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33.3:

La colonizzazione della terra

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The Colonization of Land

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– [Narratore] Oltre tre miliardi di anni fa, le forme di vita potevano sopravvivere solo negli oceani. Alcuni procarioti avevano iniziato a catturare l’anidride carbonica per produrre zuccheri, un processo chiamato fotosintesi. Gli organismi fotosintetici rilasciano ossigeno, che si è accumulato nell’atmosfera. Come si sono evoluti gli organismi acquatici per vivere sulla terraferma? I procarioti fotosintetici monocellulari per primi popolarono aree umide terrestri oltre due miliardi di anni fa. Diversamente dall’ambiente dell’oceano, gli ambienti terrestri disponevano di luce solare e anidride carbonica in abbondanza, due componenti fondamentali per la fotosintesi. Piante e funghi pluricellulari gradualmente svilupparono la capacità di vivere sulla terra nell’era Ordoviciana circa 485 milioni di anni fa. Uno degli adattamenti chiave per la vita terrestre fu la specializzazione delle cellule, inizialmente separando un condotto che riceve luce da strutture simili a radici che ancorano la pianta e facilitano l’assorbimento di acqua e sostanze nutritive. Ulteriori cambiamenti strutturali hanno contribuito al successo delle piante terrestri. Ad esempio, una cuticola cerosa ha limitato l’evaporazione. Una parete cellulare e un tessuto vascolare hanno fornito supporto strutturale e facilitato il trasporto dell’acqua all’interno di impianti più grandi. Circa 450 milioni di anni fa, gli artropodi furono i primi animali a sviluppare la capacità di vivere sulla terra. Questi organismi avevano scheletri esterni ed erano i predecessori degli insetti e crostacei di oggi. Tetrapodi, animali a quattro zampe, si sono evoluti circa 400 milioni di anni fa. L’evoluzione dei polmoni e di uno scheletro interno nei loro antenati pesci fu cruciale per la diffusione massiccia di questo gruppo che alla fine comprendeva anfibi, rettili, uccelli e mammiferi. Sia i tetrapodi che gli artropodi hanno trovato un’abbondanza di risorse alimentari nelle piante che abitavano la terra in quel momento. In questo processo sequenziale, piante, funghi, e animali hanno colonizzato le terre emerse della terra, e infine si sono evoluti nelle specie che conosciamo oggi.

33.3:

La colonizzazione della terra

I cambiamenti nell’ambiente della Terra primordiale hanno guidato l’evoluzione degli organismi. Quando gli organismi procariotici negli oceani cominciarono a fotosintetizzare, produssero ossigeno. Alla fine, l’ossigeno desaturò gli oceani ed entrò nell’aria, con conseguente aumento della concentrazione atmosferica di ossigeno, nota come rivoluzione dell’ossigeno circa 2,3 miliardi di anni fa. Pertanto, gli organismi che potevano usare l’ossigeno per la respirazione cellulare avevano un vantaggio. Più di 1,5 anni fa, cominciarono ad apparire anche cellule eucariotiche e organismi multicellulari. Inizialmente, tutte queste specie erano limitate agli oceani della Terra.

I primi organismi a vivere sulla terraferma sono stati i procarioti fotosintetici che abitavano ambienti umidi vicino alle coste oceaniche. Nonostante la mancanza di acqua, gli ambienti terrestri offrivano un’abbondanza di luce solare e anidride carbonica per la fotosintesi. Circa 500 milioni di anni fa, gli antenati delle piante di oggi erano in grado di colonizzare ambienti più asciutti, ma richiedevano adattamenti per prevenire la disidratazione. Hanno sviluppato metodi di riproduzione che non dipendevano dall’acqua e proteggevano i loro embrioni dall’essiccazione. Queste prime piante hanno inoltre sviluppato un sistema vascolare che includeva radici per acquisire acqua e sostanze nutritive e un germoglio per ottenere luce solare e anidride carbonica.

Piante e funghi sembrano aver colonizzato la terra allo stesso tempo. La loro coevoluzione sulla terra è il risultato della relazione reciprocamente vantaggiosa tra molte piante e funghi, osservata sia negli organismi moderni che in alcuni dei primi fossili vegetali; Aiuto ai funghi nell’assorbimento di nutrienti e acqua, beneficiando al contempo dei nutrienti forniti dalla pianta.

Gli artropodi sono stati la prima specie animale a colonizzare la terra, circa 450 milioni di anni fa. I primi tetrapodi in seguito si sono evoluti per vivere anche sulla terra, trovando un’abbondanza di cibo nelle specie vegetali che avevano colonizzato la terra. Gli anfibi dominarono la vita animale terrestre per 100 milioni di anni. Più tardi, dinosauri e poi mammiferi sarebbero diventati gli animali terrestri più abbondanti.

Suggested Reading

Delwiche, Charles Francis, and Endymion Dante Cooper. “The Evolutionary Origin of a Terrestrial Flora.” Current Biology 25, no. 19 (October 5, 2015): R899–910. [Source]

Jill Harrison C. “Development and Genetics in the Evolution of Land Plant Body Plans.” Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 372, no. 1713 (February 5, 2017): 20150490. [Source]