Nella scala dei tempi geologici, il Pleistocene è la prima delle due epoche in cui è suddiviso il Quaternario. È compreso tra 2,58 milioni di anni fa (Ma) e 11 700anni fa, ed è preceduto dal Pliocene, l'ultima epoca del precedente periodo del Neogene, e seguito dall'Olocene, l'epoca in cui viviamo.
Il nome Pleistocene deriva dal greco πλεῖστος (pleistos = «il più») e καινός (kainos = «recente»), con il significato di «il più recente». Tale denominazione riflette il fatto che, in origine, il Pleistocene era considerato l'epoca più recente nella storia geologica del pianeta. Solo in un secondo momento venne infatti introdotto l'Olocene, l'epoca in cui viviamo.
Datazione
Il Pleistocene è stato datato tra 2,58 milioni di anni fa e 11700 anni prima del presente (BP), con la data finale storicamente espressa anche come 10000anni radiocarbonio BP (¹⁴C BP). L'epoca comprende la maggior parte della fase più recente delle ripetute glaciazioni quaternarie, fino a includere il brusco raffreddamento climatico noto come Dryas recente. La fine del Dryas recente è stata datata a circa 9640 a.C., corrispondenti a 11590 anni BP calibrati.
La Commissione Internazionale di Stratigrafia (organo della International Union of Geological Sciences) ha confermato l'estensione cronologica del Pleistocene e ha ratificato nel 2018 la sezione tipo (Global Boundary Stratotype Section and Point, GSSP) per il limite Pleistocene/Olocene. La sezione proposta è rappresentata da una carota di ghiaccio estratta a 75° 10' N, 42° 32' W nell'ambito del North Greenland Ice Core Project.
Il Pleistocene copre dunque il periodo più recente caratterizzato dalle ripetute glaciazioni. In passato, il termine Plio-Pleistocene è stato talvolta utilizzato in modo informale per indicare l'insieme delle fasi glaciali più recenti; tuttavia, il Quaternario è stato successivamente ridefinito con inizio a 2,58 milioni di anni, in coerenza con i dati stratigrafici e paleoclimatici più aggiornati.
Le glaciazioni alpine
Modello riferibile al versante settentrionale delle Alpi
Modello riferibile al versante meridionale delle Alpi
Per quanto riguarda le glaciazioni del versante meridionale delle Alpi, dettagliate ricerche sviluppatesi negli ultimi trent'anni hanno progressivamente soppiantato lo schema classico, oggi considerato superato. I risultati di tali studi sono in corso di pubblicazione nell'ambito dei progetti di Cartografia Geologica Nazionale, portati avanti dalle singole Regioni in stretta collaborazione con le Università.
Lo schema attualmente più condiviso per le Prealpi meridionali evidenzia una prima grande avanzata glaciale già nel Terziario, durante il Pliocene. Essa è segnalata in tutta l'area lombarda ed è stata datata con sicurezza nel Varesotto, dove i sedimenti glaciali risultano ricoperti da sedimenti marini contenenti faune a molluschi pliocenici.
Nel Pleistocene si riconoscono le seguenti fasi:
Pleistocene inferiore
Un lungo periodo interglaciale, esteso per gran parte della durata dell'epoca.
Pleistocene medio
Una ripresa delle avanzate glaciali, con la presenza di un numero variabile di glaciazioni in ciascun bacino idrografico considerato. In media sono comunque riconoscibili circa una dozzina di avanzate glaciali distinte. Tale numero va considerato per difetto, poiché i sedimenti riferibili ad avanzate meno estese potrebbero essere stati sepolti o erosi («spazzati») dalle glaciazioni successive, più imponenti.
Paleogeografia e clima
La massima estensione dei ghiacciai nella zona del polo nord durante il Pleistocene
Durante il Pleistocene, i continenti si trovavano sostanzialmente nelle posizioni attuali, e le placche tettoniche su cui poggiano, probabilmente già dall'inizio dell'epoca, non si erano spostate di oltre 100km l'una rispetto all'altra.
Secondo Mark Lynas, sulla base dei dati paleoclimatici disponibili, il clima complessivo del Pleistocene potrebbe essere descritto come una sorta di El Niño persistente, caratterizzato da alisei indeboliti o orientati verso est nel Pacifico meridionale, dalla risalita di aria calda in prossimità delle coste del Perù, dall'espansione di acque calde dal Pacifico occidentale e dall'Oceano Indiano verso il Pacifico orientale, oltre ad altri indicatori tipici degli eventi di El Niño.
Caratteristiche delle glaciazioni
Il clima del Pleistocene fu segnato da ripetuti cicli glaciali, durante i quali, in alcune regioni, le calotte continentali si spinsero fino al 40º parallelo. Si stima che, durante le massime espansioni glaciali, circa il 30% della superficie terrestre fosse coperto dal ghiaccio. Inoltre, una vasta zona di permafrost si estendeva verso sud dal margine delle calotte glaciali: per alcune centinaia di chilometri in Nord America e per molte centinaia di chilometri in Eurasia. La temperatura media annuale al margine delle calotte era di circa −6°C, mentre al limite del permafrost si attestava intorno a 0°C.
Ogni avanzata glaciale immobilizzava enormi volumi d'acqua in calotte spesse 1500-3000m, causando un abbassamento del livello marino di 100m o più su scala globale. Durante i periodi interglaciali, come l'attuale, erano invece comuni le trasgressioni marine, in parte compensate da movimenti isostatici o dall'emersione di alcune regioni.
Gli effetti delle glaciazioni furono globali. L'Antartide rimase circondata dai ghiacci per tutto il Pleistocene, come già nel precedente Pliocene. Nelle Americhe, le Ande meridionali erano coperte dalla calotta glaciale della Patagonia; ghiacciai erano presenti anche in Nuova Zelanda e Tasmania. In Africa, i ghiacciai – oggi in forte regressione – erano più estesi sul monte Kenya, sul Kilimanjaro e nella catena del Ruwenzori; esistevano inoltre ghiacciai sugli altopiani dell'Etiopia e sui rilievi occidentali della catena dell'Atlante.
Nell'emisfero settentrionale, molte calotte glaciali confluirono tra loro. Il Ghiacciaio della Cordigliera copriva il Nord America nord-occidentale, mentre a est dominava l'enorme calotta laurentidiana. Il ghiacciaio fennoscandiano si estendeva sull'Europa settentrionale, coprendo anche la Gran Bretagna, mentre i ghiacciai alpini rivestivano gran parte delle Alpi. Calotte isolate si sviluppavano in Siberia e sulla piattaforma artica, e i mari settentrionali risultavano in larga parte ghiacciati.
A sud delle calotte continentali si formarono vasti laghi proglaciali, poiché gli sbocchi fluviali erano ostruiti e le temperature più basse riducevano l'evaporazione. Il centro-nord del Nord America era totalmente dominato dal lago Agassiz, mentre oltre cento bacini oggi asciutti o ridotti, come il lago Bonneville, erano colmi d'acqua. In Eurasia, il deflusso glaciale alimentava grandi laghi e fiumi con portate maggiori e reti idrografiche più ramificate. Anche i laghi africani risultavano più estesi, favoriti dalla minore evaporazione.
Al contrario, i deserti erano generalmente più aridi ed estesi, poiché le precipitazioni diminuivano a causa del ridotto apporto di vapore acqueo derivante dall'evaporazione oceanica e continentale.
Le ere glaciali come riflesse nella CO2 dell'atmosfera, immagazzinata in bolle nei ghiacciai dell'Antartide
Sono stati identificati undici eventi glaciali maggiori, oltre a numerosi episodi minori. Un evento maggiore, o glaciale, è un'estesa fase di avanzata dei ghiacci, separata da periodi interglaciali. All'interno dei glaciali si distinguono oscillazioni minori: le fasi di avanzata sono dette stadiali, mentre le fasi più moti sono dette interstadiali.
La nomenclatura degli eventi glaciali varia da regione a regione, poiché ciascuna area possiede una propria storia glaciale legata a latitudine, morfologia e clima. Di conseguenza, non è corretto applicare automaticamente i nomi glaciali di una regione a un'altra. Nel corso del XX secolo, con l'intensificarsi degli studi quaternari, il numero delle denominazioni è aumentato e continua ad aumentare.
Le glaciazioni riportate nelle tabelle tradizionali rappresentano una semplificazione di un sistema climatico molto più complesso. Molti stadiali e avanzamenti restano privi di nome e, in diversi casi, le evidenze terrestri sono state cancellate o mascherate da eventi successivi, sebbene restino riconoscibili nelle registrazioni paleoclimatiche.
Quattro delle più importanti regioni con i nomi storici dei glaciali.
In analogia ai termini glaciale e interglaciale, si usano i termini pluviale e interpluviale (dal latino pluvia, «pioggia»). Una fase pluviale indica un periodo relativamente più caldo e piovoso, mentre una fase interpluviale corrisponde a condizioni più secche. In passato si riteneva che le fasi pluviali coincidessero sistematicamente con i glaciali nelle regioni non glacializzate, ma questa corrispondenza non è universale e dipende da fattori regionali.
I fattori transitori che agiscono sulla superficie terrestre – clima, correnti oceaniche e atmosferiche, temperatura – mostrano un andamento ciclico, controllato in larga parte dai movimenti astronomici del pianeta. Le glaciazioni pleistoceniche furono causate dagli stessi meccanismi ciclici, in particolare dai cicli di Milanković, che descrivono variazioni periodiche dell'insolazione dovute a cambiamenti nell'orbita e nell'assetto della Terra.
Tuttavia, tali cicli non spiegano da soli l'inizio e la fine dell'era glaciale pleistocenica, né il verificarsi delle grandi transizioni climatiche, sebbene risultino particolarmente efficaci nel descrivere la periodicità delle glaciazioni, soprattutto nel ritmo di circa 100000 anni.
Isotopi dell'ossigeno e stadi isotopici marini
L'analisi delle variazioni nel rapporto tra ¹⁸O e ¹⁶O nella calcite delle carote oceaniche consente di ricostruire le temperature oceaniche passate e, indirettamente, il clima globale. Gli oceani freddi sono relativamente più ricchi di ¹⁸O, incorporato nelle conchiglie dei foraminiferi.
Tecniche analoghe sono applicate alle carote di ghiaccio, in cui il rapporto isotopico dell'ossigeno nella neve dipende dalla temperatura media annuale al momento della precipitazione.
I grafici risultanti mostrano un andamento ondulatorio: ogni semiperiodo corrisponde a uno stadio isotopico marino (Marine Isotope Stage, MIS). Gli stadi pari indicano fasi glaciali, quelli dispari fasi interglaciali; le oscillazioni minori rappresentano stadiali e interstadiali.
Secondo questa classificazione, nel Pleistocene si riconoscono 102 stadi MIS a partire da circa 2,5 milioni di anni fa. Il MIS 1 corrisponde all'Olocene; il più recente glaciale maggiore fu il MIS 2-4 (circa 85000-11000 anni fa). I glaciali più intensi furono i MIS 2, 6, 12 e 16, mentre gli interglaciali più caldi furono i MIS 1, 5, 9 e 11.
Sia la fauna marina sia quella continentale erano, nel complesso, simili a quelle attuali, con l'importante eccezione della megafauna, molto più ricca e diversificata nel Pleistocene (si veda la cosiddetta megafauna del Pleistocene).
I profondi mutamenti climatici associati alle glaciazioni ebbero un impatto determinante sulla flora e sulla fauna. A ogni avanzata dei ghiacci, vaste aree continentali divennero totalmente inabitabili, mentre piante e animali costretti a migrare verso sud affrontarono condizioni di forte stress, dovute soprattutto ai drastici cambiamenti climatici, alla riduzione degli spazi vitali e alla scarsità di risorse alimentari.
Le estinzioni furono particolarmente severe in Nord America, dove cavalli e cammelli autoctoni scomparvero completamente. La cronologia delle estinzioni suggerisce che esse non furono determinate esclusivamente da cause climatiche o macroclimatiche, ma che siano state fortemente influenzate dalla diffusione dei superpredatori del genere Homo e, in particolare, della nostra specie. Secondo la cosiddetta teoria dell'overkill, proposta da Paul S. Martin, l'essere umano, grazie alla capacità di modificare l'ambiente e a tecniche di caccia avanzate (strategie cooperative, trappole, uso del fuoco), avrebbe giocato un ruolo decisivo nell'estinzione della megafauna.
In Africa, le prime riduzioni significative della megafauna si registrarono già circa 1,7 milioni di anni fa, in concomitanza con la comparsa dei primi Homo, con la scomparsa della maggior parte delle tartarughe giganti. Intorno a 1,4 milioni di anni fa, le specie di proboscidati africani passarono da nove a due, e un destino simile colpì altri grandi erbivori (come Hexaprotodon e l'enigmatico Ancylotherium) e grandi predatori (tra cui la iena gigante Pachycrocuta e tutti i machairodonti). La riduzione della biodiversità della megafauna proseguì fino a circa 900000 anni fa, accompagnata anche dall'estinzione degli ultimi australopitecini, sostituiti dagli Homo. Ulteriori due picchi di estinzione sono documentati attorno a 500000 anni fa e nuovamente verso i 12000 anni fa.
In Asia meridionale e in Europa, il primo grande ciclo di estinzioni di megafauna si verificò intorno a 1,4 milioni di anni fa, con modalità simili a quelle osservate in Africa, iniziando anch'esso dalle tartarughe giganti. Una seconda ondata colpì l'Asia meridionale circa 60000 anni fa, poco dopo l'arrivo dell'uomo anatomicamente moderno, seguita da una terza e ultima fase intorno a 12000 anni fa, soprattutto nelle regioni settentrionali del continente.
Circa 50000 anni fa, poco dopo la comparsa dell'uomo moderno in Australia, si verificò anche lì un'estinzione di massa. Successivamente, l'espansione umana raggiunse l'Europa – dove la megafauna era già in declino per la presenza di altri ominini– e le Americhe (circa 11000 anni fa), dove l'estinzione risultò particolarmente rapida. Infine, la colonizzazione di Madagascar, Nuova Zelanda e di altri grandi arcipelaghi determinò la scomparsa della megafauna locale nel giro di poche centinaia di anni.
Le evidenze scientifiche indicano che l'uomo si è evoluto nella sua forma attuale durante il Pleistocene. All'inizio di questa epoca erano ancora presenti specie del genere Paranthropus, insieme ad altri ominini arcaici; tuttavia, nel corso del Paleolitico inferiore tali forme si estinsero progressivamente e, per gran parte del Pleistocene, l'unica specie ominina ampiamente documentata nei reperti fossili fu Homo erectus.
Questa specie si diffuse in vaste aree del Vecchio Mondo, determinando un aumento della diversità umana regionale. Il Paleolitico medio e superiore furono caratterizzati dalla comparsa di nuovi tipi umani, nonché dallo sviluppo di industrie litiche più complesse rispetto a quelle dei periodi precedenti.
Secondo le stime basate sull'analisi del DNA mitocondriale, gli uomini moderni migrarono dall'Africa dopo la glaciazione Riss, nel corso dello stadio interglaciale eemiano, espandendosi successivamente in tutte le regioni del pianeta non coperte dai ghiacci durante il Pleistocene superiore.
Sebbene la teoria dell'«origine africana» dell'uomo moderno non sia messa in discussione, alcuni ricercatori hanno ipotizzato che l'ultima grande espansione umana non abbia completamente sostituito le popolazioni ominine preesistenti, ma che vi siano stati processi di assimilazione e incrocio tra gruppi locali e Homo sapiens. Secondo questa interpretazione, alcune caratteristiche dell'uomo moderno potrebbero essersi sviluppate in modo parzialmente regionale.
Tale ipotesi, tuttavia, resta controversa e, pur avendo avuto una certa diffusione in passato, ha progressivamente perso consenso nella comunità scientifica.
Depositi
I depositi continentali del Pleistocene si rinvengono principalmente nei fondi lacustri, nei sedimenti di loess e nelle cavità carsiche, oltre che nelle grandi quantità di materiali trasportati e deposti dai ghiacciai.
I depositi marini pleistocenici si trovano soprattutto in aree situate a poche decine di chilometri dalle attuali linee di costa, dove le oscillazioni del livello marino ne hanno favorito la conservazione. In alcune regioni geologicamente attive, come la costa della California meridionale, tali depositi possono oggi affiorare a quote di diverse centinaia di metri sul livello del mare, a causa dei successivi sollevamenti tettonici.
12Commissione internazionale di stratigrafia, International Chronostratigraphic Chart, su stratigraphy.org, Unione internazionale di scienze geologiche. URL consultato il 16 gennaio 2025.
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