Evoluzione della vita: dalle origini della terra fino all’esistenza umana, Museo nazionale giapponese di natura e scienza
Sin dai loro inizi circa quattro miliardi di anni fa, le forme di vita sono diventate sempre più diverse a causa del processo di adattamento ambientale in corso. L’evoluzione comporta un ciclo infinito di emergenze ed estinzioni di diverse specie. Gli esseri umani, parte del gruppo dei mammiferi che sono fioriti in seguito alla scomparsa dei dinosauri, hanno acquisito capacità adattative altamente sviluppate, grazie alla destrezza e ai poteri di ragionamento superiori. Questa capacità adattiva ha permesso agli umani di estendere la loro portata a tutti gli angoli della Terra. In questa mostra, è possibile tracciare il percorso evolutivo e imparare come le piante e gli animali si sono adattati al cambiamento dell’ambiente.
Rocce e minerali
La terra è costituita da particelle solide alla deriva nello spazio. Come possiamo conoscere l’età della terra? Le particelle solide originali, cioè i minerali, sono state modificate dall’attività incessante della terra. Tuttavia, i meteoriti senza tale effetto sono considerati i migliori esemplari per stimare l’età della terra. Dall’isotopo radioattivo che risale ai meteoriti, la formazione della terra è stimata circa 4,6 miliardi di anni fa.
Fossili
I letti stratificati si stanno formando in ogni ambiente della Terra in qualsiasi momento. I fossili nei letti sono la prova della storia degli ambienti terrestri e dell’evoluzione della vita. Sulla base dei cambiamenti delle specie fossili attraverso i letti stratificati, si può dedurre la storia evolutiva della vita, come l’origine, la diversità e l’estinzione. Il calendario geologico mondiale è stato realizzato sulla base della transizione dei reperti fossili.
Record di cambiamenti ambientali globali
I cambiamenti ritmici negli ambienti terrestri sono spesso registrati nelle lamine alternate che si trovano nelle rocce clastiche, così come nelle bande di crescita annuali che si verificano nei gusci o scheletri di alcuni organismi. Ad esempio, i cambiamenti nella composizione delle specie delle diatomee che si verificano nei sedimenti lacustri che si alternano finemente ci consentono di inferire i cambiamenti annuali nell’ambiente lacustre, mentre le variazioni nelle razioni di isotopi di ossigeno stabili dei gusci di carbonato e degli scheletri di molluschi e coralli consentono di effettuare stime dei cambiamenti annuali e diurni degli ambienti marini. Questi documenti costituiscono le chiavi per comprendere l’interazione degli ambienti terrestri con gli organismi in cui vivevano.
Estinzioni di massa
Negli ultimi 600 milioni di anni, il numero di specie biotiche è stato drasticamente ridotto in almeno cinque occasioni. Le estinzioni avvennero alla fine del periodo Cretaceo, 65 milioni di anni fa; probabilmente furono causati da una collisione tra la Terra e un corpo delle dimensioni di un asteroide, accompagnato da un successivo raffreddamento globale. Le estinzioni avvenute alla fine del periodo Permiano, 250 milioni di anni fa, costituirono la più grande crisi di vita di sempre. È probabile che le estinzioni di fine Permiano siano derivate da massicce eruzioni vulcaniche che hanno accompagnato la frammentazione del supercontinente Pangea e una successiva ossidazione degli oceani.
Interazioni geosfera-biosfera
L’ex cambiamento ambientale globale ha svolto un ruolo importante nel determinare l’evoluzione, l’estinzione e la radiazione degli organismi. Le collisioni tra la Terra e corpi di dimensioni di asteroidi hanno gravemente colpito gli ecosistemi per periodi che si estendono per diversi milioni di anni. La ridistribuzione tettonica degli oceani e dei continenti ha alterato i sistemi di circolazione sia nell’idrosfera che nell’atmosfera. Ripetuti abbassamenti eustatici del livello del mare durante l’età glaciale influenzarono gli ecosistemi marini poco profondi e consentirono migrazioni transisthmiche di organismi terrestri.
microfossili
Le rocce sedimentarie che si sono formate sul fondo degli oceani e dei laghi contengono spesso minuscoli fossili. Questi microfossili sono costituiti da resti di piccoli organismi planctonici e bentonici, denti e squame di pesci, pollini e spore. Tali microfossili sono molto diffusi nelle rocce e vengono utilizzati per assegnare età alle rocce sedimentarie e per ricostruire gli ambienti passati della Terra.
Microrganismi precambriani
Al tempo di Precambrian, circa 3 miliardi di anni fa, la biosfera era dominata principalmente da batteri e altri microrganismi. Come risultato dell’attività fotosintetica di questi microrganismi, si svilupparono stromatoliti, con la liberazione di ossigeno nell’oceano. L’ossigeno liberato nell’oceano si combina con il ferro da formazioni di ferro legato. La maggior parte dei fondi molli Precambrian sono stati sigillati da tappeti microbici e oggi tracce delle loro attività sono riconoscibili sulle superfici delle rocce.
Vita vendiana
Gli organismi macroscopici sono apparsi per la prima volta nell’era vendica (da 650 a 540 milioni di anni fa) dell’ultima epoca precambriana. Questi organismi fossili sono conosciuti in tutto il mondo in aree come Ediacara dell’Australia e hanno una forma strana. Alcuni paleontologi hanno sottolineato che molti organismi vendici possiedono strutture corporee uniche e appartengono a un gruppo indipendente di organismi (chiamato Vendobionta) non correlato a nessun organismo noto oggi.
Strani animali nelle faune di Burgess Shale e Chengjian
Notevoli biotas fossili di età cambriana (circa 520 milioni di anni fa) sono stati recuperati dalla Burgess Shale della British Columbia, in Canada, dagli strati dell’area di Chengjian, nella provincia cinese dello Yunnan, tra gli altri. Molti di questi fossili, come Anomalocaris, presentano strutture del corpo abbastanza diverse da quelle degli animali moderni. Tali animali fossili ci raccontano un evento di evoluzione in un modo di “tentativi ed errori” nel mare del periodo Cambriano.
Invertebrati palezoici
All’inizio del primo periodo paleozoico della Cambria, circa 540 milioni di anni fa, gli animali subirono “un’evoluzione esplosiva” e apparvero la maggior parte dei principali gruppi di vita conosciuti ai giorni nostri. Si sono evoluti in vari modi durante il Plaeozoico e molte creature di forma strana come il “mostro Tully” abitavano nel mare. Tuttavia, quasi tutti gli animali si estinsero alla fine del Paleozoico.
Trilobiti nel mare paleozoico
Il trilobite, uno dei gruppi di artropodi, si era ampiamente diversificato all’inizio del mare paleozoico. I caratteri morfologici del trilobite sono abbastanza diversi e alcuni di essi sono così peculiari, ad esempio con proiezioni a testa a forcella. A causa della vasta diversificazione relativa agli altri invertebrati e ai diversi caratteri morfologici, si può chiamarli come il re del mare paleozoico. Tuttavia, siamo tutt’altro che chiari nel comprendere come tali personaggi fossero legati a particolari abitudini di vita. Non sono più sopravvissuti dopo la fine dell’era paleozoica che è di circa 250 milioni di anni fa.
Evoluzione e successo dei pesci
Secondo le testimonianze fossili, i pesci più primitivi che per primi acquisirono le vertebre apparvero nel primo periodo di Cambrian (circa 530 milioni di anni fa). All’inizio, i pesci non avevano mascelle, ma quando acquisivano mascelle, i pesci si diversificavano rapidamente. Nel periodo Devoniano apparvero non solo tutti i principali rami tassonomici dei pesci, ma anche gli anfibi. Nel processo dell’evoluzione, i pesci hanno sviluppato mascelle, scheletri di arti, polmoni che hanno reso possibili i discendenti di vivere la vita terrestre.
Origine dei mammiferi
Sinapsi e rettili si sono evoluti da un gruppo avanzato di anfibi come antenato comune durante il tardo Carbonifero (circa 320 milioni di anni fa). Si pensa che i pelycosaurs, i primi membri dei sinapsidi, siano gli antenati dei mammiferi, perché i pelycosaurs hanno un’apertura dietro l’orbita oculare sul cranio e la stessa caratteristica può essere vista sul cranio dei mammiferi. I sinapsidi continuarono ad evolversi e i veri mammiferi apparvero nel tardo triassico (circa 230 milioni di anni fa).
Mammiferi mesozoici
La maggior parte dei mammiferi mesozoici aveva le dimensioni di topi o ratti, erano notturni e mangiava vermi e insetti. Le piante da fiore apparvero nel primo Cretaceo (circa 130 milioni di anni fa), apparvero gli insetti che preferiscono i fiori diversificati e apparvero i primitivi marsupiali e placentali che svilupparono i denti più adatti per mangiare gli insetti. Verso la fine del Cretaceo (65 milioni di anni fa), apparvero ungulati e primati primitivi che avrebbero governato l’Era Cenozoica.
I primi mamme vivevano nelle foreste
All’inizio dell’era cenozoica, le foreste tropicali e subtropicali si espansero in tutto il mondo. Le nicchie in quelle foreste che si svuotarono dopo l’estinzione dei dinosauri furono occupate dai mammiferi sopravvissuti che si ingrandirono e si diversificarono rapidamente. Ungulati primitivi che mangiavano foglie e radici di alberi sviluppati sul terreno, mentre primati e roditori primitivi si diversificavano sugli alberi. La Terra divenne più fredda nelle fasi successive, apparvero nuovi tipi di abitanti delle foreste.
I primi mamme vivevano in praterie e terre aride
La temperatura della Terra si raffreddò improvvisamente e poi gradualmente dall’inizio dell’Oligocene (circa 34 milioni di anni fa), e all’incirca allo stesso tempo, l’area continentale di media latitudine iniziò a diventare prateria con clima più secco. Lo sviluppo di tali praterie ha spinto alcuni perissodattili, artiodattili e roditori a far evolvere i gruppi che hanno adattato le praterie. Nell’area più asciutta, sono comparsi mammiferi come i cammelli che possono sopravvivere in un ambiente molto più secco e mammiferi che creano nidi sotto terra.
Mammiferi dei continenti insulari
In Sud America che era stato isolato dagli altri continenti per un lungo periodo di tempo, si sono evoluti mammiferi unici. Marsupiali e primitivi placentali che esistevano già in Sud America alla fine del Cretaceo (65 milioni di anni fa) e roditori e primati che invasero alla fine dell’Eocene (circa 34 milioni di anni fa) si sono evoluti in modo unico all’interno del Sud America. Ma la maggior parte di quei mammiferi si estinse sotto l’influenza dei mammiferi che invasero dal Nord America che era collegato con il Sud America circa 3 milioni di anni fa.
Mammiferi graviportali
Tra i mammiferi erbivori, sono stati sviluppati vari modi per proteggersi dai carnivori, come correre veloce, andare sottoterra, arrampicarsi sugli alberi e coprire il corpo con le armature. Avere corpi enormi è uno di questi. La caratteristica più caratteristica dell’evoluzione degli elefanti è l’ingrandimento del corpo e l’aumento di peso, e sullo scheletro e sui denti sono apparse caratteristiche uniche per sostenere un corpo così pesante. Durante il passato geologico, elefanti fossili diversificati distribuirono tutti i continenti tranne Australia e Antartide.
Mammiferi carnivori
Poiché i mammiferi erbivori si sono diversificati rapidamente dopo la fine del Cretaceo, anche i mammiferi carnivori si sono evoluti rapidamente. I carnivori tipici sono l’ordine esistente di Carnivora, ma i creodonti estinti erano piuttosto predominanti durante i primi Cenozoici. Anche i mesonichidi che sono in qualche modo vicini agli antenati delle balene erano carnivori. In Sud America, alcuni marsupiali divennero carnivori e mostrarono un’evoluzione convergente con veri carnivori.
Adattamento secondario dei tetrapodi alla vita in acqua
Sauropsida e Synapsida si evolvono dagli anfibi nell’ultima era paleozoica e presto estesero le loro aree di vita a terra anche se alcuni tornarono alla vita acquatica. I rettili acquatici dell’era mesozoica e i mammiferi acquatici dell’era cenozoica si sono evoluti attraverso percorsi diversi con apparenze esterne simili. Per un periodo di duecento milioni di anni in ambienti sottomarini si è verificata un’evoluzione convergente su vasta scala.
I precursori dei mammiferi acquatici
L’inizio dell’era cenozoica vide la nascita di mammiferi che costruirono le loro case ai margini dei corpi idrici e tornarono nell’oceano. Questa transizione è stata provocata dall’abbondanza di cibo attorno al mare poco profondo di Tethys, creato attraverso il processo di deriva continentale e dalla disponibilità di nicchie libere in seguito all’estinzione di massa dei rettili acquatici di grandi dimensioni alla fine del periodo Cretaceo.
Convergenza alla vita in acqua
Mentre l’evoluzione dei rettili e dei mammiferi sulla terra ha visto la diversificazione della progenie da simili progenie, l’evoluzione convergente si stava verificando nei corpi idrici in cui la progenie di simile forma è nata da antenati di diversa forma. Questo processo si è verificato attraverso l’adattamento in risposta alla dieta e ai mezzi di mobilità. Il confronto tra rettili acquatici dell’era mesozoica e mammiferi acquatici dell’era cenozoica mostra una sorprendente somiglianza nella forma del corpo.
Un gigantesco rettile marino
Guarda indietro alla galleria, sul pavimento immediatamente di fronte a te c’è il cranio parziale del gigantesco ittiosauro. Nel 1997, i paleontologi del National Science Museum si sono uniti a un team internazionale per scoprire il cranio. Ci sono volute quattro estati di ricerche sul campo per scavare tutti i fossili. Questo grande ittiosauro, con una lunghezza totale di 21 metri, viveva nel mare circa 220 milioni di anni fa. Non è solo il più grande ittiosauro, ma anche il più grande rettile marino mai conosciuto dalla scienza. La scienza sta esaminando i fattori ecologici e ambientali che hanno permesso agli ittiosauri di raggiungere dimensioni così grandi.
Uccelli subacquei
Gli uccelli si sono evoluti dai dinosauri durante il tardo Giurassico. Durante il periodo Cretaceo, alcuni uccelli smisero di volare interamente per vivere nel mare. Questi uccelli avevano un corpo a forma di siluro con arti anteriori ridotti. Usavano i piedi per nuotare. Questo gruppo si estinse alla fine del periodo cretaceo, ma molti altri uccelli marini si sono evoluti da diversi lignaggi nel tempo cenozoico. Anche se gli uccelli marini sono nati da origini diverse, sono diventati notevolmente simili nel tempo. Guarda i pinguini per vedere un esempio vivente di questo processo evolutivo.
Tetrapodi volanti
Almeno tre gruppi di tetrapodi sono riusciti a volare in momenti diversi durante diversi periodi preistorici. Questi sono in ordine di apparizione: pterosauri; uccelli; & pipistrelli. Ogni gruppo ha sviluppato una grande ala con una struttura unicamente diversa. Ad esempio, gli pterosauri sostenevano una grande ala principalmente con una sola cifra formata da un quarto dito estremamente allungato. Gli uccelli, tuttavia, sostengono le ali con una sola cifra che si è evoluta dalla fusione delle ossa di tre dita. Le ali dei pipistrelli sono formate con quattro o cinque cifre allungate.
Evoluzione umana
Ecolution Primate
Dopo l’estinzione dei dinosauri circa 65 milioni di anni fa, vi fu una grande fioritura di mammiferi. Un gruppo di mammiferi, i primati, ha sviluppato uno stile di vita arboricolo, vivendo sugli alberi. Anche noi umani siamo primati e molte delle nostre caratteristiche, come la visione stereoscopica (in grado di vedere in tre dimensioni), le mani prensile (in grado di afferrare) e un cervello espanso e complesso, dimostrano tutti che i nostri antenati una volta erano adattati a un arboreo ambiente.
L’evoluzione delle australopitecine e delle specie contemporanee
In Africa circa 6 milioni di anni fa, gli umani si separarono da un antenato comune condiviso con gli scimpanzé. I primi umani, le Australopitecine o le specie contemporanee, si alzarono in piedi su due zampe e scesero dagli alberi, espandendo il loro habitat in ambienti terrestri competitivi. In questa fase, tuttavia, le loro gambe erano corte e il loro cervello ancora piccolo. Per i successivi 4 milioni di anni, gli umani hanno continuato la loro evoluzione in Africa.
L’evoluzione del primo Homo
Ricostruzione di esseri umani antichi
Come possiamo ricostruire i corpi e i volti degli antichi umani che nessuno di noi ha effettivamente incontrato? Fossili e strumenti in pietra ottenuti in molti anni di scavi vengono confrontati sulla base di conoscenze anatomiche e archeologiche e vengono fatte stime delle caratteristiche fisiche e delle capacità culturali. Con un ulteriore uso della nostra immaginazione, possiamo arrivare a ricostruzioni praticabili.
L’evoluzione e l’espansione mondiale degli umani moderni
La specie a cui apparteniamo tutti, l’Homo sapience, si è evoluta dall’Homo arcaico in Africa dopo 200.000 anni fa. Le invenzioni tecnologiche ripetute derivavano dalle complesse capacità cognitive di H. sapiens e consentivano la conquista di ambienti freddi, asciutti e altri ambienti difficili, portando a una rapida espansione in tutto il mondo. In questa sezione puoi sperimentare da solo la storia di H. sapiens prima dell’ascesa della civiltà urbana.
L’espansione degli umani moderni: di nuovo fuori dall’Africa
Con le loro grandi capacità inventive, l’Homo sapiens ha rapidamente sviluppato un ambiente di vita avanzato basato sulla trasmissione di scoperte e invenzioni alle generazioni successive. Quando e come sono comparse tali capacità, condivise tra gli umani moderni, nel processo evolutivo umano? I risultati delle indagini fino ad oggi suggeriscono che si sono sviluppati per la prima volta in Africa tra 200.000 e 50.000 anni fa.
L’espansione degli umani moderni: in Eurasia
Gli umani si sono trasferiti dall’Africa all’Eurasia circa 1,8 milioni di anni fa, ma per lungo tempo la loro distribuzione è stata limitata alle latitudini basse e medie. Al contrario, le dispersioni di Homo sapiens iniziate sul serio 500.000 anni fa erano molto diverse per scala e velocità. In che modo i nostri antenati si sono adattati ai diversi ambienti che hanno trovato in tutto il mondo?
L’espansione degli umani moderni: in Oceania
Grandi distese di oceano si estendono tra le aree terrestri dell’Eurasia e dell’Oceania. Circa 500.000 anni fa, l’Homo sapiens iniziò ad attraversare questo oceano, molto probabilmente su barche simili a una zattera. La tecnologia marittima è diventata più avanzata nel tempo e sono state sviluppate tecnologie di navigazione oceanica distante, che consentono agli esseri umani di espandersi per 13.000 km in tutto il Pacifico meridionale.
L’espansione degli umani moderni: nell’Eurasia settentrionale
Circa 40.000 anni fa, quando ci fu un temporaneo allentamento del clima glaciale, l’area di insediamento di Homo sapiens iniziò ad espandersi nelle regioni settentrionali che in precedenza non erano state abitate da esseri umani. Nonostante i successivi deterioramenti del clima, gli umani raggiunsero le profondità della Siberia e, diversi millenni prima di 10.000 anni fa, alcuni attraversarono l’Alaska verso l’America.
L’espansione degli umani moderni: nelle Americhe
Il continente americano si estende da nord a sud per 14.000 km attraverso una vasta gamma di ambienti naturali, dai poli alle pianure, dai deserti alle alte montagne e dalle foreste pluviali boreali e temperate alle foreste pluviali tropicali. Questi diversi ambienti sembrano aver creato pochi problemi, tuttavia, per i primi umani che sono entrati in Nord America prima di 10.000 anni fa e che si sono rapidamente espansi fino al fondo del Sud America.
Museo Nazionale di Natura e Scienza, Giappone
Istituito nel 1877, il Museo Nazionale di Natura e Scienza vanta una delle storie più ricche di qualsiasi museo in Giappone. È l’unico museo scientifico completo gestito a livello nazionale del Giappone ed è un istituto centrale per la ricerca nella storia naturale e nella storia della scienza e della tecnologia.
Ogni piano del Museo Nazionale di Natura e Scienza è organizzato attorno a un tema unificante, informato dalla ricca e pregiata collezione del Museo di esemplari originali. Le mostre di ogni piano lavorano insieme per trasmettere un messaggio, a sua volta relativo al messaggio generale delle mostre permanenti, “Esseri umani in coesistenza con la natura”. Presentando questi temi in modo chiaro e sistematico, il Museo incoraggia i visitatori a pensare a ciò che possiamo fare per proteggere l’ambiente in cui esistono tutti gli esseri viventi e costruire un futuro di armoniosa convivenza tra le persone e il mondo naturale.
Organizzata attorno al tema “L’ambiente dell’arcipelago giapponese”, la Japan Gallery offre reperti sulla natura e la storia dell’arcipelago giapponese, il processo attraverso il quale si è formata la popolazione moderna del Giappone e la storia del rapporto tra i giapponesi persone e natura.
Il tema della Global Gallery è “La storia della vita sulla Terra” che esplora le profonde interrelazioni tra i diversi esseri viventi della terra, l’evoluzione della vita come cambiamento ambientale guida un ciclo di speciazione ed estinzione e la storia dell’ingegno umano.