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Archivio digitale delle tesi discusse presso l'Università di Pisa

Tesi etd-11192013-112750


Tipo di tesi
Tesi di dottorato di ricerca
Autore
TINELLI, CHIARA
URN
etd-11192013-112750
Titolo
MARINE VERTEBRATES FROM PLIOCENE SHELL BEDS FROM TUSCANY (ITALY): PROSPECTING, TAPHONOMY, PALAEOECOLOGY AND SYSTEMATIC PALAEONTOLOGY
Settore scientifico disciplinare
GEO/01
Corso di studi
SCIENZE DI BASE
Relatori
tutor Dott. Bianucci, Giovanni
Parole chiave
  • taphonomy
  • systematic palaeontology
  • shellbed
  • Pliocene
Data inizio appello
02/12/2013
Consultabilità
Completa
Riassunto
Riassunto

Nella prima parte della presente tesi di dottorato è stato svolto uno studio geologico-stratigrafico, tafonomico e paleoecologico in quattro aree ubicate nella parte meridionale della Toscana, e precisamente tra le provincie di Grosseto (Arcille e Monte Antico) e di Siena (Poggio alle Mura e Camigliano). Queste aree ricadono all'interno del Bacino di Cinigiano-Baccinello, una depressione che si sviluppa in senso N-S, delimitata ad ovest dalla dorsale Monticiano Roccastrada e ad est dall'allineamento Montalcino-Monte Amiata-Monte Labbro. Le successioni sedimentarie studiate sono riferibili al Pliocene inferiore ed, in particolare, alla parte bassa dello Zancleano (5.08-4.52 MdA)
Dal punto di vista paleoambientale, le quattro sezioni stratigrafiche affioranti nell'area di studio sono caratterizzate alla base da sedimenti riconducibili ad un sistema deltizio, che vengono progressivamente sostituiti da sedimenti argillosi riferibili ad un sistema di piattaforma esterna. La parte centrale delle sezioni stratigrafiche è caratterizzata da sedimenti sabbiosi in cui si osservano shell-beds lateralmente continui in corrispondenza dei quali sono stati rinvenuti resti di vertebrati marini (bonebeds). In particolare, nella sezione di Arcille, sono stati scoperti tre scheletri più o meno completi di Metaxytherium subapenninum (Mammalia:Dugongidae) in associazione ad un gran numero di altri resti di vertebrati come, ad esempio, numerosi denti di squalo. Nelle sezioni di Poggio alle Mura, Camigliano e Monte antico sono stati rinvenuti uno scheletro quasi completo di un grosso Misticeto, un omero di Metaxytherium subapenninum e alcune vertebre articolate di un Odontoceto; anche in questo caso sono stati osservati numerosi denti di squalo ed altri resti di vertebrati strettamente associati ai resti scheletrici dei mammiferi marini.
Sulla base di analoghe caratteristiche stratigrafico-deposizionali e sulla base dello studio tafonomico condotto sulla fauna fossile, è stato possibile correlare le quattro successioni studiate. In particolare, i livelli in cui sono stati rinvenuti i resti di vertebrati marini associati agli shell-beds sono stati interpretati come dei depositi condensati. Tali depositi rappresentano un momento in cui è avvenuto il massimo rallentamento nella sedimentazione e sono associati a superfici di trasgressione che marcano il passaggio da un ambiente ancora influenzato dal continente (sistema deltizio) ad uno in cui si instaurano condizioni francamente marine (sistema di piattaforma esterna).
La seconda parte della tesi ha riguardato lo studio sistematico di quattro reperti di sirenii rinvenuti nella località di Arcille (MSTUP I15892, GAMPS 62, 63 e 64M). Tale studio ha permesso di riferire tutti i reperti alla specie Metaxytherium subapenninum
Lo studio sistematico è cominciato con la raccolta dei dati morfometrici su tutti i reperti di M. subapenninum scoperti in passato e attualmente custoditi presso alcuni musei italiani. I reperti studiati sono:
- MSNTUP I15892
Tale reperto è attualmente custodito presso il Museo di Storia Naturale e del Territorio dell’Università di Pisa ed è costituito sia dallo scheletro craniale che da quello post-craniale.
Il cranio, quasi completo, è costituito dai premascellari, con entrambi gli incisivi infissi nei rispettivi alveoli, i mascellari incompleti, i nasali in connessione con i frontali e i parietali, e un frammento isolato del sopraccipitale. Sono inoltre presenti l’arco zigomatico destro completo (costituito dallo jugale e dal processo zigomatico dello squamoso), quello sinistro incompleto costituito solo da un frammento del processo zigomatico dello squamoso, entrambi i processi post-timpanici dello squamoso (sebbene il destro sia rappresentato solo da un piccolo frammento) e, infine, entrambi gli esoccipitali quasi completi.
Le mandibole sono entrambe presenti: la destra è incompleta poiché è mancante la parte posteriore e conserva il quinto premolare (dp5) e tutti e tre i molari (m1, m2 e m3) infissi nei rispettivi alveoli. (l’m3 non è completamente eruttato). La sinistra risulta quasi completa, mancante per lo più del processo condiloideo e coronoideo, e sono presenti il primo e il secondo molare (isolati) e il terzo molare infisso nell'alveolo e non completamente eruttato. Lo scheletro post-craniale è rappresentato dalle prime due vertebre cervicali (atlante ed epistrofeo) e da un’altra vertebra cervicale incompleta, da alcune vertebre toraciche, lombari e caudali ancora presenti all'interno della matrice rocciosa, e da gran parte delle coste. Sono inoltre presenti l'omero sinistro incompleto la scapola destra incompleta, mancante della fossa sovraspinata.
In questo caso il reperto è riferibile ad un esemplare giovanile e ciò si evince sia dalle dimensioni del corpo relativamente ridotte, dalla morfologia dei denti (il terzo molare inferiore non è completamente eruttato) e dalle epifisi dell’omero non completamente fuse.
GAMPS 62M
Il reperto è attualmente custodito presso il Museo Geopaleontologico del Gruppo “Avis” Mineralogia e Paleontologia di Scandicci (FI) ed è rappresentato da alcuni frammenti del cranio e da gran parte dello scheletro post-craniale. Del cranio sono preservati i parietali in connessione con il sopraoccipitale; alcune parti dell’osso squamoso (i processi post-timpanici destro e sinistro e il processo zigomatico sinistro) e il basioccipitale in connessione con il basisfenoide e il presfenoide. Sono inoltre presenti alcuni frammenti delle ossa uditive (il periotico sinistro incompleto e il timpanico destro anch'esso incompleto). E’ preservato inoltre un solo frammento della mandibola sinistra. Sono stati rinvenuti alcuni denti molari sia superiori (M1 e M3 destro e M2 e M3 sinistro) che inferiori (m2 sinistro) e l’incisivo superiore destro.
Lo scheletro post-craniale è rappresentato da quattro vertebre toraciche, tre lombari, una vertebra sacrale e da gran parte delle vertebre caudali. Sono inoltre presenti alcune ossa chevron, gran parte delle coste e lo sterno quasi completo. Il reperto è sicuramente riferibile ad un esemplare adulto anche se probabilmente si tratta di un giovane adulto poiché la radice della zanna risulta aperta.
- GAMPS 63 M
Anche questo reperto è attualmente conservato presso il Museo Geopaleontologico del Gruppo “Avis” Mineralogia e Paleontologia di Scandicci (FI) ed è rappresentato solo dallo scheletro post-craniale. Sono presenti solo sette vertebre isolate in cattivo stato di conservazione e alcuni frammenti di coste. Le ossa sono strettamente associate, ma non in connessione anatomica.
- GAMPS 64 M
Il reperto, conservato presso il Museo Geopaleontologico del Gruppo “Avis” Mineralogia e Paleontologia di Scandicci (FI), appare anch'esso molto frammentario e, analogamente al GAMPS 63 M, è rappresentato solo dallo scheletro post-craniale; sono infatti conservate solo tre vertebre toraciche isolate e alcuni frammenti di coste, tutte strettamente associate, ma non in connessione anatomica.

In un studio recentemente condotto su alcuni reperti di M. subapenninum, è stata messa in discussione la possibilità che la specie esibisca un dimorfismo sessuale nella morfologia delle zanne (incisivi superiori). In questo lavoro sono state avanzate cinque ipotesi. In una di queste ipotesi viene considerata la possibilità che la specie non esibisca un vero e proprio dimorfismo, ma che essa sia passata, nel corso dell’evoluzione, da un morfotipo “femmina” ad uno morfotipo “maschio” probabilmente come adattamento alimentare. Sia sulla base di evidenze cronostratigrafiche che morfologiche esibite dai reperti recentemente rivenuti nella località di Arcille, è possibile confermare l’ipotesi suddetta e, cioè che non si possa dimostrare con certezza il dimorfismo sessuale di tale specie.
La terza e ultima parte della tesi ha riguardato l’applicazione di una particolare tecnica geofisica (georadar) finalizzata alla ricerca dei vertebrati fossili. Il metodo georadar è ampiamente utilizzato in campo archeologico, ma è estremamente poco utilizzato nella paleontologia dei vertebrate così come è emerso da un studio bibliografico preliminare.
L’indagine geofisica è stato realizzata nella località di Arcille (Campagnatico, Grosseto) a seguito della quale è stato scoperto uno degli scheletri più completi di Metaxytherium subapenninum, oggetto di studio nella presente tesi (MSNTUP I15892).
L’indagine georadar è stata condotta su due aree adiacenti (Area 1 e 2) ed è stata verificata la perfetta corrispondenza tra una area riflettiva piuttosto estesa al centro dell’Area 1 e gran parte dello scheletro del sirenio (il cranio, le due emimandibole, alcune vertebre cervicali e dorsali, e un gran numero di coste). Altre aree riflettive di più piccole dimensioni corrispondono alla posizione in cui sono stati rinvenuti l’omero, una vertebra cervicale, la scapola e altri resti frammentari. Nell'Area 2 le aree riflettive emerse corrispondono, invece, ad alcune vertebre caudali attribuibili allo stesso esemplare. Tuttavia, in corrispondenza di un’altra piccola area riflettiva osservata nell'Area 2 non è stato rinvenuto alcun resto osseo.
Il risultato positivo di questa indagine, pur mettendo in luce la necessità di migliorare tale metodologia per la ricerca di vertebrati fossili, incoraggia e promuove future applicazioni nell'ambito della paleontologia dei vertebrati.

Abstract

Marine vertebrates from early Pliocene shell-beds have been studied in two areas located in southern Tuscany (Italy). In particular these shell-beds observed in four sedimentary successions outcropping in Arcille and Montalcino localities, occur at the transition between sandstones and mudstones. Marine vertebrates were found in correspondence of these laterally continuous shell-beds: three nearly complete Metaxytherium subapenninum specimens occur in Arcille succession, whereas a nearly complete skeleton of a Mysticete, an incomplete Metaxytherium cf. subapenninum humerus and some partially articulated Odontocete vertebrae have been found in the successions outcropping in Montalcino area. These skeletal remains are also associated to a rich fauna of invertebrate and vertebrate remains: the invertebrates are essentially represented by a diversified mollusc fauna, fragments of echinoid tests and spines and corals; the vertebrates are dominated by a rich concentration of osteichthyes and selachian teeth and bones. The sedimentary successions show a transgressive trend that starts with the deposition of yellowish coarse-grained sandstones (typical of high-energy shallow marine settings) and culminates with the massive greyish mudstones deposition that took place in an offshore environment. The laterally continuous shell-bonebeds occur within massive, fine- to very fine-grained, burrowed muddy sandstones and the stratigraphic interval including the shell-beds with marine vertebrates is considered to mark a period of sediment starvation.
The taphonomic and sedimentological features observed in this study provide a straightforward evidence for condensations of shell-bonebeds deposits: furthermore these features allow to assume a stratigraphical correlation between the shell-beds observed in Arcille area with those observed in Montalcino area. This hypothesis is also supported by micropalaeontological analyses because in two studied successions (Arcille and Camigliano) the planktonic foraminiferal assemblages allow to attribute the vertebrate specimens to the lower part of the Zanclean (MPl2 zone) dated between 5.08 and 4.52 Ma
A systematic study on four M. subapenninum specimens found in Arcille area have been carried out. Metaxytherium subapenninum was a halitheriine dugongid distributed along the northwestern coasts of the Mediterranean Basin during the early and late Pliocene. It became extinct in the upper part of the Pliocene because of the progressive climatic cooling occurred after 3.1 Ma.
The Metaxytherium specimens object of this study have been described and compared with other M. subapenninum specimens in various Italian museum collections. MSNTUP I 15892 is composed by most part of the cranial and post-cranial skeleton, GAMPS 62 M is represented by a few isolated cranial remains and most part of post-cranial skeleton. The other two specimens (GAMPS 63 and 64) are more incomplete than the others because they are only composed by thoracic vertebrae and fragmented ribs.
They are characterized by an increase in body and tusk size and a dorsal broadening of the nasal process of the premaxilla. According to recent data on morphology of M. subapenninum tusks, the discovery of two tusked specimens supports the hypothesis that the dimorphism variation in tusk size does not represent sexual dimorphism.
Another study has been carried out on the application of Ground Penetrating Radar (GPR) in vertebrate palaeontology. In particular, the discovery of the previously described Metaxytherium specimen (MSNTUP I15892) detected by GPR method has been reported. The application of GPR technique allowed to detect most of the bones of the skeleton (skull, mandible, vertebrae and ribs) in correspondence of a large reflective zone. Other bones (a body of a cervical vertebra, humerus, scapula and caudal vertebrae) were found in correspondence of some smaller reflective zones of high back scattered energy. Each bone was located in a detailed excavation map, in order to compare its position with the spatial distribution of reflective zones.
The success of this application was probably favoured by good geological conditions and by massive and dense bones of this animal and the results obtained in this study can represent a significant contribute to improve and to encourage the using of GPR in the palaeontological field research of fossil vertebrates.

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