Una stromatolite o stromatolite (a volte indicata anche come "trombolite") è una struttura laminare spesso costituita da calcare che si sviluppa in ambienti acquatici poco profondi, marini o continentali d'acqua dolce . Stromatoliti sono sia biogenico origine ( biolithogenesis da comunità di cianobatteri ) e sedimentari ( carbonato strutture in fogli impilati formati da particelle sedimentari intrappolate in veli algali gelatinosi prodotti da questi batteri).
Si dice che le stromatoliti siano:
La stromatolite come struttura non è viva, lo sono solo i batteri che la costruiscono. A seconda dei casi, l'interno della stromatolite può essere quasi pieno o lasciare una notevole quantità di spazio in cui altri batteri o organismi possono trovare rifugio.
Alcune strutture simili per forma alle stromatoliti, come gli oncoliti , forse non sono biogeniche (cioè risultanti da processi attuati da organismi biocostruttivi viventi) ma semplicemente risultanti da fenomeni di cristallizzazione. La loro microstruttura e composizione isotopica differiscono da quelle delle stromatoliti.
Esistevano già 3,42 miliardi di anni fa in tutti i continenti . A quel tempo, essendo la Luna più vicina alla Terra (333.150 chilometri invece degli attuali 384.400 chilometri) e la rotazione della Terra essendo più veloce di oggi (i giorni duravano 18 ore), la zona intertidale era molto più alta ( intervallo di marea medio stimato : 25 metri ) e quindi la battigia era molto più grande, in modo che fossili stromatoliti possono estendersi su ampie aree, come sud di Marble Bar nel cratone Pilbara , l'uno dei più antichi cratoni del mondo, nel Warrawoona gruppo in Australia occidentale . Si pensava che stromatoliti di 3,7 miliardi di anni fossero stati scoperti nella cintura di pietra verde di Isua, su un'isola nel sud - ovest della Groenlandia, nel 2016, ma questa conclusione è stata messa in discussione nel 2018 in uno studio pubblicato dalla rivista Nature . Le “strutture stromatolitiche” a forma di coni o cupole poi descritte sono considerate in questo articolo come il risultato di deformazioni post-deposizione del sedimento, avvenute molto tempo dopo il suo seppellimento.
Le prime pubblicazioni scientifiche suggerivano di aver sperimentato un ottimale di estensione globale e un massimo di diversità di forme e strutture nel Proterozoico (1,5 miliardi di anni fa) che sarebbe persistito a questo livello fino a circa 700 milioni di anni fa. Dati più recenti mostrano che il loro numero e la loro diversità sono crollati prima, a vantaggio di altre specie. Ora si ritiene che mentre è possibile che fossero l'unica forma di vita, o la forma molto dominante fino a circa 550 Ma fa, il declino della loro diversità è iniziato molto prima di quanto si pensasse. Al contrario, la loro persistenza è di oltre 1 miliardo di anni. Il picco di diversità sarà data da 1 a 1,3 miliardi di anni prima di cadere al 75% di questo livello (tra -1 miliardo e -700 milioni di anni), a cadere infine a meno del 20% di questo livello. Diversità nei primi Cambriano .
MacNamara ritiene che il declino della loro diversità sia probabilmente il risultato della competizione con l'emergere di altre specie alla fine del Proterozoico . La comparsa di questa tendenza, basata sui tempi di divergenza delle sequenze molecolari di origine animale, risalirebbe ad almeno 1 miliardo di anni.
Le stromatoliti hanno indubbiamente contribuito a creare la nostra atmosfera ricca di ossigeno e lo strato di ozono che ha permesso lo sviluppo di una vita terrestre e oceanica più complessa. La loro crescita è lenta, ma nel corso di miliardi di anni sono stati all'origine di potenti scogliere o imponenti massicci calcarei o dolomitici (spessi fino a 3 chilometri nell'Anti-Atlante in Marocco ) o in Congo (creati oltre 700 milioni di anni fa ). Queste comunità microbiche sono quindi, in passato, all'origine di un primo importante sequestro di carbonio (e calcio , che ad alte dosi è un metallo tossico per organismi complessi).
Le stromatoliti morte sono considerate rocce fossili . In linea di principio dell'attualismo , si suppone che i più antichi siano stati sviluppati anche da una comunità di organismi microscopici, come batteri e alghe primitive.
Le antiche stromatoliti sono tra le più antiche rocce fossili di origine biologica conosciuta ( più antiche conosciute: 3.465 miliardi di anni). Sono più comuni nei sedimenti dell'età Precambriana .
Queste comunità hanno dominato la vita marina tra 3.500 e 500 milioni di anni fa . La comparsa di forme di vita più complesse come molluschi , crostacei e vertebrati verso la fine del Precambriano e l'inizio del Cambriano preannuncia il loro declino.
Le comunità che formano queste rocce sono state poi confinate in nicchie ecologiche isolate, compresi ambienti marini poco profondi e piuttosto molto salati , poco favorevoli ad altri organismi. Queste rocce si trovano nei sedimenti di tutte le età.
Ora molto rare, le attuali strutture della barriera corallina sembrano essere abbastanza simili alle stromatoliti formatesi oltre 3 miliardi di anni fa. Si trovano in diverse dimensioni, strutture e colori (grigio-blu, giallo crema, da rossastro a quasi nero), ma solo in pochi luoghi del globo, sulla costa del mare o del lago:
Numerose sorgenti termali sulfuree , come nel Parco Nazionale di Yellowstone , ospitano anche cianobatteri che spesso creano strutture stromatolitiche, sebbene siano meno numerose e diverse dalle specie che vivono in acque più fredde.
Le stromatoliti sono presenti anche in sorgenti e torrenti pietrificanti come in Francia nel torrente Dard vicino a Lons-le-Saunier ( dipartimento del Giura ) e nel torrente della cascata pietrificante di Saint Pierre-Livron vicino a Caylus ( dipartimento del Tarn-et-Garonne ).
Hanno forme, dimensioni, densità che variano secondo i siti geografici, e localmente secondo un gradiente di profondità, la direzione del vento e delle onde (si allungano in questa direzione). Dove sono più variegati, nel Lago di Thetis, possiamo distinguere:
La loro crescita è molto lenta: a Shark Bay abbiamo misurato un guadagno annuo inferiore a mezzo millimetro (0,4 mm ) all'anno.
La genesi di queste formazioni di stromatoliti da parte di organismi viventi è stata molto controversa, ma la scoperta e lo studio di stromatoliti ancora attive in Australia a Shark Bay (WA) e poi in pochi altri luoghi del mondo ha convinto i geologi che i fogli minerali che strutturano il vecchie stromatoliti potrebbero essere create lentamente durante lo sviluppo di colonie microbiche in strati successivi.
Sono stati identificati due meccanismi principali: i cianobatteri durante la loro crescita in colonie o cluster formano un plesso di filamenti batterici noto come matrice mucillaginosa procariotica o anche mascherino batterico. La mucillagine che producono è in grado di intrappolare alcune delle particelle sospese disponibili nell'acqua, che alla fine formano una crosta, ricca di bicarbonati solubili e carbonati di calcio insolubili che la induriscono.
Alcuni altri batteri alcalini e resistenti al calore come l'attuale Bacillus sphaericus , Sporosarcina pasteurii o Proteus aeruginosa possono anche far precipitare il calcio nel calcare insolubile che persiste dopo la scomparsa dei batteri.
La mucillagine e la struttura multistrato prodotta da questi batteri molto antichi (e per questo chiamati "primitivi") potrebbero essere entrambe originate dalla selezione naturale .
Quando questi organismi apparvero e cominciarono a colonizzare la zona intertidale e le back-littoral lagune della terra in quel momento emerse, l'assenza di ossigeno in atmosfera , quindi la sua scarsità, non ha permesso l'esistenza per lungo tempo. Uno strato di ozono come quello che oggi ci protegge dalle radiazioni solari e in particolare dai raggi UV , che sono mortali per i batteri.
Questa sostanza gelatinosa potrebbe aver agito come una protezione solare anti-radiazioni UV. Questo ruolo potrebbe esistere ancora nella Fauna Ediacara , più complessa ma i cui fossili suggeriscono che fosse costituita da organismi animali gelatinosi come le meduse.
Ancora oggi si possono osservare colonie batteriche (esempio: il genere Nostoc ) o alghe superiori che resistono all'esposizione per diverse ore in pieno sole con la bassa marea grazie ad un muco o ad una sostanza mucillaginosa.
Dal canto suo, lo strato esterno di calcare biogenico (formato dalle colonie di cellule di un "biofilm esterno" e dalla sostanza mucillaginosa che facilita la precipitazione del calcio in calcare) sembra svolgere diversi ruoli complementari:
Vengono menzionate altre due ipotesi, in particolare da James Lovelock nella sua ipotesi di Gaia e nei suoi successivi sviluppi:
In quanto roccia biogenica, le strutture stromatolitiche recano tracce dei più antichi organismi e organizzazioni viventi; non sono i resti di un particolare organismo, ma la fossilization di un non- corallina barriera . I cianobatteri attualmente dominanti su queste strutture, se erano dominanti anche in epoca Precambriana, sono indice di attività fotosintetica e quindi di pozzi di carbonio e significativa produzione di ossigeno in una fase molto precoce nella storia dell'atmosfera primitiva europea. In assenza di un contromodello biologico, è questa ipotesi che prevale nelle scienze della Terra. Queste barriere microbiche, una volta fossilizzate, danno alle rocce varie strutture, il cui studio permette di comprendere meglio il passato a posteriori, anche climatiche. Spesso qualificate come "stromatolitiche" sono tutte le scogliere fossili che si presume siano state formate dall'attività di microrganismi biocostruttivi.
Per attività fotosintetica , il carbonio 12 ( 12 C) disponibile nell'anidride carbonica disciolta viene preferibilmente frazionato con il carbonio 13 ( 13 C), questo secondo isotopo essendo presente in eccesso nelle acque oceaniche: costituisce quindi un buon proxy geochimico per le variazioni dell'attività autotrofica in il Precambriano . Oltre alla cattura dei sedimenti, le colonie batteriche sono quindi responsabili di parte della precipitazione di carbonati e sali di ferro . Quando una matrice microbica è satura, i filamenti muoiono e fungono da solido supporto calcareo per lo sviluppo di un'altra matrice, per rinnovata attività microbica.