Denti di dinosauro come capsule del tempo di dati climatici

Nuovo metodo per ricostruire le concentrazioni di anidride carbonica e la produzione primaria globale dallo smalto dei denti fossilizzato: si scopre che  le concentrazioni di anidride carbonica nell’atmosfera durante l’era mesozoica, cioè da 252 a 66 milioni di anni fa, erano molto più alte di oggi. 

Una fonte di informazioni precedentemente non sfruttata sta ora gettando nuova luce sul clima della Terra durante l’era dei dinosauri.

I denti fossili di dinosauro mostrano che le concentrazioni di anidride carbonica nell’atmosfera durante l’era mesozoica, cioè da 252 a 66 milioni di anni fa, erano molto più alte di oggi.

Questo è stato determinato dai ricercatori delle università di Gottinga, Magonza e Bochum in seguito all’analisi degli isotopi dell’ossigeno nello smalto dentale dei denti di dinosauro.

Gli scienziati hanno utilizzato un nuovo metodo innovativo per rilevare i rapporti relativi di tutti e tre gli isotopi naturali dell’ossigeno, aprendo nuove prospettive per la ricerca sul clima geologico. Inoltre, i dati isotopici mostrano che la produzione primaria di tutte le piante all’epoca era il doppio di quella attuale.

Questo probabilmente ha contribuito a creare un clima particolarmente dinamico quando i dinosauri vagavano per la Terra. I risultati del progetto di ricerca sono stati pubblicati di recente sulla rivista PNAS.

Il team di ricercatori ha studiato lo smalto dei denti di dinosauro trovati in Nord America, Africa ed Europa e risalenti al tardo Giurassico e al tardo Cretaceo.

Lo smalto dei denti è uno dei materiali biologici più stabili. Contiene tre isotopi dell’ossigeno che un dinosauro avrebbe inalato con l’aria durante la respirazione.

I rapporti dei singoli isotopi nell’ossigeno nell’aria sono determinati dai cambiamenti dei livelli di anidride carbonica atmosferica e dall’attività fotosintetica della vegetazione.

La connessione risultante significa che i denti di dinosauro possono essere utilizzati per trarre conclusioni sulla natura del clima e della vegetazione durante l’era dei dinosauri.

Durante il Giurassico superiore, circa 150 milioni di anni fa, l’atmosfera conteneva una concentrazione di anidride carbonica (CO₂) quattro volte superiore a quella del periodo precedente l’inizio dell’industrializzazione, cioè prima che l’attività umana provocasse il rilascio di grandi quantità di gas serra nell’aria.

Circa 73-66 milioni di anni fa, nel Cretaceo superiore, la corrispondente concentrazione di CO₂ era tre volte superiore al livello preindustriale.

Il team ha scoperto che alcuni denti di Tyrannosaurus rex e Kaatedocus siberi contenevano combinazioni insolite di isotopi dell’ossigeno.

Questa potrebbe essere la prova di picchi di livelli di CO₂ nell’aria che potrebbero essere attribuibili all’attività vulcanica, come le massicce eruzioni che si sono verificate in quella che oggi è l’India nella regione basaltica alluvionale dei Trappi del Deccan alla fine del periodo Cretaceo.

Il fatto che la vegetazione terrestre e acquatica fosse più fotosinteticamente attiva in termini globali può probabilmente essere attribuito anche ai livelli di CO₂ e alle temperature medie annuali più elevate.

I nuovi risultati rappresentano una svolta nella paleoclimatologia.

Ad oggi, i ricercatori hanno utilizzato principalmente carbonati del suolo e i cosiddetti proxy marini per ricostruire il clima del passato.

I proxy marini sono indicatori indiretti presenti negli ambienti marini che si correlano così strettamente con i parametri in esame da rappresentare surrogati di questi.

Purtroppo, i risultati ottenuti sono soggetti a incertezza. Analizzando i tre isotopi dell’ossigeno nei denti fossilizzati, i ricercatori hanno sviluppato il primo metodo incentrato sui vertebrati terrestri.

“Il nostro metodo ci fornisce intuizioni completamente nuove sul passato della Terra”, ha affermato l’autore principale dell’articolo, il dottor Dingsu Feng del Dipartimento di Geochimica e Geologia degli Isotopi dell’Università di Gottinga.

“Ora abbiamo la possibilità di utilizzare lo smalto dei denti fossilizzato per studiare la composizione dell’atmosfera della Terra primordiale e la produttività della vegetazione terrestre e marina di allora. Questo è fondamentale per la nostra comprensione delle dinamiche climatiche a lungo termine”.

Come sottolinea Feng, i dinosauri stanno diventando esperti del clima: “I loro denti hanno registrato il clima più di 150 milioni di anni fa – e finalmente siamo in grado di leggere quel record”.

“Le informazioni ottenute attraverso il nostro studio sulla produzione primaria globale forniscono importanti prove di reti alimentari sia marine che terrestri che sarebbero altrimenti difficili da ottenere, poiché la biomassa vegetale disponibile limita l’abbondanza e il numero di specie e la lunghezza delle catene alimentari nell’ecosistema”, ha sottolineato la co-autrice, la professoressa Eva M. Griebeler dell’Istituto JGU di evoluzione organismica e molecolare.

E il paleontologo della JGU, il professor Thomas Tütken, anche coautore dell’articolo, ha aggiunto: “L’analisi dei tre isotopi dell’ossigeno nello smalto dentale ci permette di misurare anche le proporzioni di ossigeno assimilato con l’aria respiratoria e l’acqua potabile. Questo ci fornisce una maggiore comprensione della fisiologia e della paleobiologia dei dinosauri, ma può anche essere utilizzato per lo studio di altre specie di vertebrati”.

Pertanto, la quantificazione dei tre isotopi dell’ossigeno nello smalto dentale dei vertebrati terrestri fornisce nuove intuizioni sui cambiamenti nella composizione dell’atmosfera e sulle condizioni climatiche e ambientali nel corso della storia del nostro pianeta.

Immagine:  Naturalis Biodiversity Center

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