L’Episodio Pluviale del Carnico: l’impatto sugli ecosistemi e sulla diversificazione della flora del Triassico

The term “Carnian Pluvial Episode” (CPE) refers to a phase of global perturbation of the Carnian climate which took place around 232 to 234 million years ago. It consisted of a set of environmental phenomena that occurred in the middle of the Carnian age during the Late Triassic, such as volcanism, sea-level fluctuations, climate change and carbon-cycle perturbations, as indicated by diverse sedimentary and paleontological records. In particular, these conditions reflect a sudden and temporary shift from a relatively drier-cooler arid climate to a wetter-humid world. It is believed that this event had a strong impact on marine and terrestrial ecosystems. The effects of this climate change are visibile in many different geological settings all around the world: a huge input of siliciclastic material into marine basins, a development of paleosols typical of tropical humid climate, the establishment of anoxic conditions with depositions of laminated shales in some restricted basins, a change in the carbonate factory from microbial carbonate to metazoan carbonate factory. Moreover, from the onset of CPE at least three negative carbonate isotope excursions have been recorded and this suggests a likely injection of light carbon into the atmosphere-ocean system. Besides these abiotic and environmental influences, there is also palynological evidence which comes from hygrophitic biological assemblages. Biostratigraphic data, especially those about ammonoids, conodonts and palynomorphs from Italian Dolomites and Julian Alps, suggest that the CPE was a time of a major biological turnover. Some examples are the disappearance of Trachyceratinae among ammonoids, the extinction of the majority of existing conodonts genera, the crisis of crinoids, the abrupt decline of tropical carbonate platforms, the first significant emergence of pelagic calcareous nannofossils and modern-style reefs, the radiation of several modern conifer and fern families, the diversification of many tetrapod groups including mammals. Also, one of the main effects of the CPE was a global hyper-production of resin. Among the main resin-producing conifer groups were the Cheirolepidiaceae, which are well represented in palynological associations by the abundant genus Circumpollen. The oldest quantitatively important deposit of fossil resin, namely amber, known so far was recorded in the Heiligkreuz Formation in the Dolomites. Inside this amber a rich microbiological association including bacteria, fungi, algae, ciliates, spores, pollen and arthropods was discovered. The study on fossil microorganisms embedded in the amber is still in progress. It was suggested a relationship between the Carnian climate change and the presence of amber in the Dolomites and in other geological formations. The resin outpourings preserved as amber deposits would be the consequence of environmental stresses on terrestrial ecosystems. Currently the most accepted hypothesis about the occurrence of the CPE is that it was triggered by an intensification of hydrological cycle due to injection of volcanic CO2 from Wrangellia volcanism into the Carnian atmosphere-ocean system. The eruption of this Large Igneous Province (LIP) may therefore have been the trigger for a sudden carbon-dioxide-induced warming and associated increased rainfall in many regions of the planet. Carbon-isotope records suggest that an injection of volcanic CO2, like for other LIP-related events, probably occurred in different pulses in a time span of about 1,5 Myr. Although the extent of this time of global environmental changes and biological turnover is still a matter of dispute among scholars, all of them are agreed that an episode of increased rainfall took place during this period, which most likely caused a first phase of widespread extinctions that was followed by a second phase of radiation and diversification of several groups that would become important components of younger Mesozoic and modern ecosystems.

Il termine “Episodio Pluviale del Carnico” (CPE) si riferisce ad una fase di perturbazione globale del clima del Carnico che avvenne in un periodo compreso all’incirca tra 232 e 234 milioni di anni fa. Esso consistette in una serie di fenomeni ambientali che si verificarono nel mezzo dell’epoca del Carnico durante il Triassico superiore e includono vulcanismo, fluttuazioni del livello dei mari, cambiamento climatico e perturbazioni del ciclo del carbonio. Al riguardo vi sono diverse testimonianze sedimentarie e paleontologiche. Si evince in particolare un passaggio improvviso da un clima relativamente arido e freddo ad uno caratterizzato da maggiore umidità. Si ritiene che l’evento ebbe un forte impatto sugli ecosistemi marini e terrestri. Gli effetti di questo cambiamento climatico sono visibili in vari siti in tutto il mondo: un’immissione di materiale silicoclastico nei bacini marini, lo sviluppo di paleosuoli tipici di un clima umido tropicale, lo stabilirsi di condizioni contraddistinte da anossia con deposizione di argilliti in alcuni bacini, un mutamento nell’immagazzinamento dei carbonati da microbico a metazoico. Dall’inizio del CPE sono state registrate almeno tre escursioni negative degli isotopi del carbonio e ciò suggerisce una probabile iniezione di carbonio leggero nel sistema atmosfera-oceano. I dati relativi alla biostratigrafia riguardanti specialmente le ammoniti, i conodonti e i palinomorfi provenienti dalle Dolomiti e dalle Alpi Giulie suggeriscono che il CPE fu contraddistinto da un considerevole turnover biologico. Alcuni esempi sono la scomparsa delle ammoniti Trachyceratinae, l’estinzione di gran parte dei conodonti, l’improvviso declino delle piattaforme carbonatiche tropicali, la prima affermazione dei nannofossili calcarei di ambiente pelagico e delle barriere coralline moderne, la radiazione evolutiva di varie famiglie di felci e conifere moderne, la diversificazione di molti gruppi di tetrapodi, tra cui i mammiferi. Uno dei principali effetti del CPE fu una globale iperproduzione di resina. Tra i maggiori gruppi di conifere produttrici di resina vi erano quelle afferenti alle Cheirolepidiaceae, ben rappresentate dal genere Circumpollen nelle associazioni palinologiche. Il più antico deposito di resina fossile, ovvero di ambra, ad oggi conosciuto è quello rinvenuto nella Heiligkreuz Formation nelle Dolomiti. In queste ambre fu scoperta un ricca associazione di microrganismi tra cui batteri, funghi, alghe, ciliati, spore, polline e artropodi. È stata suggerita una relazione causale fra il cambiamento climatico del Carnico e la presenza di ambra nelle Dolomiti ed in altre formazioni geologiche. Le emissioni di resina preservate oggi come ambre sarebbero conseguenti agli stress ambientali negli ecosistemi. Secondo l’ipotesi più accreditata il CPE sarebbe stato scatenato da un’intensificazione del ciclo idrologico dovuto all’immissione di CO2 di origine vulcanica nel sistema atmosfera-oceano proveniente dal vulcanismo del Wrangellia. L’eruzione di questa Grande Provincia Ignea potrebbe essere stata la causa scatenante di un surriscaldamento indotto dalla CO2 associato a un incremento delle precipitazioni in molte regioni del pianeta. Le testimonianze relative agli isotopi del carbonio suggeriscono che un’emissione di CO2 di origine vulcanica si verificò probabilmente in diversi impulsi in un arco di tempo di ca. 1,5 mln di anni. Sebbene la portata di quest’epoca di mutamenti ambientali globali e turnover biologico è ancora oggetto di discussione tra gli studiosi, questi sono tutti concordi nel sostenere che tale periodo fu contraddistinto da un incremento delle precipitazioni, il quale molto probabilmente causò una prima fase di generalizzata estinzione biologica seguita da una seconda fase di radiazione evolutiva e diversificazione di diversi gruppi di organismi che sarebbero divenuti importanti componenti del Mesozoico più recente e degli ecosistemi moderni.