Appunti Didattica della Biologia, Appunti di Didattica Pedagogica

Scarica Appunti Didattica della Biologia e più Appunti in PDF di Didattica Pedagogica solo su Docsity! 1 DIDATTICA DELLA BIOLOGIA Lezione 1a Libro a scelta → saperne parlare, in che modo può essere utile? Due moduli: biologia e chimica ma un unico esame Biologia: scritto e orale nello stesso appello PREAPPELLO di biologia: 4 novembre, valido per la sessione invernale entro cui fare anche chimica se non fa il preappello. NO libro a scelta PREPAPPELLI di chimica: al termine del corso PREAPPELLO ORALE 7/8 gennaio, una domanda sul libro a scelta Scritto di biologia: 10 domande chiuse nozionistiche o ragionamento (6 corrette), e 2 o 3 aperte. 30/40 minuti Lezione 1b INDICAZIONI NAZIONALI 2012 Traguardi sono “i riferimenti ineludibili per gli insegnanti, indicano piste culturali e didattiche e aiutano a finalizzare l’azione educativa allo sviluppo integrale dell’allievo”. Sono fissati al termine della scuola dell’infanzia, di quella primaria e di quella secondaria di primo grado e i traguardi sono prescrittivi finiscono a costituire i criteri per la valutazione delle competenze attese. Gli obbiettivi di apprendimento “individuano campi del sapere, conoscenze e abilità ritenuti indispensabili al fine di raggiungere i traguardi per lo sviluppo delle competenze”. Vanno utilizzati tenendo conto del contesto in cui scuola e gli insegnanti si trovano ad operare. Gli obbiettivi sono stati organizzati in nuclei tematici e sono stati definiti in relazione a periodi didattici lunghi: il triennio della scuola dell’infanzia, il quinquennio della scuola primaria (ma per scienze, come per altre discipline vengono indicati anche obbiettivi al termine del triennio) e il triennio della scuola secondaria. Leggere le Indicazioni Nazionali ricavandone gli spunti che ci possono interessare. Scuola dell’infanzia: - ci sono punti che portano concetti scorretti “osservare i viventi nel loro nascere, evolversi ed estinguersi” ma non si può osservare l’estinzione, così come evolversi vuol dire tutt’altro. Bisogna interpretare correttamente queste affermazioni - “riconoscere i più importanti segni della sua cultura e del territorio”: permette l’avvio di progetti di educazione ambientale - conoscenza del mondo: introduzione al metodo scientifico e opportunità di osservare piante e animali - “Gli organismi animali e vegetali… possono suggerire un modello vivente per capire processi più elementare e varietà dei modi di vivere”: osservazioni di tipo biologico Lezione 1c Scuola primaria: - “l’osservazione dei fatti e lo spirito di ricerca dovrebbero caratterizzare un efficace insegnamento delle scienze e dovrebbero essere attuati attraverso un coinvolgimento diretto degli alunni…”: importanza del metodo scientifico e proposta una metodologia didattica di tipo attivo - “ricerca sperimentale, individuale o di gruppo…”: applicare una didattica attiva - “le esperienze concrete potranno essere realizzate in aula o in spazi adatti: laboratorio ma anche spazi naturali…”: laboratorio non è unico spazio in cui si possono fare esperienze scientifiche. - “saper descrivere la loro attività di ricerca in testi di vario tipo…”: grafici sono uno strumento importante! Abituare a pensare quale sia il modo più opportuno per rappresentare il proprio pensiero. - “è opportuno potenziare nel corso di studio, l’impostazione metodologica, mettendo in evidenza i modi di ragionare, le strutture di pensiero e le informazioni trasversali”: sono dichiarate la basi per un lavoro scientifico. - Osservazione di organismi e ambiente, alla base dell’osservazione biologica ed ecologica - Valutare e costruire un percorso di tipo verticale 2 Lezione 2a I dati in biologia: raccoglierli, analizzarli e interpretarli Statistica: ciò con cui possiamo capire il livello di fiducia che possiamo avere nei dati che abbiamo raccolto La statistica è nata per descrivere le caratteristiche demografiche, economiche… degli stati, ma può essere definita come: insieme delle tecniche utilizzate per raccogliere, elaborare e interpretare i dati che riguardano collettività, al fine di studiare un fenomeno e poterne prevedere gli sviluppi. Due tipi: 1. Descrittiva: fatta su un’intera popolazione (es. censimento della popolazione italiana, rilevazione del gradimento della scuola) 2. Inferenziale: ricerca fatta su un campione casuale della popolazione con lo scopo di ottenere informazioni relative all’intera popolazione. (es. verificare la durata delle batterie prodotte da una ditta; proiezione sull’esito delle elezioni politiche) Il primo passa in un’indagine è individuare il gruppo di persone o oggetti che dobbiamo studiare, cioè la popolazione: insieme di individui o unità statistiche che presentano caratteristiche comuni (es. appartengono alla stessa nazione, frequentano la stessa scuola…) La scelta della popolazione dipende dagli obiettivi dell’indagine. La rilevazione ed elaborazione statistica riguarda i caratteri o argomenti comuni agli individui della popolazione. Due tipi di dati: 1. Qualitativi (es. colore degli occhi, religione) 2. Quantitativi: espressi medianti numeri (es. statura, peso, durata delle batterie) Un carattere che assume valori diversi lo chiameremo variabile, ad esempio il peso degli studenti di una classe varia da soggetto a soggetto, il carattere “peso” è una variabile (quantitativa) oppure il colore degli occhi (qualitativa). Le variabili differiscono anche per il tipo di misurazione che può essere fatta (vari tipi di scale), ad esempio il colore degli occhi può assumere diverse modalità (verde, marrone…). Distinguiamo 4 livelli o scale di misurazione: [studiare bene!!!] 1. Scala nominale: es. colore degli occhi, sesso, nazionalità. È il livello più basso della misurazione, i dati non hanno alcun ordine precostituito, consente la comparazione in termini di uguale o diverso. 2. Scala ordinale: i valori possono essere ordinati secondo il criterio di inferiore, superiore, migliore, c’è un ordine logico nei dati. 3. Scala a intervalli: è il primo livello quantitativo, consente il calcolo della distanza (o differenza) tra due valori, ma non il loro rapporto. Es. voto d’esame, temperatura Celsius deltaT = 30° - 5° = 25° 4. Scala di rapporti o razionale: i valori possono essere rapportati tra loro nel senso che si può dire che un valore è doppio o triplo di un altro. Es: stipendio percepito, peso, età → caratterizzati dall’avere uno zero non convenzionale Esempio in biologia: Osservando uccellini vengono individuate 5 specie → scala nominale Le specie hanno diversa abbondanza → scala ordinale, c’è un ordine ma tra i vari intervalli cambia la dimensione (es. rara 5 individui, non comune 15/20) La datazione → scala a intervalli, sono date diverse ma tra una e l’altra passa lo stesso intervallo ma non sono in relazione (2 maggio non è il doppio del 1° maggio). Lunghezza del becco → scala razionale, i dati sono in relazione tra loro 5 Un esempio famoso: relazione tra diffusione del Pc in uno stato americano e aumento dei casi di AIDS conclamato. L’unico legame è che avvengono nello stesso periodo, i casi di AIDS non sono legati alla vendita di pc. Di correlazioni spurie è pieno. Lezione 3 Interpretazione dei dati [possibile domanda, commentare un grafico] Fasi un una ricerca statistica: 1. Studio del problema e impostazione della ricerca statistica: scopo della ricerca, definizione del fenomeno che vogliamo studiare, ipotesi che si vogliono provare, individuazione di una popolazione 2. Rilevamento, classificazione e tabulazione dei dati: i dati raccolti vengono raggruppati in classi omogenee e riportati in tabelle 3. Rappresentazione grafica e analisi dei dati: diagrammi → rappresentazione grafica dei dati consente di rilevare più facilmente le loro caratteristiche ma manca di precisione 4. Esaminare ed elaborare i dati: elaborazione → consiste nell’esaminare i dati mediante metodi matematici al fine di determinare alcuni indici rappresentativi del fenomeno 5. Conclusioni dell’indagine: relazione conclusiva in cui viene riportato quanto rilevato in relazione al fenomeno studiato Rappresentazioni numeriche di distribuzioni statistiche In generale, le indagini statistiche portano alla raccolta di una grande quantità di dati. Per poterli studiare e individuare le caratteristiche di un fenomeno statistico è necessario raggruppare i dati. Il raggruppamento viene fatto in classi e rappresentato mediante tabelle in cui vengono riportate le sequenze assolute o relative o percentuali dei dati. Frequenza assoluta f di una modalità o di un valore è il numero di volte che il valore compare nella distribuzione. Frequenza relativa r o fr è uguale al rapporto tra la frequenza assoluta del dato e il numero totale di dati. fr = f / n° totale dati Frequenza percentuale è la frequenza relativa che viene espressa in percentuale (cioè la frequenza riferita a 100 elementi). Frequenza cumulata corrisponde alla modalità Xi, è la somma della frequenza di Xi e di tutte le modalità che precedono Xi secondo l’ordine fissato. L’ultima classe raggiunge il 100% dei dati. Esempio In un survey sono stati misurati i valori di peso di alcune lucertole muraiole che sono stati raggruppati in 10 classi, ampiezza 0.05g fr1 = 2/120 = 0.017 Xi 3= 1,7% + 5,0% + 11,7% = 18,3% f% = 2 : 120 = x : 100 = 1,7% 6 Le rappresentazioni grafiche hanno lo scopo di rappresentare in modo semplice le caratteristiche di una distribuzione di frequenza. Consentono una visione immediata e complessiva di un fenomeno statistico. Hanno l’inconveniente di poter mancare di precisione e prestarsi a letture soggettive. Sono di diverso tipo e vanno scelte in relazione al tipo di dati da rappresentare. Istogrammi: sono grafici a barre verticali. Sull’asse orizzontale vengono riportati i valori della variabile, mentre sull’asse verticale le frequenze assolute, o relative, o percentuali con cui le variabili compaiono. Diagrammi a barre: i dati vengono rappresentati mediante linee continue più o meno spesse. L’altezza o lunghezza delle barre è proporzionale alla frequenza del dato. Ortogrammi o grafici a nastri: gli assi sono scambiati per consentire una lettura più facile. Sull’asse x sono riportate le frequenze, sull’asse y i valori delle variabili. Areogrammi: le frequenze di una variabile qualitativa vengono rappresentate mediante superfici di figure piane (quadrati, rettangoli, cerchi etc.). Le frequenze dei dati sono proporzionali all’area delle superfici del dato. Diagrammi circolari o a torta: si divide il cerchio in settori proporzionali alla frequenza del dato. Diagramma polare: viene utilizzato principalmente per rappresentare caratteri relativi a fenomeni ciclici (mensili, settimanali, giornalieri). Le frequenze sono proporzionali alla distanza dal centro. Oppure per confrontare tra loro due situazioni complesse in cui occorre considerare tante variabili. Cartogrammi: vengono utilizzati per rappresentare dati relativi a distribuzioni geografiche (densità di popolazione per regione, produzione agricola per regione, nazione etc.). Viene utilizzata una carta geografica. Dendogrammi Cladogrammi: utilizzati per vedere l’antenato comune tra varie specie Interpretazione dei dati I dati rappresentati graficamente ci possono dire moltissimo. Due metodi con cui i dati spesso sono abbelliti nella loro esposizione: 1. Cherry picking: si prendono solo i dati che supportano la tesi e si eliminano quelli che non vanno bene (molto scorretto, nella prassi occorre sempre giustificare i dati che non si considerano, riportandi e spiegando perché non fanno parte dell’analisi). 2. Abbelliamo i dati attraverso trasformazioni matematiche. I dati del clima Clima è descritto essenzialmente da due variabili: temperatura e precipitazioni. Sono riferite a una unità di tempo (giorno, mese, anno) e le temperature possono essere medie, minime e massime (ciascuna di essa ha un significato biologico ed ecologico). 7 Dati relativi al 1à settembre nelle varie ore del giorno. Dati dal 1-10 settembre, andamento varia su e giù. Dati nel loro insieme, ci capiamo di meno. Cartogramma del mondo: [possibile domanda] Potrebbe chiedere di spiegarla, quali sono i paesi con maggiore densità etc., sapere gli stati!! Esempio: Bangladesh è un paese con maggiore densità di popolazione. 10 Lezione 4c Haeckel: allievo di Darwin, scarso contributo all’ecologia ma ne da il nome. Warming: 1895 scrive un’opera in cui identifica gli scopi dell’ecologia: 1. Trovare quali specie sono associate in habitat similari 2. Delineare la fisionomia della vegetazione e del paesaggio 3. Comprendere come mai ogni specie possiede una forma e un habitat particolare 4. Individuare le motivazioni per cui le specie si raggruppano in comunità ben definite 5. Analizzare le esigenze delle piante e le modalità della loro esistenza nei confronti dell’ambiente Si occupava di piante ed ecologia delle piante, ma il discorso può essere fatto anche sull’ecologia di animali, è un programma di lavoro valido e importante che fu tradotto subito in diverse lingue. Tra 1895 e 1935 si fa un sacco di ecologia: Clements, Gleason e Braun-Blanquet discutono sui meccanismi di associazione delle piante tra di loro, Mobius e Forel studiano come si organizzano le comunità animali e Elton fonda ecologia animale. Lotka e Volterra studiano le competizioni all’interno di comunità animali, il primo comunità di ambienti freddi e il secondo sui pesci dell’Adriatico. Essi pubblicano due articoli, indipendenti uno dall’altro, in cui analizzano la competizione in termini matematici, propongono esattamente le stesse equazioni. Tansley: 1935, propone il concetto di ecosistema, centrale nell’ecologia, ovvero un complesso formato dagli organismi e dai fattori fisici che interagiscono con gli organismi stessi. Ecosistema è la comunità biotica, complesso formato da organismi, e l’insieme dei fattori abiotici che interagiscono tra gli organismi stessi. Hutchinson, Lindeman, Odum, e Mac Arthur, Wilson: Hutchinson e Lindeman propongono lo studio dei flussi energetici degli ecosistemi, si osservano queste entità e si cerca di guardare come fluisce l’energia tra un comparto e l’altro degli ecosistemi. Odum sviluppa questa teoria e rende l’ecologia una disciplina accademica diffusa in tutti i corsi di biologia, scienze naturali e agraria. Mac Arthur e Wilson recupera l’approccio matematico di Lotka e Volterra. Siamo dopo la 2GM e l’ecologia si sviluppa soprattutto in America, essi fondano due scuole di ecologia, Odum ritiene ecologia che debba raccontare una serie di storie locali dalle quali si ricaverà un trend generale e Mac Arthur vuole rendere l’ecologia una scienza predittiva, noti pochi elementi possiamo prevedere cosa accade dopo. Alla fine del XX secolo ci sono una serie di nomi che cercano in modi diversi di rendere l’ecologia una disciplina integrata in cui le varie radici si fondono per produrre un quadro complessivo. Lovelock: ipotesi Gaia, osservare la terra come un unico ecosistema Forman, Godron, Naveh: fondatori di un settore particolare dell’ecologia, ecologia del paesaggio, May, Flannery: si occupano della sistematica completa delle specie viventi Wilson, Soulé: biologia della conservazione Costanza, De Leo: come unire ecologia ed economia Lezione 4d Alla ricerca del graal dell’ecologia: leggi, teorie e patterns Una delle grandi sfide è quella di trovare delle leggi comuni. Legge: formulazione generale che esprime i risultati dell’evidenza sperimentale. I fondamenti della fisica e della chimica possono essere spiegati da leggi esprimibili in modo univoco con formulazioni matematiche che, salvo eccezioni, possono essere considerate di validità generale. Questo principio è difficilmente applicabile in modo rigoroso all’ecologia. Da sempre ci sono state due linee di pensiero: - Odum: ecologia come collezione di storie locali → ruolo fondamentale nell’ecologia - Mac Arthur: scienza predittiva e dura 11 Esistono leggi in ecologia? Per molto tempo sembrava avesse ragione Odum, ci interessa saperlo perché se noi sappiamo come si comporta un sistema ecologico perché ci sono delle regole, possiamo capirne la dinamica, in che direzione dobbiamo spingere per portarlo a recuperare o meno. Se invece, immaginiamo che sia privo di regole è difficile poterne immaginare la dinamica del sistema. Lawton individua 5 punti che possono essere considerati leggi in ecologia: 1. Prima e seconda legge della termodinamica: i sistemi ecologici ubbidiscono alle leggi della termodinamica, si comportano come sistemi aperti. 2. Le regole della chimica e della fisica secondo le quali la materia non può essere creata o distrutta (per cui l’alchimia è una professione morta). 3. La selezione naturale, come principale spiegazione dell’evoluzione. 4. Il set delle leggi fisiche che riguardano la diffusione dei gas e dei liquidi, le proprietà fisiche e meccaniche dei tessuti e degli apparati anatomici etc. che singolarmente o in associazione definiscono i limiti delle performance dei singoli individui. 5. L’osservazione (triviale ma da non dimenticare) che gli organismi interagiscono tra loro e con l’ambiente che li circonda. Non sono leggi espresse in termini matematici ma ci dice qualcosa di importante. Qualche anno dopo, 2006 viene fondata la rivista di ecologia teorica in cui si propongono una serie di teorie, alcune più complete di altre. Nel 2012, Doods propone “Laws, theories and patterns in ecology” in cui fa ordine nella terminologia e individua 35 leggi fondamentali, 5 leggi candidate, 9 generalizzazioni o patterns. Leggi fondamentali: 1. Leggi della fisica, della chimica e della matematica: i sistemi ecologici ubbidiscono a queste leggi (ovviamente alcuni campi della matematica non hanno senso in ecologia) 2. Evoluzione e selezione naturale: capiamo il funzionamento dei sistemi ecologici se teniamo conto che le specie evolvono nel tempo e cambiano, l’entità che evolve è una popolazione e la selezione naturale spiega l’evoluzione. 3. Dominanza di Homo sapiens: importante Organizzazione: sistemi e studi sistemici Lo studio dell’ecologia è uno studio sistemico. Occorre definire il concetto di sistema, specificare che cosa si intende per sistema biologico e individuare le principali proprietà dei sistemi biologici. Sistema: un sistema è costituito da un insieme di parti interagenti. Ne consegue: - Un sistema può essere scomposto in più componenti (spesso a loro volta considerabili come sistemi o sottosistemi) - A livello del sistema vi sono proprietà nuove, non deducibili dai sottosistemi, derivanti dall’interazione delle parti. Non sono prevedibili in funzione delle proprietà delle singole parti. I sistemi vengono suddivisi in: 1. Sistemi isolati: senza scambi con l’esterno → nella realtà non esistono 2. Sistemi chiusi: con scambi di energia ma non di materia 3. Sistemi aperti: con scambi di energia e di materia La terra potrebbe essere considerato un sistema chiuso, arriva energia ma non materia (anche se ogni tanto arrivano meteoriti e noi esportiamo materia nello spazio mandando in orbita navicelle). Sistemi chiusi: esperimento della NASA in una grande sfera di vetro sono stati introdotti piante, animali, acqua, atmosfera in modo da riprodurre l’ambiente terrestre: una volta approntata l’unico scambio con l’esterno era di energia luminosa e termica. Sistemi aperti: riguardano il mondo biologico ed ecologico, es. una pianta riceve energia solare che convertirà in energia chimica tramite la fotosintesi e materia 8sostanze chimiche nel terreno). 12 Ogni porzione dell’universo può essere interpretata come un sistema, ma occorre considerare che un sistema rimane comunque un modo di interpretazione della realtà, conseguentemente e arbitrario. È possibili suddividere i sistemi biologici ed economici seguendo un approccio sistemico e realizzando una gerarchia. Ecologia si occupa dagli organismi in su. Si può descrivere un organismo da un punto di vista biologico ma anche ecologico. Esiste una sovrapposizione. I sistemi ecologici sono definibili complessi se: - È costituito da un elevato numero di componenti, soglia numerica - La dominanza sulla gestione dei processi è sufficientemente ripartita tra le diverse componenti, soglia strutturale - Le diverse componenti interagiscono tra di loro e sono legate da processi omeostatici o di feed-back, soglia funzionale - In molti casi sono presenti tutte e tre le soglie Per mantenere stabile un sistema ecologico abbiamo dei feed-back negativi, per esempio una preda viene mangiata da un predatore e diminuisce di numero, così diminuisce il predatore, di conseguenza aumenta il numero di prede e cosi via. Un meccanismo a onda in cui un input genera un input negativo nell’altro fattore, nel complesso il sistema rimane stabile. Ridondanza è quando ci sono più componenti che fanno lo stesso processo, il danno di una di esse non compromette il funzionamento complessivo. L’idea delle proprietà emergenti è che a ogni livello di organizzazione della vita emergono proprietà che non sono definibili con la semplice somma (o la media) delle proprietà dei livelli inferiori. Esempio: il fegato è costituito da cellule epatiche, ma le proprietà del fegato non sono la somma delle proprietà delle cellule epatiche. Da sole non riescono a spiegare tutte le proprietà. [non chiede direttamente, ma sono citate] Approccio riduzionista: un sistema viene suddiviso in più sottosistemi, fino a scomporlo ai minimi termini. Le proprietà che sono a questo punto osservabili vengono estese ai livelli superiori. Approccio olistico: un sistema viene studiato definendone le proprietà collettive, e solo in seguito ne vengono studiati i singoli componenti. Esempio: se prendiamo un orologio, secondo l’approccio olistico conosco il suo funzionamento solo scomponendo tutti gli ingranaggi, poi vedo le proprietà degli ingranaggi e le estendo al sistema. L’approccio olistico dice che il sistema viene studiato, dopo ne studio i singoli componenti. La realtà è che i due approcci vanno integrati, attraverso uno sguardo olistico è possibile comprendere il contesto del fenomeno studiato e attraverso un approccio riduzionistico si conoscono i dettagli e i componenti del fenomeno oggetto. Quando studiamo un sistema ecologico c’è un livello superiore che spiega le condizioni e il significato e uno inferiore che spiega le componenti e alcuni fenomeni. Ogni equilibrio ecologico è necessariamente dinamico, essendo la risultate statistica di un enorme numero di componenti che cambiano qualitativamente e quantitativamente nel tempo. Teoria del caos e delle sorprese ambientali: “Il battito delle ali di una farfalla in Brasile genera un ciclone a New York” Lorenz Il clima di una località è determinato da moltissimi fattori, piccole perturbazioni può spostarsi fino a creare effetti imprevisti, anche molto lontano. Nelle dinamiche a breve termine ci sono delle situazioni prevedibili, ma più ci spostiamo a lungo termine più è definibile come sorpresa ambientale. 15 A partire dagli anni ’50 abbiamo potuto misurare la CO2 in atmosfera con precisione ed essa sale regolarmente nel corso degli anni. Nelle ricostruzioni precedenti siamo sempre stati tra le 150 e 250 parti per milione (ppm) in passato ed ora quasi 400 ppm. C’è qualcosa che è cambiato dalla storia pregressa. [importante!!!] Siamo sicuri che sia dovuto all’uomo e non a fattori naturali? Il mondo della scienza può costruire dei modelli, sapendo diversi fattori (eruzioni vulcaniche che buttano in atmosfera molte ceneri, altri fattori etc.) costruiamo un andamento, poi ne costruiamo un altro tenendo in considerazione anche le emissioni antropiche, gas a effetto serra che hanno la caratteristica di tenere una parte della radiazione solare riflessa dalla superficie terrestre e quindi aumentare la temperatura della Terra. Le linee nere invece mostrano come sono veramente andate le cose. Quale dei due modelli spiega meglio come sono andate le cose? La linea nera si sovrappone meglio con il modello rosso, quindi quello che tiene conto dei forzanti antropici e naturali. La diversità biologica cambia nel tempo e ci sono state delle estinzioni di massa, ma oggi il cambiamento è più rapido e le cause di estinzione attuali sono date dall’uomo. Ci sono 5 cause, modello HIPPO (oggi dovremmo aggiungere anche il cambiamento climatico): 1. distruzione habitat 2. diffusioni di specie invasive 3. inquinamento 4. pressione umana 5. eccesso di caccia e raccolta L’uomo cambia la distribuzione dei macrosistemi. La Carta dei Biomi ci mostra come sarebbe il mondo se non ci fosse l’attività umana, ma 10 anni fa un ecologo americano ha proposto una carta completamente diversa, nella situazione attuale non ci sono più gli stessi biomi ma dei biomi antropogenici, 6 biomi principali: aree urbane e insediamenti densi, villaggi, aree agricole, aree a pascolo, aree forestali, aree selvagge. Esempio di come il mondo è cambiato in seguito alle trasformazioni umane. L’uomo a partire dal XX secolo muove più terra di quanta non facciano le acque dei fiumi, circa 3 volte tanto. Sempre più terra è destinata all’agricoltura. Si perdono più habitat: deforestazione, desertificazione etc. Aree di oceani con sempre più picchi di pesca, nel 2000 abbiamo raggiunto quasi tutte le aree, sovra sfruttamento delle risorse ittiche Homo sapiens domina su ogni cosa. Lezione 5c Crisi ambientale – Educazione ambientale [articolo come materiale supplementare oltre alle slide] In un minuto in Italia, vengono impermeabilizzati 480 m2 di suolo. Questo significa che in poco più di 1.100 anni potremmo impermeabilizzare tutta la superficie italiana. Due assi di trasformazione dei paesaggi italiani: 1. Abbandono delle montagne e ricrescita delle foreste 2. Urbanizzazione: questo spiega la impermeabilizzazione Non è un trend solo italiano, è un fenomeno globale: nel 1900 c’erano 13 citta con più di 1 mln di abitanti, nel 2015 sono 400. In percentuale oggi la popolazione che vive in ambiente urbano è più di quella che vive in ambiente rurale. 16 Il suolo è la risorsa base. da sempre l’uomo prova a modificare il paesaggio per aumentare la superficie coltivabile. A differenza di altre risorse il suolo non è rinnovabile in tempi umani, si rinnova in millenni se non impermeabilizzato. Il consumo di suolo agricolo è un problema ecologico serio in Italia, così come nel resto del mondo (es. Francia, livelli molto alti). Usiamo male una parte delle nostre risorse, ad esempio consumiamo più cemento che nel resto d’Europa, esso viene ottenuto dalle attività di cava (degradando ulteriormente il paesaggio) e non dal riciclo di inerti. Tra i grandi paesi, l’Italia ha una percentuale molto elevata di suolo con copertura artificiale. Tre I per il consumo del suolo: 1. Irreversibile → non è rinnovabile in tempi umani e qualora venga artificializzato è perduto per sempre. 2. Irresponsabile → non teniamo conto della i precedente, il suolo è un bene comune che spesso è usato in modo irresponsabile 3. Illogico → è una bolla finanziaria, il cemento si è percepito come chiave dello sviluppo economico dell’Italia. I comuni sono stati incentivati a far costruire per molto tempo, le filiere del cemento vengono giudicate come la chiave dello sviluppo economico in Italia. La realtà è che i costruttori falliscono, negli ultimi 15 anni c’è stato un forte incentivo a costruire case e capannoni, ma la maggior parte rimangono invendute. Un continuo passaggio di proprietà dell’invenduto permette di mascherare per anni la perdita. Alla fine, i costruttori falliscono. Quale tra le principali città italiane avrà il minor numero di auto per abitante? Venezia, capoluogo di regione ma posta su una laguna in cui il traffico è notevolmente inferiore. Infatti, se noi mettiamo in fila le città, Venezia si colloca al di sotto con un gradino netto. Aggiungiamo delle città europee, esse si trovano quasi tutte intorno a Venezia, forse il numero di auto per abitanti non è solo un problema di infrastrutture che non funzionano, ma anche di utilizzo scorretto dei mezzi pubblici. Abbiamo un grosso problema ambientale che va affrontato. Uno dei modi per farlo è l’educazione ambientale. Il termine è stato coniato nel 1969 da Stapp: “l’educazione ambientale è finalizzata a costruire una società in grado di conoscere l’ambiente biofisico e i suoi problemi, consapevoli di come contribuire a risolvere questi problemi e motivata a lavorare per giungere alla soluzione dei problemi”. Alla base dell’idea di educazione ambientale si individuano tre azioni collegate ad essa: 1. Acquisizione di conoscenze atte a comprendere i problemi ambientali 2. Contributo attivo alla soluzione di questi problemi 3. Spinta ad incoraggiare le decisioni comuni che risolvano i problemi ambientali Ci sono due approcci possibili: 1. Avere davanti a sé vincoli significa reprimere l’economia e lo sviluppo 2. I vincoli sono un’opportunità Esempio: in America iniziano a imporre il convertitore catalitico alle macchine per togliere l’inquinamento da piombo dalle strade. Iacocca, direttore della Ford, sosteneva che avrebbe comportato il fallimento della Ford perché ci sarebbe stata una contrazione del pil, un aumento della disoccupazione e quindi una diminuzione delle entrate alla pubblica amministrazione. Ovviamente le cose non sono andate così. La realtà è che dobbiamo guardare hai vincoli ambientali come un’opportunità: o Economica: ci permettono di sviluppare delle reti di sinergie (es. Danimarca alcune fabbriche hanno operato sinergicamente e gli scarti inquinanti di una sono una risorsa per l’altra), produrre manufatti che inquinano meno e richiedano meno risorse (es. America le locomotive sono a diesel, una fabbrica 17 di locomotive ha riprogettato una locomotiva con un motore più efficiente che rispetta gli standard americani ed è stata adottata in altri paesi anche per il fatto che richiede meno risorse), sviluppare tecnologie nuove (es. quando è diventato chiaro che si deve andare verso un’auto ad emissioni zero hanno cercato di proporre tecnologie completamente nuove). o Democratica: nei paesi non democratici il grado di libertà è inversamente proporzionale al prezzo della risorsa che il paese può vendere (più è alto meno c’è possibilità di libertà. Ci sono indicatori sociali che misura il grado di libertà in diversi paesi: - Possibilità di tassazione bassa - Possibilità di alta spesa sociale - Inibizione nella formazione di gruppi concorrenti - Effetto anti-modernizzazione o Creativa: se si guarda alla storia industriale dell’umanità ci sono state 5 grandi rivoluzioni, la sesta potrebbe essere quella della sostenibilità, ovvero pensare di sviluppare modi di operare e muoversi in chiave sostenibile. Un’equazione che misura l’impatto della specie umana sulla biosfera è stata descritta come: I = P . A . T I = impatto P = popolazione A = benessere pro capite T = tecnologie Bisognerebbe lavorare, non tante sul diminuire la popolazione, quando sull’uso delle risorse pro capite e delle tecnologie. Alla base dell’idea di educazione ambientale si individuano tre azioni collegate ad essa: 1. Acquisizione di conoscenze e delle informazioni atte a comprendere i problemi ambientali → scienza: occorre conoscere i problemi di cui si parla 2. Spinta ad incoraggiare le decisioni comuni che risolvano i problemi ambientali → scienza non neutrale 3. Contributo attivo alla soluzione di questi problemi → dalla scienza si passa alla pratica Lezione 6 Riscaldamento globale “Una scomoda verità”, documentario ideato da Al Gore, politico americano che perse le elezioni nel 2000. Si occupa quindi di trattare i temi che avrebbe voluto portare in politico, il documentario vuole raccontare agli americani la realtà dei cambiamenti climatici. Non è del tutto aggiornato, in alcuni passaggi tocca delle corde che hanno senso soprattutto per gli americani. Qual è il messaggio scientifico che recepisci? Messaggio altro da quello scientifico? Che registro di comunicazione usa? 20 Sulla terra, la più grande riserva di C è costituita dalle foreste (80% del C sottratto all’atmosfera). Negli oceani la maggior riserva di C sta nei sedimenti, ma non è direttamente accessibile agli organismi. La fotosintesi è fondamentalmente una riduzione in cui viene formata sostanza organica partendo da H2O e CO2: l’acqua dona H e libera O2. Avviene negli organismi fotosintetici (batteri e piante). 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2 in presenza di luce La respirazione cellulare è una ossidazione che svolge un processo opposto alla fotosintesi: la sostanza organica (C6H12O6) viene decomposta utilizzando O2, liberando H2O e CO2. Avviene nei mitocondri. C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O La respirazione, il consumo e la decomposizione sono funzioni concomitanti nel medesimo processo di scomposizione della sostanza organica nei suoi costituenti inorganici. Bilanciando, con un ritardo di tempo, la formazione di sostanza organica attuata dalla produzione primaria. La respirazione può essere: - Aerobica: l’ossidante è O2: è l’inverso della fotosintesi - Anaerobica: in assenza di O2, l’ossidante è una sostanza inorganica - Fermentazione: processo anaerobico in cui l’ossidante è una sostanza organica Le emissioni di C (prevalentemente CO2) sono aumentate nel tempo in seguito alle emissioni di gas effetto serra. Una gran parte della CO2 viene assorbita dagli oceani che ne restituiscono una buona parte. Il processo di fotosintesi sottrae 120GT ma la respirazione di piante e organismi ne restituisce pari. L’aumento di CO2 è dato da emissione antropica (es. deforestazione). L’aumento di CO attuale è al di fuori del ciclo storico. Le attività umane stanno determinando l’aumento dei gas ad effetto serra (gas-serra) nell’atmosfera. Assorbendo la radiazione infrarossa, tali gas controllano il flusso di energia e sono in grado di determinare effetti sul clima. Parte della radiazione solare riflessa dal sole non riesce a tornare nello spazio e rimane intrappolata nell’atmosfera sotto forma di radiazioni infrarosse. Circa il 30% della radiazione infrarossa di perde nello spazio, in condizioni normali circa il70% della radiazione infrarossa è assorbito dal vapore acqueo e dagli altri gas-serra che lo riflettono di nuovo sulla terra. È un fenomeno naturale, se non ci fosse la temperatura media della terra sarebbe molto più bassa, non va bene l’aumento di gas-serra che le attività antropiche stanno creando. L’aumento della concentrazione dei gas-serra determina l’aumento della quantità di calore intrappolato e riflesso che si traduce in un aumento della temperatura sulla terra. I gas-serra principali sono vapore acqueo, la CO2, l’ozono, il metano e i CFC (clorofluorocarburi). - La CO2 viene prodotta principalmente dall’utilizzo dei combustibili fossili (petrolio, carbone) per la produzione di energia e dalle pratiche di deforestazione - Metano è prodotto soprattutto da attività agricole - I CFC sono prodotti industriali. Non più un vero problema perché tolti dal commercio. 21  Ciclo dell’ossigeno – O Attività di fotosintesi libera ossigeno in atmosfera, nella materia organica la respirazione e la decomposizione fanno tornare l’ossigeno in atmosfera. Nel caso dell’ossigeno va considerata la presenza di componenti ridotti della crosta terrestre. Ciclo dell’ozono – O3 [non nel dettaglio, si la sintesi] Molecola formata da 3 atomi di ossigeno. La maggior parte dell’ozono è concentrato nella stratosfera, a circa 25 km di altitudine ed è considerato come il “buono ozono”. Funge da schermo protetto nei confronti della superficie della terra assorbendo le radiazioni ultraviolette nocive per gli esseri viventi. È creato e distrutto soprattutto dalla radiazione Uv. L’aria nella stratosfera è continuamente bombardata da radiazione ultravioletta proveniente dal sole. La medesima caratteristica che rende l’ozono così importante, la capacità di assorbire la radiazione ultravioletta, è anche responsabile della sua distruzione. Quando una molecola di ozono è esposta a radiazione UV, può rompersi nuovamente in O2 e O. L’ozono che si forma al suolo, l’ozono troposferico, è il risultato di una combinazione chimica tra gli ossidi di azoto prodotti dai motori a scoppio dei veicoli e l’ossigeno atmosferico, reazione che viene favorita dalla radiazione ultravioletta proveniente dal sole. L’ozono stratosferico reagisce con diverse molecole (X) che gli sottraggono un atomo di ossigeno: X + O3 -> XO + O2 Successivamente le molecole XO reagiscono con l’ossigeno atomico rigenerando X XO + O -> X + O2 Le specie chimiche del tipo X fungono da catalizzatori della distruzione dell’ozono stratosferico. Alcuni composti di sintesi sono capaci di alterare i livelli atmosferici di ozono. Il cloro Cl, liberato dai CFC costituisce una delle più importanti sostanze collegate alla diminuzione dell’ozono stratosferico. I CFC sono stati usati diffusamente nelle bombolette spray, nei condizionatori d’aria, nei frigoriferi e nei solventi per pulizia. Vicino alla superficie della terra, i clorofluorocarburi sono relativamente inoffensivi e non reagiscono con alcun materiale, compresa la pelle umana. Nella stratosfera, la radiazione ultravioletta ad alta energia è responsabile della fotodissociazione delle molecole di CFC. Durante questo processo viene liberato Cloro atomico, un catalizzatore molto efficace per la distruzione dell’ozono. Il cloro scatena e partecipa ad una serie di reazioni chimiche che distruggono l’ozono, senza tuttavia subire alcuna modificazione così da riemergere, alla fine del processo, intatto e pronto per nuove reazioni. Cl + O3 -> ClO + O2 ClO + O -> Cl + O2 L’ozono a livello della troposfera contribuisce a formare lo smog. In sintesi: ozono stratosferico è uno scudo alle radiazioni ultraviolette. Alcuni composti CFC distruggono questo strato permettendo a un maggior quantitativo di radiazioni ultraviolette di raggiungere la superficie terrestre. Ci si è resi conto tra gli anni 70/80, che soprattutto alle latitudini polari lo strato di ozono si stava assottigliando per questo si parla di buco dell’ozono. In un trattato internazionale del 1987 si è limitata la produzione di CFC e da quel momento lo strato di ozono stratosferico si sta riformando. 22 Lezione 7d  Ciclo dell’azoto - N [parti generali] Il pool di riserva del ciclo dell’azoto è costituito dall’atmosfera, in cui è presente nella forma molecolare N2. Il ciclo dell’azoto è riassumibile in 5 tappe successive: 1. Fissazione: è un gas scarsamente reattivo e direttamente assimilabile solo ad alcuni microrganismi. È il costituente principale dell’atmosfera (79%). Si distinguono in fissazione abiotica e una fissazione biotica. L’azoto molecolare viene convertito, nella fissazione abiotica, da scariche elettriche (fulmini) in forme direttamente assimilabili dalle piante. Buona parte presente dell’azoto presente nel comparto biotico dell’ecosistema deriva dalla fissazione biotica, operata da alcuni microrganismi, batteri che vivono nel suolo e nelle acque, batteri azotofissatori. Essi possono essere batteri liberi, batteri simbionti (vivono in simbiosi con le radici delle piante). Una terza via è quella della fissazione industriale, che produce ammoniaca partendo da azoto e idrogeno. 2. Organicazione: l’ammoniaca prodotta dagli azotofissatori viene assorbita dalle piante e utilizzata per le necessità metaboliche. Alcune forme dell’azoto vengono assorbiti più facilmente dell’ammoniaca. 3. Mineralizzazione: dall’azoto organico si torna all’ammoniaca, alcuni organismi saprofiti e decompositori svolgono questo processo. 4. Nitrificazione: dei batteri trasformano l’ammoniaca in nitrati 5. Denitrificazione: batteri trasformano i nitrati in azoto molecolare  Ciclo del fosforo – P [parti generali] Importante costituente degli organismi viventi: è presente sotto forma di ortofosfato, sale dell’acido ortofosforico, nelle membrane cellulari, nel DNA, nelle molecole implicate nel trasporto dell’energia (ATP/ADP). È presente negli ecosistemi in concentrazioni molto basse e costituisce spesso il principale fattore limitante la crescita dei vegetali. Pool di riserva: rocce -> ciclo sedimentario 1. I fosfati presenti nelle rocce vengono portati in soluzione nell’acqua mediante processi erosivi 2. I vegetali assorbono direttamente dal suolo e dall’acqua e le organicano in composti che vengono trasferiti lungo la catena alimentare. 3. Gli animali eliminano i fosfati attraverso l’urina e i decompositori restituiscono al suolo il fosforo sotto forma di fosfato. 4. La sedimentazione negli oceani chiude il ciclo Alterazioni del ciclo naturale del fosforo: eutrofizzazione, processo che comprende le seguenti tappe: - Fase di aumentata disponibilità di nutrienti (N e P) all’interno del corpo d’acqua - Fase di incremento di biomassa vegetale (alghe) - Fase di insorgenza di fenomeni anossici (assenza di ossigeno), con conseguente formazione di composti ridotti derivati dalla decomposizione anaerobica 25 Potrebbe essere ottimo in alcune parti della terra, ma se noi guardiamo globalmente aumentano le temperature in altre zone (es. 50° a Torino e Milano). 8. Il surriscaldamento è dovuto alle isole di calore delle città. I gas serra non c’entrano nulla Le città sono più calde dell’ambiente circostante, in passato prendevano le temperature all’esterno di esse e adesso che le prendiamo all’interno ci sembrano più calde. 9. Il surriscaldamento globale è dovuto a una meteorite caduta all’inizio del XX secolo Non c’è nessuna traccia di meteorite. 10. Le temperature in alcune zone non stanno aumentando quindi il riscaldamento globale è un falso mito In alcuni punti della terra non aumentano, ma si parla di temperature medie. Articolo di Internazionale 2019: [leggere!!!] Errori comunica dei mass media nel raccontare il global warming 1. Promuovere i dibattiti sbagliati 2. Relegare la crisi climatica tra le scienze naturali Non è solo un problema di scienze naturali, richiede basi di ecologia ma ha implicazioni sull’economia, sul modo di vedere il mondo nel futuro. 3. Il cambiamento climatico è un tema dei partiti verdi Non è un tema solo dei verdi, i programmi di sostenibilità ambientale politici sono fatti anche da altre persone di altri partiti. 4. Suggerire che le emissioni comportino dei sacrifici Sono opportunità di sviluppo, non sacrifici. 5. Nascondere le responsabilità È sbagliato, i nostri paesi hanno una responsabilità storica nella situazione in cui ci troviamo. 6. Perdersi nei dettagli Microdettagli per cui si dimentica il quadro di insieme. 7. Svendere la crisi climatica La causa va davvero cercata nelle attività antropiche? Non abbiamo altre spiegazioni. Nuvola rossa: andamento delle temperature nel corso del 900 così come simulato da un modello che considera tutte le forzanti possibili, naturale e antropiche. Linea blu: andamento delle anomalie di temperatura del 900 con un modello che consideri le sole forzanti naturali. I modelli funzionano che, dato il modello e le temperature di partenza, ci aspettiamo determinate situazioni. Così si costruisce il modello, la linea blu e rossa sono inventate. La linea nera sono le temperature reali. Il modello che spiega meglio quello che osserviamo è quello che considera le forzanti naturali e antropiche. Un’indagine di Oreskes, 2004, afferma che non è vero che gli scienziati sono in dubbio sul riscaldamento globale, la letteratura scientifica ci dice questa cosa. Se uno però si informa leggendo solo giornali, è lecito avere dei dubbi, molti di essi mettono in dubbio il riscaldamento globale. Nella scienza possono esistere argomenti oggetto di dispute, ma non è il caso del riscaldamento globale. Un altro lavoro di Cook, nel 2013, analizza una serie di paper scientifici sul riscaldamento globale, alcuni consideravano l’uomo responsabile del global warming (97%), altri non responsabile e altri non prendevano posizione. Non ci sono dubbi da parte della società scientifica su chi sia responsabile di questa situazione. Oggi per quello che capiamo del comportamento chimico dei gas a effetto serra, spieghiamo il riscaldamento globale attuale considerando le emissioni antropiche. Per contestare questa cosa servono dati e articoli scientifici per dimostrarlo. 26 Lezione 8d/e Visione del documentario “Una scomoda verità 2” Lezione 9c Come operano i negazionisti? Negazionismo: termine nato in ambito storico, negazionisti negavano l’esistenza di un olocausto. 1. Negare la scienza: abbastanza semplice da mettere in pratica all’inizio, tutte le nuove teorie di fenomeni complessi all’inizio non sono mai in grado di spiegare tutto. Poi man mano che la scienza procede, i negazionisti arretrano ma soprattutto spostano continuamente l’attenzione su altri dettagli. Un corollario è che i critici non producono nuove osservazione e teorie, si limitano a criticare. 2. Screditare gli scienziati: quando il consenso della comunità scientifica alla nuova teoria diventa abbastanza largo, gli scienziati vengono dipinti come poco credibili, lobbysti per interesse personale, servi di un qualche interesse politico, economico. Ovviamente non viene applicato lo stesso criterio ad eventuali interessi della parte avversa. 3. Esagerare il disaccordo fra scienziati e citare nullità come autorità. L’accettazione dei risultati in ambito scientifico non si basa su votazioni all’unanimità. Quindi ci sarà sempre qualcuno in disaccordo. Anche se il disaccordo è un dettaglio viene dipinto come un totale disaccordo della comunità scientifica su tutta la teoria. Segue anche che, se la nuova teoria si afferma e man mano che si riduce il numero degli scienziati contro, si fa ricorso a pseudo-esperti come autorità in materia. 4. Esagerare le conseguenze: le conseguenze dell’accettazione della nuova teoria vengono dipinte come disastrose per l’uomo e per il suo benessere. 5. Appellarsi alla libertà personale: in conseguenza del punto sopra, si sposta l’attacco sulla libertà personale, non si può costringere la gente a cambiare abitudini, stili di vita, pratiche mediche, senza ledere la libertà d’azione del singolo. 6. Affermare che l’accettazione è in contrasto con una filosofia comunemente accettata: ultimo argine, la nuova teoria va’ contro il concetto filosofico di vita comunemente affermato o la religione o l’avere di una pratica specifica o a quello che sembra il comune buon senso. In definitiva si chiede di resistere alla novità con una specie di atto di fede. Esempio di cattiva informazione: invitato come esperto del clima ma non lo è, durante una trasmissione afferma numerose cose errate. Vengono invitati esperti contrari che però non sono esperti, se c’è compattezza del mondo scientifico (nel campo del riscaldamento globale dovuto alle azioni antropiche), chi è contro non può far parte della scienza. Egli sostiene: 1. La CO2 non ha nulla a che vedere con il clima → MA la CO2, con altri gas a effetto serra, ha sempre un ruolo fondamentale nel determinare la temperatura media e il clima della Terra. Il primo articolo scientifico sul legame fra CO2 e temperatura media globale risale al 1896. Da allora un’enorme quantità di studi pubblicati sulle più prestigiose riviste ha confermato e analizzato in dettaglio questo tema. 2. Il riscaldamento globale è aumentato di 0.9°C in 150 anni → MA è ormai arrivato a +1.1°C rispetto all’epoca preindustriale. 3. A fine anni ’70 ci terrorizzavano con l’imminente era glaciale → il consenso sul raffreddamento globale negli anni ’70 non è mai esistito. Dei ricercatori americani simularono cosa sarebbe accaduto con l’accumulo di polveri in atmosfera. Dei giornalisti hanno poi travisato il loro lavoro per fare allarmismo ma è durato pochi mesi. Un’analisi della letteratura scientifica dell’epoca mostra come l’opinione della comunità scientifica fosse già chiaramente convinta della tendenza ad un riscaldamento. 4. Dal 2000 le temperature sono diminuite → la temperatura media globale mostra un trend di aumento dal 1850 con un’accelerazione dal 1980. Questo non significa che ogni anno è più caldo del precedente: il clima ha oscillazioni da un anno all’altro, che sono parte della sua naturale variabilità. Ciò nonostante, tutti gli anni più caldi sono stati registrati dal 2001 in avanti. 27 5. Nella scienza, la voce di Einstein e di paperino sono sullo stesso piano → le voci di due esperti che lavorano in settori diversi non sono sullo stesso piano. L’opinion dell’esperto nel settore è più rilevante di quella dell’altro meno competente. Un outsider può portare contributi validi, ma non quando continua a riproporre argomentazioni già abbondantemente valutate e confutate. L’attuale consenso quasi totale tra gli esperti di climatologia deriva da un lungo dibattito, durante il quale sono state considerate ed analizzate le voci critiche. 6. Col protocollo di Kyoto hanno detto riduciamo le emissioni del 6% → si tratta di due errori, il protocollo aveva l’obiettivo di ridurre non le emissioni globali, bensì quelle dei soli Paesi industrializzati. Inoltre, l’obiettivo era di ridurre tali emissioni di almeno 5% nel corso del periodo 2008/2012. 7. È un fatto che la tecnologia fotovoltaica non funziona → essa funziona e permette di produrre energia elettrica a costi confrontabili con quelli di mercato. In diverse situazioni è vantaggiosa anche senza incentivo. In Italia il 7% del fabbisogno elettrico nazionale deriva dal fotovoltaico. I dispositivi commerciali mantengono una efficienza elevata per durate di funzionamento di alcuni decenni. 8. L’Italia ha impegnato 200 miliardi delle nostre tasse sull’energia fotovoltaico… energia pessima → non sono tasse, sono state pagate con le bollette, ma hanno permesso di ridurre il prezzo della tecnologia accelerandone la maturazione. Inoltre, 70 di questi miliardi sono stati spesi per finanziare le cosiddette energie “assimilate”, da rifiuti e oli pesanti, che nulla hanno a che fare con le rinnovabili. 9. Se ho una centrale a carbone la posso costruire in modo tale che non emetta agenti inquinanti che non sono la CO2 → anche le migliori centrali a carbone emettono comunque molti agenti inquinanti. In linea di principio è possibile ridurre le emissioni, ma con tecnologie estremamente costose e che non hanno mai una efficacia completa. Tra le sostanze inquinanti emesse da una centrale a carbone si annoverano gli ossidi d’azoto, di zolfo, le polveri, il monossido di carbonio, il mercurio. 10. Il 30% dell’energia elettrica tedesca è dal nucleare → la quota di energia nucleare in Germania è stata nel 2017 del 13.2% 11. Greta è vittima di mercanti di bambini → un’accusa grave senza fondamento fattuale 12. I ragazzini di fatto non sanno nulla… non hanno studiato nulla, stanno protestando per una cosa di cui non conoscono i termini → anche questa generalizzazione non ha fondamento 13. I signori dell’IPCC hanno fatto 20 anni fa un grafico su come si sarebbero evolute le temperature globali negli anni successivi, assumendo che il contributo antropico fosse la principale causa del riscaldamento globale; il grafico mostra che c’è una netta discrepanza fra previsioni e le misure fatte… la congettura è sbagliata → il grafico è un falso 14. L’85% di ciò che l’umanità fa lo fa emettendo CO2 in atmosfera → la frase è senza senso. Il giorno che smettiamo di esalare CO2 smettiamo di vivere, quindi si potrebbe dire che è il 100% di quello che l’umanità fa lo fa emettendo CO2. Probabilmente l’85% si riferisce alla quota di combustibili fossili nel mix energetico, ma produrre energia è solo una parte di quello che fa l’umanità. 15. Non è cambiato niente, l’energia solare contribuisce all’energia dell’umanità per meno dell’8%, oggi come 10 anni fa → l’energia solare conta nel del 2%, pur se è in netto aumento. 16. Gli adulti di fatto stanno usando la ragazzina (Greta) → ancora, accusa priva di fondamento 17. Folle idea di ridurre le emissioni, implementare queste tecnologie che non funzionano → la Danimarca ha 60% di elettricità prodotta dalle rinnovabili 18. Il mondo va al 92% con i combustibili fossili… → se si parla del totale dell’energia, la quota di energia fossile è meno dell’85%, se si parla di elettrica è il 65%. 19. Il sole è l’8% → sull’energia elettrica la produzione solare è circa il 2%, un po’ meno sull’energia totale. Numeri diversi da quelli che cita 20. Il riscaldamento globale non è un problema → affermazione smentita con migliaia di pubblicazioni scientifiche. 21. Il Giappone continuerà a riattivare le altre centrali nucleari → affermazione non confermata dal Giappone 22. Il 50% dell’energia elettrica in Germania è dal carbone → è il 37% nel 2017 in condizioni di progressiva diminuzione. La Germania ha annunciato di voler chiudere le centrali a carbone entro il 2038 al massimo. 30 - Fine permiano: estinzione più grave - Episodio pluviale carnico - Fine triassico - Fine cretaceo: più recente tra i grandi 5, probabilmente dovuto a un impatto con una meteorite, con un’ondata di freddo e poi un periodo di lungo caldo. Oceani si sono acidificati e scomparsa dei dinosauri, rimane solo un piccolo gruppi da cui evolvono gli attuali uccelli. - Massimo termico del paleocene-eocene - Pleistocene - Antropocene → ultima crisi in cui i tassi di estinzione sono fra le 100 e 1000 volte superiore ai tassi normali (estinzioni di fondo) generata fondamentalmente dall’espansione delle attività antropiche. Avvengono una serie di episodi: acidità, anossia degli oceani, distruzione dell’ozono. La diversità delle specie non è costante nel tempo, nelle crisi del passato ci sono caratteristiche comuni: 1. Ratei anormali del tasso di estinzione delle famiglie (20-65%) e delle specie (50-95%) per unità di tempo 2. Velocità: da poche migliaia di anni fino a 10 mln di anni per tutto il processo 3. Non ci sono schemi selettivi di sopravvivenza Crisi attuale: la tempesta perfetta per una crisi della biodiversità: - Cambiamenti climatici accelerati - Alterazioni della composizione dell’atmosfera - Stress ecologici con intensità anormale - Feedback positivi tra i tre Oltre alle caratteristiche del passato: • I tassi di evoluzione biologica sono molto più lenti di quelli dell’evoluzione antropica quindi non vengono rispettati i consueti tempi di ripristino • Finora l’estinzione di massa antropica in corso (a differenza delle ultime cinque estinzioni di massa) non è bilanciata da speciazioni e radiazioni adattive. Perdiamo specie ma non se ne stanno formando di nuove. La crisi della biodiversità è uno dei più impellenti problemi ambientali a livello mondiale. Nell’ottica dell’Antropocene anche più del riscaldamento globale. Si stima di perdere tra 11mila e 57mila specie all’anno. Le cause antropiche della crisi venivano spiegate con il modello HIPPO: perdiamo biodiversità perché trasformiamo e abitiamo habitat naturali, diffondiamo specie invasive, inquiniamo, eccesso di caccia e di raccolta. Oggi con la realtà riconosciuta del cambiamento climatico andrebbe aggiunto al modello, quindi HIPPOC. Il cambiamento climatico interagisce con gli altri fattori, sono cause intrecciate e non indipendenti una dall’altra. Estinzioni del Pleistocene: quando gli uomini si diffondono dall’Africa nel mondo, scompaiono delle specie. Poco dopo la comparsa di homo sapiens scompaiono i grandi mammiferi nel mondo (tranne in Africa). Es. delfino di acqua dolce: viveva nel fiume Azzurro, nel 2006 è stato dichiarato estinto Rinoceronte di Sumatra: meno di 50 esemplari in tutto il mondo (una volta era diffuso in tutte le foreste del sud-est asiatico). Le cause dell’estinzione in corso: cambiamenti dell’habitat (scomparsa delle foreste pluviali) e bracconaggio. Con la sua scomparsa perderemo un genere che ha 30 mln di anni. Per crisi della biodiversità intendiamo la scomparsa, non della vita sulla terra, ma del mondo biologico nel quale l’uomo si è evoluto. Ci sono alcune aree del mondo nel quale la biodiversità è abbondante chiamate hotspot di biodiversità. 31 → Ricerca sul rospo comune: gli anfibi declinano a scala globale, ci interessa capire se sta fluttuando nel tempo (tornerà a crescere) o se declina, per farlo bisogna monitorarli. È una specie diffusa in tutta Europa e da qualche anno si osserva un declino piuttosto forte. Le cause principali sono: investimenti stradali, inquinamento delle acque che danneggia le uova… Di tutte le popolazioni studiate solo tre sono in aumento, il 70% è in declino. L’attività dei volontari ha permesso di valutare i trend a lungo termine, può aiutare a capire le cause del declino e avere effetto positivo, può contribuire a far accrescere la consapevolezza pubblica. Un declino del 76% dovrebbe portare a dichiarare la specie come a rischio di estinzione. A scuola si può anche pensare ad attività e azioni che coinvolgano attivamente gli studenti: acquisire conoscenza sulla biodiversità presente nel luogo, partecipare ad azioni di salvataggio etc. Lezione 10d → Studio “Le attività umane alterano i pattern biogeografici dei rettili nelle isole mediterranee” Teoria della biogeografia insulare: in un’isola la ricchezza di specie dipende da due fattori: estinzioni e colonizzazioni. Si possono usare degli indicatori, più un’isola è grande meno estinzioni ci sono, più è vicina al continente più immigrazioni ci sono. Nello studio hanno preso in considerazione delle isole dell’area mediterranea, circa 200, i fattori geografici (area, isolamento e altezza) e quelli dell’impatto umano (popolazione umana, presenza di aeroporti). Ogni specie è stata studiata e riportato se nativa o introdotta. Sono state testate 3 ipotesi concorrenti, la distribuzione dei rettili è spiegata meglio considerando i soli dati geografici, solo impatto umano o una combinazione di entrambi i fattori. La miglior spiegazione combina gli effetti umani e geografici. Emerge che se si considerano le isole abitate ci sono meno specie di quelle che ci potremmo aspettare, l’area è un effetto positivo sulla ricchezza specifica ma anche sulla popolazione umana, che a sua volta, ha effetto negativo sulla ricchezza specifica. Area e popolazione umana hanno un effetto positivo sugli aeroporti che ha un effetto negativo sulla popolazione specifica. Conclusioni: gli uomini sono la causa principale delle colonizzazioni recenti (specie invasive) ma anche i fattori geografici sono importanti. Gli uomini modificano le tradizionali relazioni biogeografiche. Lezione 11a Degrado e alterazione degli habitat Modello HIPPOC trova 6 cause alla crisi della biodiversità. La causa principale è la degradazione e alterazione degli habitat. Ci sono tre grandi trasformazioni: 1. Deforestazione: soprattutto nelle foreste comprese tra le fasce tropicali, foreste pluviali ed equatoriali (Amazzoni, Congo e Sud-est Asiatico). La perdita delle foreste è la principale causa della riduzione della biodiversità. Anche la trasformazione per ricavare campi per agricoltura o bestiame, per la ricerca di sostanze minerali etc. Nel 500’ quando il Brasile è stato scoperto la Mata Atlantica si estendeva dai confini dell’Oceano Atlantico lungo tutto il litorale del Brasile, occupando un’area di 1 milione di chilometri quadrati. Oggi la foresta occupa il 7% dell’area originale. Sono circa 450 macchie verdi a rischio di morte a causa della frammentazione. → Studio del rapporto tra uomo e ambiente nel parco nazionale di Sagarmatha. Raccolta di dati su foreste, insediamenti umani e biodiversità che hanno portato a una valutazione dell’impatto. Ci sono una 50ina di etnie, gli sherpa vivono principalmente di coltivazione di patate e ortaggi e allevamento di bovini. Il flusso dei turisti nel parco è aumentato notevolmente con il tempo ed ha modificato la struttura dei villaggi. Per quanto riguarda la biodiversità, ci sono molte specie di uccelli, 192 su 250 specie di uccelli. Esaminando le comunità di uccelli si nota la scarsa presenza di specie tipiche di alberi maturi e risultano decisamente più numerose le specie di qualità ecologica inferiore: indice che le foreste sono state degradate. Inoltre, le specie non raggiungono mai le altezze massime potenziali, tra gli uccelli non sono stati ritrovati specie di foresta matura e nei boschi non si vedono individui stramaturi o senescenti. 32 La cultura e l’economia tradizionale degli sherpa si basava su disturbo a scala locale, piccoli tagli forestali e incorporazione dei disturbi, geomorfologia è un fattore limitante e l’eterogeneità del paesaggio aumenta e la biodiversità è più elevata. Oggi però l’economia che si basa sul turismo fa una grande pressione sui sistemi naturali con uno sfruttamento intenso delle foreste, disturbi a larga scala e cambiamenti culturali comportando danni ai sistemi ecologici e diminuzione della biodiversità. 2. Barriere coralline: habitat in pericolo per effetto congiunto di riscaldamento globale, acidificazione degli oceani (assorbono la CO2 atmosferica in parte) e inquinamento etc. Le barriere coralline ospitano molta biodiversità, occupano il 6% della superficie ma ospitano più della metà delle specie di pesci nei mari. Metà della barriera corallina si sta degradando. 3. Urbanizzazione: altro grande asse di trasformazione degli habitat. Nel 1913 nel mondo c’era una città con 5 mln di abitanti e 13 con 1 mln di abitanti, nel 2020 ci sono 33 città con 10 mln di abitanti, 48 con 5 mln e 467 con 1 mln. La previsione per il 2030 è che ci saranno 43 città con 10 mln e 66 quelle con 5 mln di abitanti. L’umanità si è trasferita in ambiente urbano. Lezione 11b Specie invasive Specie che l’uomo ha volontariamente o involontariamente portato in giro per il mondo, che si riproducono e che possono creare problemi alle specie locali. Es. Scoiattolo grigio portato in Europa come animale da compagnia, competitore dello scoiattolo rosso. In Inghilterra non ci sono più scoiattoli rossi perché quello grigio si è diffuso e lo ha scacciato. Ha senso catturare le specie invasive laddove l’intervento ha successo. Le invasioni biologiche sono un processo a più fasi: 1. Dispersione al di fuori dell’areale originale della specie 2. Insediamento delle popolazioni in aree nuove 3. Invasione del nuovo areale Dovremmo cercare di prevenire la dispersione al di fuori dell’areale della specie oppure cercare di rimuovere immediatamente la popolazione invasiva dal nuovo areale, più riesce ad invadere più l’eradicazione diventa difficile. Ma meno dell’1% delle specie alloctone diventa veramente invasiva. Il rischio di invasione si può calcolare attraverso la costruzione di modelli di idoneità dell’habitat per capire dove l’ambiente risulta essere più idoneo. I modelli di idoneità dell’habitat si basano spesso su dati di presenza-assenza ma le specie alloctone sono spesso presenti in aree dove hanno bassa fitness. Considerare la fitness nei modelli di idoneità aiuta a capire le effettive potenzialità di invasione. → Studio sulle tartarughe: importate come animale da compagnia negli anni ’70, nel momento in cui diventano troppo grandi vengono spesso liberate in pozze d’acqua vicino a casa. Durante gli anni ’90 ci si è resi conto che sopravviveva agli inverni e poi anche a riprodursi nel 2002. La riproduzione è stata osservata in poche località, diventerà invasiva? Il clima influenza la transizione dalla presenza alla riproduzione? Quale sarà il ruolo del climate change? La presenza e la riproduzione potrebbe avvenire senza che ce ne si accorge. Hanno costruito dei modelli di probabilità di presenza che è associata ad alta temperatura, impatto umano e precipitazioni, è massima vicino alle aree urbane. La riproduzione è associata a caratteristiche climatiche, temperatura estiva e radiazione solare. Quindi, il rischio di insediamento è massimo nelle aree mediterranee, ma aree non idonee oggi potrebbero diventarle presto a seguito dei cambiamenti climatici. → Studio su altre testuggini commercializzate in Europa: il numero di introduzioni è importante. Proibirne l’importazione potrebbe scontrarsi con interessi economici e commerciali, si potrebbe svavorire solo quelle che possono diventare pericolose. 35 Su questo si innesta la domesticazione di piante e animali, ovviamente parte dal potere avere specie da domesticare. La domesticazione di piante ha un altro effetto, cresce il surplus di cibo e le tecniche per mantenerlo nel tempo portando a società larghe, sedentarie che si stratificano in ruoli diversi. C’è un ulteriore salto tecnologico perché la presenza di animali domestici favorisce il contatto con virus e batteri e quindi malattie. Chi domestica per prima sviluppa per primo gli anticorpi e si diffonde una certa immunità. Quando la popolazione parzialmente immune viene a contatto con una mai esposta all’agente patogeno la mette in difficoltà. Idea di Diamond è che la domesticazione di piante e animali ha dato un vantaggio a chi aveva domesticato. È importante osservare che i grandi animali domestici (cavalli, bovini, asini, capre, suini e ovini etc.) sono stati quasi tutti domesticati nel continente euro-asiatico. Trovandosi ad avere un pull di grandi animali domesticati che le ha permesso di fare i salti tecnologici. Domesticazione: interazione speciale tra due popolazioni in cui entrambe ricevono un vantaggio. Gli ecologi dividono le interazioni tra popolazioni in: - neutralismo, non lascia effetti sia per la specie 1 sia 2 - competizione, danneggia entrambe le specie - amensalismo, danneggia una specie e lascia indifferente l’altra - parassitismo, favorisce una specie e sfavorisce l’altra - predazione, favorisce una specie e sfavorisce l’altra - commensalismo, favorisce una specie e non lascia sull’altra - proto-cooperazione, favorisce entrambe le specie - mutualismo, favorisce entrambe le specie La domesticazione è una forma particolare di mutualismo, avviene con un processo di selezione artificiale condotto da popolazioni umane, nel quale piante e animali sono posti in un ambiente antropico. La domesticazione inserisce la popolazione animale o vegetale in una nuova nicchia ecologica completamente determinata dalle esigenze antropiche e l’interazione uomo animale è di tipo simbiontico, uomo fornisce cibo e protezione all’animale ma lo usa per i propri interessi. Vale anche se l’animale viene ucciso, fino a quel momento lo protegge e se gli permette di riprodursi porta delle specie in una nicchia gestita dall’uomo. È un processo di selezione artificiale, il controllo umano della riproduzione modifica fenotipo e genotipo, es. i girasoli, modificazione umana per avere più semi. In questo modo si aumenta la diversità genetica, es. tanti pomodori, mele o razze di cani, mammifero che discende dal lupo selvatico. Per domesticare un animale servono una serie di richieste: docilità di carattere e non pericolosità per l’uomo: ad esempio la zebra non viene domesticata perché sono animali aggressivi. Non ci sono allevamenti di ippopotami (comparabile con animale), in Africa muoiono più persone sbranate da ippopotami che leoni. scarsa distanza di fuga riproduzione in cattività: ad esempio si può convincere a far cacciare per noi un ghepardo, ci porta la preda e noi diamo le interiora, può essere ammaestrato ma non si può convincere a riprodursi in cattività quindi non può essere domesticato. comportamento gregario facilità di procurare cibo all’animale crescita rapida: es. elefante asiatico che può essere ammaestrato, è in grado di fare determinati lavori che chiediamo solo dopo 10 anni È sufficiente che una sola di queste condizioni venga a mancare e non si riesce a domesticare un animale. Tutte le specie domesticate mostrano delle caratteristiche comuni (orecchie pendule, docilità, capacità cranica ridotta, ciclo riproduttivo frequente etc.). Quando l’uomo è uscito dall’africa e si è diffuso nel mondo ha portato all’estinzione di una serie di specie, grande estinzione della mega fauna, non possiamo sapere se qualcuno di queste specie fosse o meno domesticabile, i fossili non ci raccontano del comportamento. 36 Ma sappiamo che l’arrivo dell’uomo con fuoco e armi (cosiddetti Blitzkrieg) ha portato alla scomparsa di milioni di mammiferi, secondo Martin con lo spostamento di circa 100 persone da Edmonton in Canada a sud 11,500 anni fa sono state uccise 5.850 kg di biomassa animale per cacciatore ogni anno. Documentario “Racing extinction” [in più] 37 Lezione 13 Informazione scientifica e fake news Sistema delle pubblicazioni scientifiche: 1. Gli autori preparano un articolo e lo inviano a un giornale scientifico più o meno specializzato. 2. Nel giornale l’editor in capo lo legge e se lo reputa interessante lo manda a un editor che abbia una maggior competenza in quel campo. 3. Se l’editor lo ritiene un lavoro potenzialmente interessante lo invia a diversi (da 2 a 5) referee (persone che hanno una profonda conoscenza nei diversi aspetti del lavoro). 4. I referee formulano una proposta (rigettato, approfondimenti grandi o piccoli, accettato) 5. L’editor decide e formula una risposta all’editor in capo che prende la decisione finale Con questo filtro severo è quasi certo che quello che viene pubblicato sia valido, lo svantaggio è che le idee nuove fanno fatica a uscire. Se sentiamo una notizia in televisione o si legge sui giornali: 1. Dobbiamo verificare se chi sta parlano è davvero competente in quel campo 2. Se non lo fosse verificare se fa riferimento alla letteratura scientifica aggiornata (es. Alberto Angela non fa ricerca ma fa riferimento alla letteratura scientifica aggiornata). 3. Se i primi due punti non sono soddisfatti non si tratta di una discussione scientifica Esistono diversi canali comunicativi: linguaggio del cervello (grafico possesso di pistole/morti per arma da fuoco americani), canale emotivo, colpire i sentimenti (es. Obama che piange dopo strange in una scuola), colpire le paure (es. pubblicità contro OGM con immagine di un topo-kiwi), fare leva sugli istinti (es. pubblicità sugli istinti sessuali). Comunicazione di massa segue cervello, cuore, pancia e sesso, quindi intelligenza, passione, humor e sesso/violenza. Comunicazione scientifica: scienza → praticarla (oggettivo) e comunicarla (soggettivo): dovremmo comunicare una sostanza (oggettiva) con uno stile (soggettivo). Es. documentario di Al Gore, usa i numeri per farci ragionare (oggettivo), ma lo comunica con uno stile soggettivo (sale su una pedana che si innalza seguendo il grafico). Quando ci parla della sorella che muore di tumore parla ai nostri sentimenti, ci dice che è uno di noi. Bisogna imparare a scindere e comprendere i diversi livelli di comunicazione. Come fare informazione: - Articoli scientifici: per esperti, linguaggi e comunicazioni differenti - Articoli divulgativi: es. Le scienze - Stampa generalista: verificando chi sta parlando e a che lavori fa riferimento - Siti e blog - Social network Più si scende nell’ordine più diminuisce accuratezza e precisione ma aumenta la platea raggiunta. Lezione 13b Educazione ambientale in pratica Nel campo del mondo biologico per avere risposte bisogna attendere più tempo, in attività pratiche ad esempio di fisica si ha subito una risposta. Se si fanno attività ci sono normative da rispettare, nei confronti degli animali e degli alunni. Prima bisogna provare l’esperimento a casa, si possono fare allevamenti in classe se si è in grado di farlo, avvicina i bambini al mondo biologico ma va fatto bene: imparare a farlo, controllare il quadro normativo. Ha senso andare negli orti botanici, negli zoo etc? - Si, perché c’è la possibilità di vedere dal vivo una serie di organismi che altrimenti non si vedrebbero. Per un lavoro sulla biodiversità potrebbe essere utile. - No, se usiamo l’ora allo zoo come riempitivo e non c’è dietro un progetto. Su zoo e acquario occorre capire come è curato il benessere degli animali rinchiusi, se le gabbie sono fatte bene può essere una buona cosa, altrimenti una crudeltà.