul fondale marino è il fattore più importante nel determinare se resti biologici di età diverse si mescoleranno nello stesso strato fossile. I ricercatori ritengono che questa scoperta aiuterà i paleontologi a determinare con maggiore precisione l’intervallo di tempo rappresentato da un gruppo fossile e a migliorare la capacità di ricostruire gli antichi ecosistemi.
I fossili presenti nello stesso strato di sedimenti marini spesso sembrano provenire dalla stessa antica comunità, ma in realtà gli organismi conservati uno accanto all'altro possono trovarsi a distanza di centinaia o addirittura migliaia di anni. Questo fenomeno di mescolamento di resti di età diverse nello stesso strato è chiamato "media temporale".
La media temporale si verifica solitamente sul fondale marino dove l'attività biologica è forte. Vongole, gamberetti, stelle marine, dollari della sabbia, lumache, vermi e altri animali scavano costantemente canali nel sedimento, disturbando il fondale marino e spostando ripetutamente conchiglie e altri resti scheletrici. Quando i sedimenti alla fine seppellirono e preservarono questi resti, i resti di organismi di generazioni diverse potrebbero essere concentrati nello stesso strato fossile.
Ci sono anche vari fattori che influenzano questa mescolanza durante la formazione dei fossili. La possibilità di preservare i resti biologici dipende dalla robustezza della loro struttura e dalla possibilità di seppellirli nel tempo. La maggior parte degli organismi decade o viene mangiata dagli spazzini prima di fossilizzarsi, quindi la documentazione fossile vivente è costituita principalmente da tessuti duri come conchiglie e ossa. Anche la produttività biologica ha un impatto, perché quanti più organismi vivevano in un’area in passato, tanti più resti erano in grado di formarsi e lasciare fossili.
Tuttavia, i ricercatori sospettano da tempo che la velocità con cui si accumulano i sedimenti possa essere la chiave per controllare il grado di media temporale. I sedimenti si accumulano rapidamente in ambienti come i delta, quindi i resti possono essere sepolti rapidamente e i resti di età diverse hanno meno probabilità di mescolarsi insieme. Nelle aree in cui la sedimentazione è lenta, i resti di periodi diversi possono continuare ad accumularsi e alla fine vengono conservati insieme.
Per testare il ruolo relativo di questi fattori, gruppi di ricerca provenienti da Australia, Austria, Bahamas, Brasile, Germania, Italia, Slovacchia e Stati Uniti hanno messo insieme i rispettivi risultati di ricerca completati negli ultimi 20 anni circa e hanno analizzato più di 7.500 fossili raccolti da diversi ambienti marini in tutto il mondo. I campioni coprono aree che vanno dalle coste marine poco profonde ai bordi della piattaforma continentale e sono datati utilizzando metodi come la datazione al radiocarbonio.
Il gruppo di ricerca si è concentrato sull'uso della tecnologia di datazione al radiocarbonio. Il carbonio-14 decade a un ritmo relativamente costante nel tempo, con un tempo di dimezzamento di circa 5.730 anni, quindi l'età può essere stimata misurando la quantità di carbonio-14 rimanente in un campione. Poiché il carbonio-14 diventa troppo basso per essere rilevato in modo affidabile nel tempo, questo metodo è adatto principalmente per i reperti fossili più recenti che hanno meno di 55.000 anni circa.
I ricercatori hanno utilizzato anche il metodo di datazione con racemizzazione degli aminoacidi. Questo metodo utilizza la caratteristica che il rapporto tra le diverse forme di aminoacidi cambia regolarmente nel tempo per stimare l'età del campione. In passato, a causa dell’elevato costo della datazione al radiocarbonio e agli amminoacidi, un singolo gruppo di ricerca poteva spesso esaminare solo poche dozzine di campioni, mentre l’analisi dei fenomeni mediati nel tempo avrebbe richiesto migliaia di fossili. Questa integrazione dei dati su larga scala è stata resa possibile dalla condivisione dei costi di più laboratori, dai progressi nella tecnologia di datazione e dalla riduzione dei requisiti di campione.
Dopo aver ottenuto i dati sull'età dei fossili, il team di ricerca ha creato diverse serie di modelli di simulazione per regolare la bioturbazione causata dagli animali che scavano tane, il tasso di accumulo di sedimenti e il grado di danno ai resti, quindi ha confrontato la distribuzione dell'età simulata con la distribuzione dell'età dei fossili effettivamente misurata. I risultati mostrano che il tasso di sedimentazione ha l’impatto più evidente sul grado di mescolamento delle ere fossili, superando di gran lunga altri fattori.
I ricercatori affermano che è possibile stimare da quanto tempo un gruppo fossile è stato registrato purché il tasso di accumulo dei sedimenti possa essere dedotto dai contesti geologici e ambientali. Più veloce è la sedimentazione, più facile sarà seppellire conchiglie o ossa prima che i resti di generazioni diverse si mescolino. Quanto più lenta è la sedimentazione, tanto più lungo è il lasso di tempo tipicamente compresso dagli strati fossili.
Il set di dati creato da questo studio potrebbe essere una delle più grandi raccolte di dati sulla datazione del carbonio fossile attualmente disponibili. Il gruppo di ricerca ha affermato che i dati potranno essere utilizzati anche per studiare in futuro altre manifestazioni di fenomeni mediati nel tempo e relativi processi geologici e biologici. Se lo stesso modello si applica agli ambienti sedimentari marini più antichi e più profondi, gli scienziati potrebbero essere in grado di estendere questa conclusione ai reperti fossili ben prima che il carbonio-14 sia misurabile.
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