RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

Paleoambienti continentali pleistocenici ed olocenici: ricostruzioni multidisciplinari integrate

Università di riferimento

Università degli Studi di ROMA "La Sapienza" - SCIENZE DELLA TERRA - ROMA(RM)

Responsabile dell'Unità di ricerca

Mario BARBIERI

Descrizione

Questa unità di ricerca ha il compito di studiare le caratteristiche paleoecologiche dei resti fossili di siti e sezioni stratigrafiche, selezionati nel dominio continentale, con lo scopo di fornire dati ed interpretazioni sulle condizioni paleoecologiche e paleoclimatiche esistenti al momento della formazione del sedimento. Saranno utilizzate le tecniche dell'analisi di facies, della geochimica isotopica, della paleoecologia applicata ai macro e micromammiferi (analisi di struttura taxon-free delle comunità, cenogrammi, analisi di meso e microwears e bande di Schreger), analisi di ricchezza percentuale dei micromammiferi, l'analisi paleoecologica delle associazioni dei molluschi continentali. Allo stesso tempo, questa unità collaborerà, impegnando suoi ricercatori, con l'unità di Firenze per analizzare le facies delle successioni sedimentarie fossilifere, al fine di una corretta interpretazione dell'evoluzione spazio-temporale degli ambienti deposizionali. Collaborerà inoltre con l'Unità di Firenze alla definizione delle caratteristiche strutturali (gruppi trofici ed ecologici, rapporto preda/predatore) delle paleocomunità dei singoli giacimenti e verificherà l'attendibilità dei risultati ottenuti con i dati isotopici ricavati dai colleghi dell'unità di Parma sui campioni dei taxa congiuntamente esaminati.
Dato che nel caso degli isotopi, il fattore tempo può giocare un ruolo predominante alterando in modo anche sensibile il risultato delle analisi, i resti più idonei a testare l'affidabilità di studi isotopici sono indubbiamente i reperti fossili di età recente, che dovrebbero aver subito processi diagenetici limitati o nulli e per i quali, quindi, l'attendibilità del segnale isotopico risulta senz'altro massima.
Per tale motivo l'analisi integrata avrà come primo oggetto le faune del sito di Torre in Pietra, ampiamente descritto e studiato nel passato, per il quale si dispone di una successione stratigrafica relativamente lunga Pleistocene medio e superiore), di una cronologia certa, di livelli fossiliferi a flora e fauna (molluschi, macro- e micromammiferi), ma per il quale mancano studi avanzati di tipo paleoecologico e tafonomico. Verrà inoltre affrontato lo studio dettagliato di faune di successioni stratigrafiche significativamente lunghe dell'Italia centro-meridionale e caratterizzate da un'ottima documentazione paleontologica.
Sono state infatti selezionate alcune successioni stratigrafiche significative per contenuto in molluschi e mammiferi, esposizione ed accessibilità, caratteristiche di facies, età.
Per il Pleistocene inferiore sarà considerato il sito di Pietrafitta (Perugia), dove affiora una successione lignitifera e contenente ricche faune a molluschi e mammiferi, peraltro già nota per gli studi pollinici; per il Pleistocene medio si opta per una successione lacustre di notevole spessore ed ampiamente diffusa nel bacino del Mèrcure (Basilicata), prevalentemente carbonatica, ricca in molluschi acquatici e vertebrati, con evidente presenza di varve, di età medio-pleistocenica. Per l'Olocene sarà preso in considerazione il sito di Sesto Fiorentino. Il controllo incrociato tra i risultati del segnale isotopico e dati derivanti da diversi approcci metodologici, permetterà di confermare la validità del metodo anche nel caso di depositi significativamente più antichi, o di individuare cause e limiti nel caso in cui i dati non siano perfettamente congruenti. Si ribadisce inoltre che per una corretta analisi ecologica è indispensabile verificare la coerenza dell'insieme fossile studiato, le analisi sedimentologiche, tafonomiche e isotopiche saranno quindi presupposto per il proseguire degli studi e che per i giacimenti più antichi, potrebbe esistere il rischio di modificazioni isotopiche legate a processi diagenetici, ci si avvarrà quindi della collaborazione di colleghi di codesto dipartimento per punto un metodo sperimentale, che consente di rilevare con notevole accuratezza, sui singoli campioni, il verificarsi di alterazioni diagenetiche. Riguardo ai molluschi si prevede di effettuare, grazie alla collaborazione esterna dei colleghi dell'Università di Pisa, indagini isotopiche su vari materiali provenienti dalle diverse sezioni studiate (ad esempio carbonati lacustri, carbonati pedogenici, molluschi) al fine di fornire ulteriori informazioni per ricostruire le condizioni ambientali presenti al momento della deposizione dei sedimenti in dette sezioni. Il materiale utile per le indagini isotopiche sarà attentamente selezionato in campagna e preparato in laboratorio, dopo il necessario controllo della sua preservazione e purezza.
Attività
Per ogni sito, si procederà inizialmente con studi geologico-sedimentologico-tafonomici dei giacimenti, seguiti dalla ricostruzione dell'evoluzione dei sistemi deposizionali, cruciale per meglio capire l'iter biostratinomico precedente la fase di seppellimento definitivo, quindi dalla determinazione delle cenosi a molluschi e mammiferi, Si procederà all'analisi isotopica che prevede la definizione del rapporto Ca/Sr e 87Sr/86Sr di tutti i campioni.
e l'analisi dell'ossigeno e del carbonio dei molluschi e dei carbonati lacustri e pedogenici.
Considerata la laboriosità del trattamento dei campioni per le misure indicate il numero di campioni analizzabili deve essere attentamente programmato. Nel corso di uno studio biennale è ragionevole, prevedere il trattamento di circa 200 campioni per la misura della composizione isotopica dello stronzio Per i molluschi ed i carbonati saranno analizzati circa 300 campioni.
Per la definizione delle guild dei mammiferi saranno effettuati studi di morfologia funzionale, analisi biometriche, delle usure medie dei molari, delle microtracce di usura da effettuarsi sugli stessi denti da cui saranno prelevati i campioni per le analisi isotopiche dell'ossigeno e del carbonio effettuate dai colleghi dell'unità di Parma e.
Lo studio delle microtracce di usura sarà effettuato prendendo in considerazione dapprima elefanti e ruminanti. L'analisi nei rinocerotidi e carnivori sarà affrontata in via sperimentale.La caratterizzazione dei parametri ambientali sarà poi effettuata sulla base dei diagrammi ecologici e dei cenogrammi. Per la loro costruzione ci si avvarrà delle categorie ecologiche individuate tramite le analisi ecomorfologiche, e delle nuove metodologie sperimentate da Palombo & Giovinazzo (in prep.). Sara ampliata la banca dati relativa alle comunità attuali da utilizzarsi in analisi multivariate di comparazione.
Lo studio microteriofaunistico sarà svolto attraverso analisi sistematiche, biometriche e paleoecologiche al fine di valutare e caratterizzare, in termini biocronologici e climatico-ambientali, gli intervalli temporali relativi ai giacimenti in studio. A completamento dei dati acquisiti sarà possibile effettuare sui molari degli individui rinvenuti, analisi isotopiche dell'ossigeno (Di Canzio, 2004 cum biblio).
Per le ricostruzioni paleoecologiche e paleoclimatiche basate sulle associazioni a molluschi saranno elaborati gli spettri ecologici secondo le modalità accennate nella base di partenza.
Lo studio dei molluschi richiede inoltre una discreta attività di campagna per le campionature e periodiche visite a musei italiani ed esteri per avere la certezza di determinazioni corrette basate sul confronto con le collezioni storiche.
Gli obiettivi che questa unità si prefigge sono:
1) caratterizzare gli ambienti e i processi erosivi e deposizionali attivi nell'intervallo di tempo e nei siti considerati
2) ottenere informazioni sulle condizioni paleoclimatiche e paleoambientali dei siti analizzati, utilizzando metodologie diverse tra loro indipendenti
3) ottenere informazioni sulla fisiologia e la paleoecologia dei mammiferi
4)fornire dati sul clima e sulla paleoecologia tramite le analisi dei molluschi integrate con quelle geochimiche
5) ottenere informazioni sul time-averaging degli accumuli di resti fossili. e sulla distribuzione areale e stratigrafica dei taxa analizzati
6) verificare la validità dei risultati di ciascuna metodologia operando un confronto incrociato tra i dati risultanti dalle altre tecniche di analisi.
Metodologia
Per le analisi isotopiche i campioni su cui si misura il rapporto 87Sr/86Sr vengono pre-trattati con acido acetico diluito; 100 mg di campioni vengono poi dissolti in acido cloridrico 2.5 N e la separazione chimica dello stronzio viene effettuata tramite metodi cromatografici di scambio ionico.
Lo studio delle microtracce di usura dello smalto dei denti viene effettuato su calchi, fatti utilizzando prodotti ad alta fluidità, atti a riprodurre nel modo più preciso possibile la superficie delle bande di smalto. Un primo esame delle microtracce viene effettuato al microscopio ottico con luce radente (x 35). Successivamente i calchi vengono sottoposti ad una metallizzazione in oro ed esaminati al microscopio a scansione elettronica. Ogni immagine è analizzata qualitativamente e quantitativamente. L'analisi quantitativa è fatta utilizzando il software Microwear 4.0 (Ungar, 2001).
Per la caratterizzazione funzionale dei molari degli erbivori, si valuterà il gradiente di usura abrasione/logoramento, secondo la metodologia di Kaiser (2003) e successiva messa a punto di ricercatori afferenti a questa unità. Nel caso dei carnivori sarà effettauto lo studio delle bande di Schreger (al microscopio ottico con luce radente) e della struttura dello smalto su sezioni settili secondo una metologia attualmente in via di sperimentazione da Palombo e Novelli.
L'analisi morfofunzionale si avvarrà delle metodologie classiche (Caloi & Palombo, 1995, Palombo in pres, Palmqvist et al 2003 cum bibl.), basate sulla morfologia del cranio, della mandibola, sulla biometria dei denti iugali, sulle inserzioni uscolari e sulla biometria dello scheletro postcraniale- I diagrammi ecologici saranno costruiti seconda la metodologia proposta da Palombo (2004), mentre i cenogrammi saranno costruiti secondo la metodologia classica proposta da Legendre (1986) e modificazioni introdotte da Palombo e Giovinazzo (in prep).
Risultati attesi
Sulla base del programma di ricerca proposto, si ritiene di poter acquisire una notevole mole di dati innovativi, altamente controllati e pertanto di estremo interesse, atti a definire in modo più preciso l'ecologia di alcuni taxa e fornire indicazioni utili ad una migliore e più precisa ricostruzione delle caratteristiche del paleoambiente al momento della formazione dei depositi fossiliferi. Particolare rilevanza riveste anche la definizione della struttura delle paleocomunità e del loro modificarsi nel tempo.
L'interpretazione dei risultati ottenuti con i singoli approcci metodologici, integrata e confrontata con i risultati delle analisi isotopiche ottenuti dai colleghi dell'unità di Parma, potrà fornire un quadro più che mai attendibile del clima, della flora e della fauna dei siti studiati e concorrerà non solo a definire l'evoluzione dei paleoambienti, come previsto dal progetto generale di ricerca, ma consentirà, soprattutto, di definire un nuovo e valido approccio metodologico, utilizzabile per un corretto studio di qualsivoglia deposito fossilifero in ambiente continentale.
Inoltre con l'utilizzo delle associazioni a micromammiferi saranno tentate correlazioni, attraverso l'elaborazione statistica dei dati (Principal Component Analisis), con significativi record paleoclimatici quali: sequenze marine, successioni polliniche marine e lacustri e con i Marine Isotope Stages (Di Canzio, 2004 cum bibl.).