Gli Esseri Umani Avrebbero Potuto Vivere al Tempo dei Dinosauri?
Gaia non regola soltanto le temperature!
L'omeostasi del Sistema Terra, alias “Gaia”, viene spesso discussa in termini di regolazione della temperatura planetaria. Ma non si tratta solo di questo. La possibilità che gli esseri umani potessero vivere all'epoca dei dinosauri ci porta a capire come la composizione dell'atmosfera sia stata regolata per sostenere i grandi animali, i “tetrapodi”, per almeno 350 milioni di anni. Una manifestazione delle capacità del sistema gaiano.
L'idea che i nostri antenati dell'età della pietra potessero vivere durante i dinosauri è uno dei temi preferiti della fantascienza e oggetto di discussione tra i creazionisti della Terra giovane. A parte questi ambiti, un po' al di fuori della scienza mainstream, è noto che gli esseri umani sono separati dai dinosauri non aviari da circa 65 milioni di anni; è un po' difficile pensare che possano essersi incontrati!
Ciononostante, è legittimo - e interessante - chiedersi se gli esseri umani potessero effettivamente vivere all'epoca dei dinosauri. Che ne dite di una macchina del tempo che vi proietti nel Giurassico? Avreste bisogno di un respiratore o di una tuta spaziale?
Naturalmente, la risposta dipende da ciò che sappiamo sulla composizione dell'atmosfera nel remoto passato . Innanzitutto, si ritiene che la pressione durante il Fanerozoico (gli ultimi 540 milioni di anni circa) sia rimasta costante, con l'azoto come componente principale, come oggi. Quindi, i vincoli principali sarebbero i gas che gli esseri umani respirano (ossigeno) ed emettono (CO2).
Vi mostro alcuni dati (Payne e Kaltenegger 2023). Si noti la grande incertezza dei dati, dovuta al fatto che le misurazioni si basano su “proxy”, tracce geologiche lasciate da processi che sono influenzati dalle concentrazioni di ossigeno.
Livelli di ossigeno inferiori al 19,5% - non molto più bassi dell'attuale 21,5% - già causano sintomi di ipossia rilevabili. Ma il corpo umano è resistente e non si perde conoscenza finché le concentrazioni non sono inferiori al 15% circa. Se si scende sotto il 12% circa, si muore. Dall'altra parte dell'intervallo di pressione, l'ossigeno può essere tossico solo quando supera il 50% circa. 50%.
Quindi, la nostra donna delle pulizie dovrebbe aver avuto abbastanza ossigeno durante l'era dei dinosauri (da circa 170 anni fa a 65 anni fa). Potrebbe averne avuto un po' troppo in alcuni periodi, quando si è sentita un po' euforica. In altri, avrebbe avuto il fiato corto, ma non più di tanto. Tuttavia, potrebbero esserci state delle eccezioni. Al confine tra il Paleozoico e il Mesozoico, all'epoca della “madre di tutte le estinzioni”, il livello di ossigeno potrebbe essere stato troppo basso per la sopravvivenza di un essere umano, ma questo non è chiaro, data l'incertezza dei dati. In ogni caso, si è trattato di un periodo breve in termini geologici.
La questione della respirazione ha un altro risvolto: la pressione dell'anidride carbonica (CO2). O2 e CO2 vanno insieme. Le piante hanno bisogno di CO2 e per loro l'ossigeno è uno scarto. Al contrario, gli animali hanno bisogno di ossigeno, mentre la CO2 è uno scarto. È un equilibrio delicato che è stato descritto come una “danza”. Il trasporto di ossigeno nel corpo è regolato dalla concentrazione di CO2, ed è per questo che, se siete bloccati in un sottomarino affondato, non potete sopravvivere respirando più velocemente. Inspirerete molto ossigeno, ma non verrà raccolto dalle molecole di emoglobina del vostro corpo, intasate da troppa anidride carbonica.
Il corpo umano è tarato per vivere a una concentrazione di circa 0,03% di CO2 (300 ppm). Non sono noti gli effetti sulla salute di concentrazioni inferiori di CO2, ma è noto che concentrazioni elevate sono dannose per la salute. Le emissioni umane hanno già portato la concentrazione nell'aria a 420 ppm. All'interno degli edifici si respirano in genere 600-800 ppm. Se l'edificio ha finestre sigillate (per “risparmiare energia”), si arriva rapidamente a valori molto più alti (anche se si indossa una maschera facciale). Più di 1000-2000 ppm (0,1%-0,2%) sono considerate malsane. Più di 5000 (0,5%) è accettabile solo per brevi periodi; se si raggiunge il 5%, si muore. Punto.
Quindi, per quanto riguarda le concentrazioni di CO2, la nostra donna delle pulizie avrebbe trovato l'aria del Mesozoico un po' stantia e avrebbe potuto soffrire di mal di testa, ma sarebbe sopravvissuta senza respiratore. Solo durante la prima metà del Paleozoico le concentrazioni sarebbero state sufficienti a causare danni, soprattutto se associate a un basso contenuto di ossigeno.
In definitiva, sì: si potrebbe viaggiare con le macchine del tempo fino a circa 350 milioni di anni fa, andare in giro e magari cacciare i dinosauri per il puro piacere di farlo. E se riuscissimo a clonare i dinosauri nel nostro tempo, potrebbero respirare la nostra atmosfera, anche se potrebbero trovarla povera di ossigeno e affaticarsi facilmente.
Al di là della fantascienza, queste considerazioni evidenziano come l'ecosistema terrestre abbia visto una “finestra dei tetrapodi” di circa 350 milioni di anni in cui la composizione dell'atmosfera era compatibile con i grandi animali, salvo gli episodi di estinzione di massa. Si tratta di un notevole esempio di “regolazione gaiana” che ha mantenuto queste condizioni abbastanza buone per più di 350 milioni di anni, e lo è ancora. Questo evidenzia anche la fondamentale somiglianza tra gli organismi della Terra. Tutti utilizzano gli stessi meccanismi biologici. All'interno dei loro corpi, i mitocondri sono impegnati a generare energia chimica utilizzando lo stesso meccanismo biochimico: il ciclo di Krebs. Lo stesso ciclo alimenta mammiferi, dinosauri e donne delle pulizie.
Notate anche che queste condizioni non hanno mai portato allo sviluppo delle creature altamente encefalizzate di oggi. Gli esseri umani potevano sopravvivere durante il Cretaceo, ma non sarebbero stati in grado di evolversi in quel periodo. Il “dinosauroide” di Dale Russell era un esercizio interessante su come si sarebbe potuto evolvere un dinosauro intelligente, ma è rimasto teorico. All'epoca non c'era modo di ossigenare un cervello con caratteristiche simili a quello umano.
Solo negli ultimi 30 milioni di anni circa abbiamo assistito a un cambiamento, con la CO2 che è scesa a livelli mai visti prima. È forse grazie a questa bassa concentrazione che è stato possibile evolvere grandi cervelli con un'alta densità di neuroni, come quello umano. Ora, naturalmente, stiamo ribaltando tutto con le emissioni di CO2, riportandoci all'età dei dinosauri. Solo che noi non siamo dinosauri. Ma questa è un'altra storia che ho raccontato in un post precedente.
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A questo proposito, date un'occhiata a questo estratto del recente articolo “Evolution of Atmospheric O2 Through the Phanerozoic, Revisited” e vedete se riuscite a individuare l'errore che stanno commettendo.
Quando si considera l'evoluzione dell'intelligenza, una domanda utile è: “Qual è il punto più antico della storia della Terra durante il quale gli esseri umani potrebbero essere sopravvissuti sulla superficie terrestre?”. La risposta darebbe un'indicazione del tipo di biosfera necessaria sul nostro pianeta per supportare l'intelligenza così come la conosciamo e, di conseguenza, quali progressi evolutivi potrebbero essere necessari per la nascita dell'intelligenza su un esopianeta. Attualmente, l'altitudine più elevata di una colonizzazione umana a lungo termine si trova sull'Altopiano del Tibet, a circa 4.500 m, dove la densità dell'atmosfera è circa il 60% di quella del livello del mare. La pressione parziale di ossigeno che si registra in questo luogo equivale a trovarsi al livello del mare su un pianeta con solo il ∼12,5% di O2 nell'atmosfera. Una selezione di tratti metabolici acquisiti in oltre 6.000 anni di permanenza umana sull'altopiano (Horscroft et al. 2017) ha reso possibile una vita complessa e intelligente. Questo livello di abbondanza di ossigeno atmosferico è all'incirca quello che si pensa sia necessario affinché l'ossigeno penetri in profondità nell'interno dell'oceano (Canfield 1998). Pertanto, dato che il nostro principale vincolo sui livelli di ossigeno atmosferico pre-siluriani è la persistenza dell'anossia marina (Sperling et al. 2015), è possibile che una concentrazione di ossigeno atmosferico sufficiente per gli esseri umani moderni altamente adattati sia stata disponibile per tutto il Fanerozoico e forse anche nel Proterozoico.
Non sto denigrando l'articolo o gli autori. Ma questo paragrafo è completamente sbagliato: l'uomo NON avrebbe potuto vivere durante il pre-Siluriano; non è possibile. Ad alta quota, la pressione dell'ossigeno si riduce, ma la sua frazione nell'aria rimane lo stesso 21% che a livello del mare. Quindi, si può compensare respirando più velocemente e sviluppando polmoni più grandi. Durante il Siluriano e la maggior parte del Fanerozoico, invece, la riduzione dei livelli di ossigeno era associata ad alti livelli di CO2. E le persone non possono sopravvivere con un rapporto ossigeno/CO2 inferiore a un livello minimo. Solo per notare come sia facile per tutti noi perdere alcuni punti fondamentali quando ci si allontana dal proprio campo. Comunque, Gaia continua ad amare tutte le sue creature.