A partire da 460 milioni di anni fa, nell’Ordoviciano, cominciano a diffondersi nei mari preistorici artropodi predatori che raggiungeranno, tra Siluriano e Devoniano, l’apice del loro successo: gli scorpioni di mare. Questi giganti entreranno presto in competizione, però, con i primi pesci dotati di mandibola: i placodermi, che saranno la causa del loro declino.
IN BREVE
Indice
SCORPIONI DI MARE EURIPTERIDI
Tra Siluriano (444-416 milioni di anni fa) e Devoniano (416-359 milioni di anni fa) la Terra era molto diversa da quella che conosciamo oggi. Ben 100 milioni di anni dopo l’esplosione cambriana la vita era infatti concentrata quasi esclusivamente negli oceani. La colonizzazione delle terre emerse da parte delle piante era, all’alba del Siluriano, una conquista ancora recente. È infatti solo nel Siluriano che sulla terraferma cominciano a diffondersi i primi esemplari di piante vascolari, cioè dotate di tessuti specializzati nel trasporto di sostanze nutritive. Prima di queste, nell’Ordoviciano (485-444 milioni di anni fa), erano state le briofite (piante non vascolari come i muschi) a colonizzare le terre emerse. Le uniche forme di vita animale presenti sulla terraferma erano allora piccoli artropodi, che nel Carbonifero porteranno allo sviluppo di aracnidi, miriapodi e insetti giganti.
Le acque del tempo, a differenza della terraferma, brulicavano di vita: gli oceani erano abitati da artropodi impropriamente noti come “scorpioni di mare“. Questi animali, benché vengano chiamati in questo modo, non erano però veri e propri scorpioni. Soltanto le specie più antiche, inoltre, vivevano in ambienti marini. Soprattutto coloro che vissero durante il Carbonifero (359-299 milioni di anni fa) e il Permiano (299-252 milioni di anni fa) si spostarono infatti verso gli estuari dei fiumi e le acque dolci. Per questi motivi sarebbe quindi più corretto chiamarli euripteridi o gigantostraci, in quanto alcuni potevano raggiungere dimensioni gigantesche. Gli scorpioni di mare appartenevano al gruppo dei chelicerati, un sottogruppo degli artropodi che si distingue per la presenza di cheliceri, appendici dell’apparato boccale specializzate nella nutrizione. Appartengono al gruppo dei chelicerati anche gli aracnidi, e quindi ragni, acari e i moderni scorpioni di terra.
Giganti del mare
Gli euripteridi, comparsi negli oceani dell’Ordoviciano circa 460 milioni di anni fa, andarono incontro ad una notevole radiazione evolutiva, raggiungendo l’apice del loro successo nel tardo Siluriano. Colonizzarono gli ambienti più diversi: si pensa che alcuni di questi potessero persino avventurarsi sulla terraferma per brevi periodi di tempo. Le appendici dei fossili che ci sono giunti suggeriscono stili diversi di locomozione, evidenziando una grande diversità negli stili di vita. Alcune specie erano natanti, altre trascorrevano la maggior parte della propria vita sul fondale. Molti erano predatori e possedevano grandi cheliceri chelati, specializzati nella cattura di ostracodermi (pesci primitivi corazzati e privi di mandibola) e altri invertebrati.
Tra gli euripteridi più famosi vi erano Pterygotus, che apparteneva alla fauna marina, ed Eurypterus, che viveva in zone più vicine alla costa. Il più grande di questi scorpioni di mare era però Jaekelopterus rhenaniae, predatore di acqua dolce che si ritiene potesse raggiungere l’incredibile lunghezza di 2,50 metri. Pensate che di questo gigantesco artropode sono stati rinvenuti cheliceri della lunghezza di 46 centimetri!
Le cause del gigantismo di questi scorpioni di mare euripteridi e di altri artropodi successivi rimangono ancora misteriose. Si pensa che questi animali abbiano potuto raggiungere tali dimensioni grazie ad un alleggerimento dell’esoscheletro, cosa che avrebbe comportato tre conseguenze importanti. La prima è la diminuzione del costo energetico della muta: uno dei più grandi limiti alle dimensioni degli artropodi è infatti il costo energetico associato alla costruzione dell’esoscheletro. Questo, non crescendo assieme al resto del corpo, deve essere sostituito spesso durante la vita dell’animale. La seconda conseguenza è la riduzione dei tempi necessari al completamento della muta, durante la quale gli artropodi sono molto vulnerabili nei confronti di attacchi da parte di altri predatori. La terza conseguenza, invece, è la capacità di nuotare più velocemente e con una notevole riduzione del dispendio energetico grazie alla diminuzione del peso corporeo.
UNA VITA TRA L’ACQUA E LA TERRAFERMA
Diverse ricerche suggeriscono che alcuni scorpioni di mare fossero in grado di avventurarsi occasionalmente sulla terraferma, e forse persino di condurre una vita anfibia. In alcuni resti fossili di euripteridi sono infatti state trovate tracce di strutture respiratorie accessorie che avrebbero permesso la respirazione in ambiente subaereo. Queste sarebbero state però insufficienti, dal punto di vista energetico, a sostenere il metabolismo di questi animali. Doveva quindi esistere anche una struttura respiratoria principale, costituita probabilmente da branchie a libro, la cui fragilità deve averne compromesso la conservazione nel record fossile.
La struttura respiratoria accessoria in questione, chiamata “Kiemenplatten“, consisteva in una serie di regioni ovoidali dell’esoscheletro addominale. Queste regioni si trovavano nella porzione superiore di camere che ospitavano probabilmente delle lamelle branchiali, le quali costituivano la struttura respiratoria principale. Le regioni che costituivano il Kiemenplatten presentavano strutture coniche chiamate “spinule“, il cui vertice era rivolto verso il basso. Su queste spinule si trovavano strutture cuticolari esagonali e intensamente vascolarizzate chiamate “rosette”. Si pensa che il Kiemenplatten avesse la funzione di permettere gli scambi gassosi in ambiente subaereo e di favorire il mantenimento di un ambiente umido all’interno delle camere branchiali.
Al di là del sistema respiratorio di questi animali, si pensa che la transizione ad una vita anfibia possa esser stata resa possibile da due fattori principali, entrambi legati alla riproduzione. È possibile che gli euripteridi fossero in grado di riprodursi sulla terraferma, oppure che fossero soliti deporre le uova sulle spiagge per poi tornare in acqua. Può darsi che una di queste due capacità (o entrambe), assieme alla presenza di questi “polmoni primitivi”, abbiano potuto facilitare il passaggio da una vita acquatica ad una vita anfibia (ma non terrestre).
A metà tra limuli e scorpioni di terra
Sebbene siano molto simili tra loro, gli odierni scorpioni di terra non sono i discendenti degli scorpioni di mare. Questi ultimi, a differenza dei primi, non erano aracnidi, ma costituivano un gruppo distinto di chelicerati. Quando gli euripteridi cominciarono a condurre parte della loro vita in ambiente subaereo, sulla terraferma vivevano già diverse specie di scorpioni molto simili a quelle attuali. Queste discendevano da primitivi aracnidi che avevano cominciato ad avventurarsi sulla terraferma diverso tempo prima, forse tra la fine del Cambriano e l’inizio dell’Ordoviciano.
Gli scorpioni di mare sono, in un certo senso, una via di mezzo tra gli scorpioni di terra e un altro gruppo di chelicerati acquatici: gli xifosuri, cui appartengono i limuli. Gli euripteridi, come gli aracnidi, si riproducevano mediante spermatofore. Queste strutture hanno la funzione di raggruppare gli spermatozoi in modo da consentire la fecondazione interna. L’utilizzo di spermatofore, quindi, avrebbe potuto permettere agli euripteridi di riprodursi sulla terraferma, cosa che avrebbe facilitato la transizione ad una vita anfibia. A differenza degli scorpioni i limuli non si riproducono mediante spermatofore, ma rilasciano liberamente gli spermatozoi in acqua.
Euripteridi e xifosuri sono animali che presentano caratteristiche molto simili: per esempio entrambi conducono vita acquatica, ed entrambi presentano un paio di occhi composti. Per via di queste somiglianze i due sono quindi stati raggruppati, per molto tempo, nel gruppo dei merostomati. Ad oggi questa classificazione è stata però abbandonata, in quanto non evidenzia correttamente le relazioni evolutive tra euripteridi e xifosuri. Tuttavia, ciò non nega il fatto che presentassero caratteristiche molto simili: secondo alcuni studiosi è infatti possibile che gli scorpioni di mare fossero soliti, come i limuli, deporre le uova sulla spiaggia.
ESTINZIONE DEGLI SCORPIONI DI MARE
Gli euripteridi raggiunsero l’apice della loro diversità tra Siluriano e Devoniano, per poi cominciare un lento declino che li porterà a scomparire definitivamente con l’estinzione del Permiano. Questa, avvenuta circa 251 milioni di anni fa, è la più grande estinzione di massa che la vita sulla Terra abbia mai conosciuto. L’estinzione permiana avrebbe infatti portato, secondo alcune stime, alla scomparsa di oltre il 96% degli organismi viventi.
Il declino degli scorpioni di mare, però, era già cominciato diversi milioni di anni prima, nel Devoniano, a causa della diffusione dei cefalopodi e dei primi pesci dotati di mandibola: i placodermi. Questi pesci preistorici erano caratterizzati da una robusta corazza cefalica, la quale a livello della cavità orale proseguiva in strutture affilatissime funzionalmente analoghe ai denti. Alcuni di questi, come Dunkleosteus, diventarono temibili predatori e misero a dura prova la sopravvivenza degli euripteridi, causando una brusca diminuzione della loro biodiversità. Gli scorpioni di mare furono così costretti, per sfuggire alla competizione con i placodermi, a spostarsi verso gli estuari dei fiumi e le acque dolci, dove pare conducessero vita anfibia.
Fonte
- M.J. Benton, D.A.T. Harper (2020). Introduction to Paleobiology and the Fossil Record.
Introduction to Paleobiology and the Fossil Record - J.A. Dunlop (2020). Evolution: A Breath of Fresh Air for Eurypterids.
Current Biology - P.L. Manning and J.A. Dunlop (1995). The respiratory organs of eurypterids.
Palaentology