Appunti didattica della biologia, Appunti di Didattica generale e speciale

Scarica Appunti didattica della biologia e più Appunti in PDF di Didattica generale e speciale solo su Docsity! Didattica della biologia I dati in biologia: raccoglierli, analizzarli, raccontarli e interpretarli La statistica è l’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. Abbiamo due tipi di statistica:  Statistica descrittiva : - La ricerca statistica viene fatta sull’intero gruppo che analizziamo; es. censimento della popolazione italiana, rilevazione del gradimento della scuola.  Statistica inferenziale : - La ricerca viene fatta su un “campione casuale” della popolazione con lo scopo di ottenere informazioni relative all’intera popolazione; es. verifica della durata delle batterie prodotte da una ditta, proiezioni sull’esito delle elezioni politiche. Il primo passo da fare in un’indagine statistica è individuare il gruppo di persone o oggetti che dobbiamo studiare, cioè la popolazione→ insieme degli “individui” o “unità statistiche” che presentano caratteristiche comuni: - appartengono alla stessa nazione, - frequentano la stessa scuola, - sono bovini allevati nella stessa stalla, - batterie prodotte dalla stessa ditta… Chiaramente la scelta della popolazione dipende dagli obiettivi dell’indagine. La rilevazione ed elaborazione statistica riguarda i “caratteri” o “argomenti” comuni agli individui della popolazione. Abbiamo due tipi di dati o caratteri:  Dati qualitativi – “modalità” es. colore degli occhi, religione  Dati quantitativi – “valori” (espressi mediante numeri) es. statura, peso, durata delle batterie. Un carattere che assume valori diversi in statistica viene chiamato variabile; es. il peso degli studenti di una classe varia da soggetto a soggetto (il carattere “peso” è una variabile quantitativa); la temperatura esterna varia durante il giorno (la “temperatura” è una variabile quantitativa); il colore degli occhi varia da persona a persona (il carattere “colore degli occhi” è una variabile qualitativa). Tipologia di dati e scale, livelli di misurazione delle variabili: Le variabili differiscono anche per il tipo di misurazione che può essere fatta (tipi di scale). 1. La variabile “colore occhi” può assumere le modalità: celeste, verde, marrone, nero… 2. La variabile “titolo di studio” può assumere i valori: nessuno, licenza elementare, licenza media, licenza scuola superiore, laurea. 3. La variabile “voto dell’esame” può assumere i valori: 30, 24, 21, 18… 4. La variabile “stipendio” può assumere i valori: 1000€, 2000€, 10.000€… Si distinguono 4 livelli o scale di misurazione: 1. Scala nominale : (es. colore degli occhi, sesso, nazionalità…) è il livello più basso della misurazione, i dati non hanno alcun ordine precostruito. Consente la comparazione in termini di uguale o diverso (femmina=femmina, femmina ≠ maschio); 2. Scala ordinale : (es. titolo di studio) i valori possono essere ordinati secondo il criterio di “inferiore”, “superiore”, “migliore”, c’è un ordine logico nei dati (licenza elementare<licenza media<…<laurea); 3. Scala a intervalli : (es. voto esame, temperatura celsius, Fahrenheit) è il primo livello propriamente quantitativo, consente il calcolo della distanza (o differenza) tra due valori, ma non il loro rapporto (∆T= 30°- 5°= 25°); 4. Scala di rapporto o razionale : (es. stipendio percepito, peso, età… sono caratterizzati dall’avere uno zero non convenzionale) i valori possono essere rapportati tra loro nel senso che si può dire che un valore è doppio o triplo di un altro (4€= 4 x 1€= 2 x 2€). 1 Scale: - Nominale : classificazione delle specie, colore degli occhi… - Ordinale : classi di altezza di una popolazione di piante di mais – c’è una gerarchia, non si possono sommare o fare operazioni varie. - Intervalli : le scale delle temperature… evidentemente esiste una differenza tra 20°C (68°F) e 28°C (77°F), così come tra 5°C (41°F) e 10°C (50°F), ma non si può affermare che una temperatura di 40°C (104°F) è calda il doppio rispetto a una temperatura di 20°C [attenzione: questo non vale per le temperature assolute misurate in Kelvin]. - Razionale : studiamo un gruppo di piante e l’altezza è un dato che ci serve. Si può assegnare un valore numerico all’altezza di ogni pianta, e indipendentemente dall’unità di misura (pollici, sistema metrico decimale, sistema numerico in base 10 o in base 2 ecc.) ci sono due proprietà:  Intervallo costante tra ogni unità adiacente (tra 36 e 37cm c’è la stessa differenza che tra 40 e 41cm)  Esiste uno zero reale, il che permette di affermare che 30cm sono la metà di 60cm. Dati continui e dati discreti: - Continui : altezza delle piante→ possiamo avere una piantina alta 35cm, 36cm o un numero infinito di altezze nel mezzo: 35,01cm; 35,988cm, 35,3263cm… - Discreti : se contassimo il numero di foglie presenti su un ramo queste possono essere 27 o 28, ma non 27,8 o 27,43. I dati in scala razionale, di intervalli o ordinale possono essere continui e discreti, mentre quelli nominali sono per loro natura esclusivamente dati discreti. Elementi di statistica: indici di tendenza centrale: Media, moda e mediana: - Media : si calcola dividendo la somma delle osservazioni per il numero delle unità di campionamento; - Mediana : è il valore centrale di una serie (si ordinano le osservazioni e si vede dove cade il valore centrale); - Moda : rappresenta il valore della distribuzione con il maggior numero di osservazioni. Le differenti scale di misurazione delle variabili determinano il tipo di indice di tendenza centrale calcolabile. In una distribuzione di dati perfettamente simmetrica media, mediana e moda coincidono. Raramente però abbiamo dei dati del genere. In alcuni casi si osserva una distribuzione bimodale; spesso la disaggregazione dei dati riesce a spiegare il fenomeno. Errore standard: è una misura statistica con la quale individuo una fascia attorno al valore medio in cui mi posso attendere l’effettivo valore medio dei miei dati. In particolar modo si presta attenzione a valutare che esista il 95% di probabilità che il valore medio dei miei dati ricada all’interno della fascia. Es. la presenza di serpenti, potenziali predatori dei lacertidi, ne può influenzare l’abbondanza in isole di piccole dimensioni? Le barre rosse indicano l’errore standard, indicano che il 95% delle osservazioni si trova in quella fascia. Correlazione tra variabili: si parla di correlazione quando si osserva una relazione quantitativa tra due variabili misurate su una scala ordinale (ranghi) o per intervalli e per rapporti. Uno dei termini utilizzati più di frequente nei test statistici, per misurare la validità di una conclusione che è stata tratta, è un valore P, o livello di probabilità. 2 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. Negli 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. - Aerogrammi: le frequenze di una variabile qualitativa vengono rappresentate mediante superfici di figure piane: quadrati, rettangoli, cerchi. Le frequenze dei dati sono proporzionali all’area delle superfici del dato. Nei 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 dei dati 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 ecc. - Nuvole di punti: le usiamo per mettere in evidenza due fenomeni che possono essere correlati. Ricordare sempre la necessità di rapporti e spiegazioni “causa ed effetto” che abbiano un senso. - Dendogrammi: - Clandogrammi Due metodi con cui spesso i dati sono abbelliti nella loro esposizione:  “cherry picking”: si prendono solo i dati che supportano la nostra tesi e si eliminano quelli che non ci vanno bene (è molto scorretto, nella prassi occorre sempre giustificare i dati che non si considerano, riportandoli e spiegando perché non fanno parte dell’analisi);  Abbelliamo i dati, attraverso trasformazioni matematiche. I dati del clima: importanti per capire il fenomeno del riscaldamento globale - Clima è descritto essenzialmente da due variabili: temperatura e precipitazioni; - Sono riferite a una unità di tempo (giorno/mese/anno); - Le temperature possono essere medie, minime e massime (e ognuna di queste ha un significato biologico ed ecologico). 5 Ecologia ed educazione ambientale: Etimologia della parola ecologia: il termine ecologia è la composizione di due vocaboli greci: oicos (casa) + loicos (discorso o studio), letteralmente significa discorso sull casa, o studio sulla casa. Termine coniato nel 1866. Questa etimologia è quasi del tutto complementare ad un altro termine molto diffuso, quello di economia: oicos + nomos (gestione), gestione della casa. Definizioni esistenti di ecologia: - Studio della struttura e del funzionamento degli ecosistemi (Odum, 1971) → definizione corretta ma impone di capire cosa sono gli ecosistemi; - Studio delle interazioni tra gli organismi ed il loro ambiente (Bullini, Pignatti, Virzo de Santo, 1998); - Studio scientifico delle interazioni che determinano la distribuzione e l’abbondanza degli organismi (Krebs, 1972) → SUA DEFINIZIONE PREFERITA, DA USARE ALL’ESAME! “Se per ecologia si intende lo studio scientifico delle interazioni che determinano la distribuzione e l’abbondanza degli organismi bisognerebbe chiedersi che cosa non è ecologia” (Krebs, 1972). L’ecologia è una scienza e segue il metodo scientifico. L’ecologia richiede l’integrazione di diverse discipline: scienze biologiche, scienze della terra, fisica, matematica e statistica, economia, sociologia, medicina, agraria, scienze forestali. Storie delle idee ecologiche: 1866→ data in cui Haeckel conia il termine ecologia. Ci sono 5 radici diverse: 1. Botanica – geografica 2. Zoologica 3. Popolazionista 4. Chimica – fisica 5. Etica – filosofica Approccio botanico – geografico: le esplorazioni dei nuovi mondi portano alla scoperta di specie nuove, alla classificazione degli esseri viventi, alle prime domande sui fattori che determinano la distribuzione delle piante e degli animali della terra. Alexander Von Humboldt è stato un geografico e botanico esploratore tedesco vissuto a cavallo tra il 1700 e il 1800, fa un lungo viaggio nelle regioni Equatoriali dell’America che racconta in un’opera di 26 volumi nel quale viene evidenziato per la prima volta una correlazione tra la distribuzione delle piante, il clima, la latitudine e l’altitudine. La sua osservazione è che i limiti altitudinali della vegetazione cambiano a seconda della latitudine e sono in funzione del clima. Approccio zoologico – popolazionista: lo studio delle popolazioni animali (uomo compreso) e dei loro trend demografici comincia ad avere sempre più importanza. Thomas Robert Malthus osserva che la crescita delle popolazioni tende ad essere esponenziale. L’umanità sta crescendo di molto, le risorse sono limitate quindi ci sarà un problema per l’umanità. È un caposaldo valido ancora oggi per l’ecologia. Aveva sbagliato però le previsioni dirette perché immaginava che il punto di collasso sarebbe stato presto. Costringe gli economisti che per molto tempo lo hanno rifiutato a prendere atto che il mondo naturale è finito e che quindi le risorse sono finite, quindi il mondo non potrà ospitare una popolazione umana infinita. Approccio chimico – fisico: Justus von Liebig formulerà una legge “legge dei fattori limitanti” (1844), si occupava di cercare di aumentare la produttività dei campi quindi quali fossero i fattori che limitassero la produttività. Si occupa dell’abbondanza degli organismi. L’importanza di ottimizzare le produzioni agricole spinge a studiare i meccanismi che regolano i cicli dei nutrienti delle piante. Approccio idealistico della Wilderness: Thoreau e Muir, sono americani. Questo approccio si sviluppa specialmente in America. White invece descrive le trasformazioni dell’ambiente nell’Inghilterra che va incontro alla Rivoluzione industriale. Le repentine trasformazioni ambientali determinate dalla rivoluzione industriale e in Europa e dalla “corsa verso la frontiera” negli Stati Uniti provocano una riflessione sul rapporto tra uomo e natura. Nell’800 i coloni europei che 6 avevano occupato la parte orientale degli Stati Uniti si spostano verso l’Oceano Pacifico→ corsa verso la frontiera e trasformano radicalmente l’ambiente. Quando vedono l’ambiente lo intendono come intonso e non occupato dall’uomo ma in realtà era occupato dai nativi americani. Nell’arco di una generazione nelle praterie americane che erano piene (milioni e milioni) di bisonti si passa ad averne meno di 100. Si sviluppa un movimento filosofico ed artistico, il movimento della Wilderness (area selvaggia priva dell’influenza antropica) comincia a sostenere che bisogna mantenere alcune aree prive dell’influenza dell’uomo. Il movimento della Wilderness porta a fine ‘800 a istituire delle aree protette per mantenere la testimonianza di quello che era l’America prima che arrivassero gli europei. Haekel, 1866 – Warming, 1895: Haeckel era un allievo di Darwin, dà il nome alla disciplina. Warming scrive un’opera in cui identifica gli scopi dell’ecologia: - Trovare quali specie sono associate in habitat similari; - Delineare la fisionomia della vegetazione e del paesaggio; - Comprendere come mai ogni specie possiede una forma e un habitat particolare; - Individuare le motivazioni per cui le specie si raggruppano in comunità ben definite; - Analizzare le esigenze delle piante e le modalità della loro esistenza nei confronti dell’ambiente. Tansley e l’ecosistema, 1935: in questi anni si è fatta un sacco di ecologia, in particolare i botanici discutono su come sono i meccanismi di associazione delle piante tra di loro. Per superare le continue dispute tra le scuole di Clemets e Gleason, nel 1935 propone il termine di ecosistema, con cui indica un complesso formato dagli organismi e dai fattori fisici che interagiscono con gli organismi stessi. Ecosistemi, energia e modelli: Hutchinson e Lindeman. Odum fu tra i più convinti assertori dello studio dei flussi energetici degli ecosistemi. Con le opere e i lavori dei fratelli Odum l’ecologia entra a pieno titolo tra le discipline da insegnare nelle facoltà di scienze. fondano due grandi scuole di ecologia, Odum ritiene l’ecologia che debba prevalentemente raccontare una serie di storie locali da cui si ricaverà qualche trend generale. Mac Arthur vuole rendere l’ecologia una scienza predittiva, cioè possiamo prevedere cosa accade dopo. Verso l’ecologia integrata: Lovelock formula l’ipotesi Gaia, cioè di osservare la terra come un unico sistema. Forman, Godron, Naveh sono i fondatori di un settore particolare dell’ecologia, l’ecologia del paesaggio. May, Flannery si occupano della sistematica completa delle specie viventi. Wilson e Soulé si occupano della conservazione della biodiversità. Costanza, de Leo e Daly si occupano su come unire economia ed ecologia. Alla ricerca del Graal dell’ecologia: leggi, teorie e patterns Esistono “leggi” in ecologia? Nella scienza, una legge è una 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 considerati di validità generale (Legge di Newton, Legge di Henry, Legge di Boyle, ecc.). Questo principio è difficilmente applicabile in modo rigoroso all’ecologia. “Ecology indeed has few laws, although there are numerous patterns and rules of thumb.” (Lawton, 1999) PV= nRT (vale sempre – se noi conosciamo una parte dei valori. Possiamo prevedere gli altri→ legge dei gas) Lawton nel 1999 scrive un articolo in cui individua cinque punti che possono essere considerati leggi di base dell’ecologia: - 1° e 2° legge della termodinamica; - 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); - La selezione naturale, come principale spiegazione dell’evoluzione; - 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 ecc., che singolarmente o in associazione definiscono i limiti delle performance dei singoli individui; - L’osservazione (triviale ma da non dimenticare) che gli organismi interagiscono tra loro e con l’ambiente che li circonda. Nel 2006 viene fondata la rivista di ecologia teorica in cui si propongono una serie di teorie e si vede lo stato di maturità. 7 Sistemi complessi auto-organizzati: es: lavare la biancheria in lavatrice. Dati precedenti: conoscenza del funzionamento della lavatrice e delle caratteristiche della biancheria che usate quotidianamente. Identificazione di regolarità: separare i colori e i tessuti in bucati diversi. Schema: i jeans chiari possono essere lavati assieme alle calze di spugne grigie. Svolgimento→ dati presenti: nuova maglia di cotone indiano non trattato. Comportamento→ lavate la maglia assieme alla biancheria. Conseguenze: la vostra maglia si è ristretta del 50%. Effetto selettivo: in futuro laverete in acqua fredda il cotone non trattato. Altro esempio→ Antropocene: qualcosa di nuovo sotto il sole Una nuova epoca geologica che dovrebbe cominciare quando l’uomo ha un impatto significativo sulla geologia della terra e sugli ecosistemi. La propone per la prima volta Paul J. Crutzen, chimico, ha scoperto e descritto la dinamica del ciclo dell’ozono. Antropocene→ un momento storico nel quale le attività umane hanno avuto un tale impatto sulla Terra che l’uomo (le attività antropiche) può (possono) essere considerato/i come il motore degli equilibri geomorfologici, climatici, chimici e biologici, ed è quindi da considerarsi come un’epoca geologica distinta. La scienza dell’Antropocene: Antropocene è una nuova parola che unisce i vocaboli Antropos (antropico, ossia dell’uomo) e cene (epoca geologica). Significa che ora ci si trova in una nuova epoca geologica, dominata dall’uomo. La storia della terra è una storia di sistemi che interagiscono tra di loro e si influenza a vicenda. I geologi, come altri scienziati, riconoscono la realtà dell’Antropocene, anche se la datazione e la scelta del momento di partenza è ancora una questione dibattuta. La domanda è quando comincia l’Antropocene. Datazione dell’Antropocene: le proposte oggi sul tavolo Qualcuno dice che l’Antropocene è iniziata quando le popolazioni umani hanno guidato l’estinzione della megafauna tra 50.000 e 10.000 anni fa; altri dicono che è iniziato con l’inizio dell’agricoltura 11.000 anni fa; 6.500 anni fa la coltivazione del riso ha cambiato il ciclo del metano; fra 3.000 anni fa e 500 anni fa si formano i veri suoli antropogenici; altra ipotesi è quando viene scoperta l’America, nel momento della collisione tra il vecchio mondo e il nuovo mondo comincia per la prima volta la vera globalizzazione economica, si osserva un minimo di CO 2 nei sedimenti di ghiaccio; altri dicono che comincia con l’inizio della Rivoluzione Industriale; altri parlano di metà del XX secolo quando l’industria chimica e nucleari hanno un impatto globale e lasciano delle tracce di sostanze nell’ambiente. I confini della terra Pubblicata per la prima volta 10 anni fa, gli studiosi hanno raccolto dati per una serie di elementi e per ciascuno è stato individuato un range di sicurezza per la terra (il mondo non finisce se si supera quel range, è che le condizioni di vita per l’umanità cambieranno se si va al di fuori). Più i colori vanno verso il rosso, più abbiamo superato quelle soglie di sicurezza, i due campi in cui siamo andati oltre le soglie di sicurezza sono i cicli biogeochimici di azoto e fosforo e nella diversità biologica. Alcuni dati: nel tempo la CO₂ è cambiata, oggi sta aumentando quando c’è più CO₂ nell’atmosfera, la temperatura è più alta. A partire dagli anni ’50 si è potuto misurare la CO₂ in atmosfera con precisione. Oggi siamo sopra le 400 parti per milione. Ma centra proprio l’uomo? Il mondo della scienza ha la possibilità oggi di costruire dei modelli in cui immaginano tutti i forzanti naturali (eruzioni vulcaniche, moti della terra, ect) che possono influenzare le anomalie della temperatura. 10 Sappiamo, per esempio, che se ci sono delle eruzioni vulcaniche, queste buttano in atmosfera le ceneri, che flettono in parte l’attività dei raggi del sole e quindi raffreddano la terra. In più, si tiene conto dei forzanti antropici, che sono le emissioni di gas effetto serra, che hanno la caratteristica di tenere una parte della radiazione solare riflessa dalla superficie terrestre e quindi di aumentare la temperatura. In un minuto vengono impermeabilizzati 480 m ² di suolo, quindi, in poco più di 1100 anni potremmo impermeabilizzare tutta la superficie italiana. Questo spiega i due assi di grande trasformazione dei paesaggi italiani, cioè: - l’abbandono delle montagne e la ricrescita delle foreste - l’urbanizzazione La risorsa base: il suolo La risorsa base di tutto è il suolo, senza il quale non ci sarebbero piante e vegetazione e senza il quale non si potrebbe fare agricoltura. Da sempre l’uomo prova a modificare il paesaggio per poter aumentare la superficie coltivabile. A differenza di altre risorse il suolo non è rinnovabile in tempi “umani”, ma ci vogliono millenni. Per esempio, per la ricrescita di un prato ci vogliono mesi, per i frutti di ciliegio anni, per una palude decenni e per la ricrescita di una foresta secoli. Oggi il consumo di suolo agricolo è un problema ecologico dell’Italia. Il consumo è: - Irreversibile: il suolo non è una risorsa rinnovabile, il suono cementificato è qualcosa che rimane per sempre (bisogna pensarci bene prima di farlo). - Irresponsabile: perché non si tiene conto che il suolo è irreversibile. - Illogico: è stato percepito per anni come la chiave dello sviluppo economico dell’Italia, quindi, sono stati incentivati a far costruire e hanno potuto utilizzare gli oneri di urbanizzazione per le spese correnti. Le filiere del cemento, dell’edilizia e delle infrastrutture vengono giudicate come la chiave essenziale dello sviluppo economico in Italia. La realtà è che i costruttori falliscono, negli ultimi anni c’è stato un forte incentivo a costruire case e capannoni, ma una larga parte rimane invenduta. I costruttori alimentano una serie di partite di giro, per cui, attraverso società controllate, un continuo passaggio di proprietà dell’invenduto permette di mascherare la perdita. Quindi, il cemento alimenta una bolla economica e finanziaria. Educazione ambientale È uno dei modi per affrontare il problema ambientale. Il termine è stato coniato e declinato nel 1969 da Stapp, che dice che l’educazione ambientale è finalizzata a costruire una società in grado di riconoscere l’ambiente biofisico e i suoi problemi, consapevole di come contribuire a risolvere questi problemi e motivata a lavorare per giungere alla soluzione dei problemi. Alla base dell’idea di educare ambientale si individuano tre azioni collegate all’educazione ambientale: 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. Davanti a questo, ci sono due approcci possibili per ragionare sui problemi ambientali:  Qualcuno dice che avere a sé dei vincoli significa deprimere l’economia e lo sviluppo  Qualcun altro dice che i vincoli sono un’opportunità Due visioni possibili: 1. Discutere di cambiamento climatico durante la crisi economica (2008) è come andare dal parrucchiere quando si ha la polmonite (Berlusconi, sollecitato dagli imprenditori italiani); 2. Nuovi posti di lavoro “verdi” (green collar) e più efficienza energetica. Il nuovo piano per l’energia ruota intorno all’emancipazione dal petrolio e alla lotta all’effetto serra (Obama). Un mito da sfatare: i vincoli ambientali non deprimono il mercato – Iacocca, 1972 “se l’EPA (Environmental Protection Agency) non sospenderà la norma che impone il convertitore catalitico la Ford sarà costretta a chiudere, e il risultato sarebbe: - Una contrazione del prodotto interno lordo di 17 miliardi di dollari; - Un aumento della disoccupazione di 800.000 unità; - Una diminuzione delle entrate tributarie di 5 miliardi di dollari a tutti i livelli della pubblica amministrazione, che potrebbe portare all’insolvenza alcune amministrazioni locali”. I vincoli ambientali sono un’opportunità: 1. Opportunità economica: – Per sviluppare una rete di sinergie – Per produrre manufatti che inquinano di meno o che richiedono meno risorse – Per sviluppare tecnologie completamente nuove 2. Opportunità “democratica”: legge della “petropolitica” Perché nei regimi non democratici è valida questa legge? 11 – Possibilità di tassazione bassa – Possibilità di alta spesa sociale – Inibizione nella formazione di gruppi concorrenti – Effetto antimodernizzazione 3. Opportunità creativa Vincoli ambientali come onda creativa La rivoluzione nei settori tessili e siderurgici, la seconda l’introduzione del vapore, dei treni, dell’acciaio, la terza riguarda l’elettricità, la chimica e i motori a combustione interna, la quarta riguarda la petrolchimica, la corsa allo spazio e l’avvento dell’elettronica, la quinta riguarda le biotecnologie e l’era digitale, la sesta dovrebbe e potrebbe essere quella della sostenibilità. Impatto ambientale dello sviluppo Un’equazione che misura l’impatto della specie umana sulla biosfera (Ehrlic e Holdren, 1971) I= P. A. T I (impatto); P (popolazione); A (affluence o benessere pro capite); T (tecnologia) L’equazione I=PAT è la chiave per comprendere il ruolo della crescita demografica nella crisi ambientale: spiega perché i paesi ricchi hanno problemi demografici gravi (A e T per persona sono molto grandi) e perché un modesto sviluppo nei paesi poveri con grandi popolazioni (Cina) possa avere un enorme impatto sul pianeta (il moltiplicatore P dei fattori A e T è molte grande. Conseguenze Alla base dell’idea di educazione ambientale si individuano tre azioni collegate all’educazione ambientale: 1. Acquisizione di conoscenze e delle informazioni atte a comprendere i problemi ambientalià scienza: occorre conoscere i problemi di cui si parla; 2. Spinta ad incoraggiare le decisioni comuni che risolvano i problemi ambientalià scienza non neutrale; 3. Contributo attivo alla soluzione di questi problemià dalla scienza si passa alla pratica. Cambiamenti climatici: cicli biogeochimici: si parla dello studio del modo con cui gli elementi chimici tendono a circolare nella biosfera, seguendo percorsi caratteristici, conosciuti come cicli biogeochimici. Ogni ciclo può essere diviso in due compartimenti: pool di riserva e pool di scambio. I cicli nella biosfera si suddividono in: cicli sedimentari e cicli gassosi, a seconda di dove è allocato il pool di riserva. L’atmosfera è composta prevalentemente da azoto (circa 78%), ossigeno (circa 21%), l’anidride carbonica (0,04%), normalmente si parla di parti per milione (ad es. 280 parti per milione vuol dire 0,028%). Molto spesso quando si affronta lo studio dei cicli biogeochimici li si misura in GT (gigatonnellata), 1GT= 10 15g. 1 GT è come dire 2 milioni di aerei uno in fila all’altro.  Le piante, gli animali e i microrganismi ciclizzano i materiali tra il comparto biotico e quello abiotico.  I cicli sono alimentati dall’energia solare.  Benché i cicli siano praticamente quasi infiniti e chiusi (è difficile trova un punto di inizio e un punto di fine), è comodo considerare che “cominciano” con la conversione della sostanza inorganica in materiale organico da parte di organismi autotrofi in presenza di luce (o di altre forme di energia). Principali cicli biogeochimici: – Cicli gassosi: il pool di riserva è costituito dall’atmosfera o dall’idrosfera (N₂, O₂). – Cicli sedimentari: il pool di riserva è la crosta terrestre (P, Fe). – Caso particolare: il carbonio (C) pool di riserva è sedimentario, ma gli scambi con il comparto biotico coinvolgono un pool gassoso. Schema generale di un ciclo biogeochimico: Sole come fonte di energia. Su input energetico del Sole, che innesca alcune delle reazioni che influenzano questi sistemi, le sostanze passano dal comparto biotico in comparti abiotici e viceversa, secondo schemi più o meno prefissati. Il ciclo dell’acqua In questo ciclo gli organismi prendono acqua, ma non la trasformano. L’acqua sulla terra: per la maggior parte è acqua salata negli oceani e nei mari (97%), mentre solo il 2% è acqua dolce e di questa una grossa parte è rappresentata dai ghiacci, quindi dalle calotte polari antartiche e dai ghiacciai delle montagne, una minima parte da acque sotterranee, laghi e umidità nel suolo. 12 I raggi di sole attraversano l’atmosfera e riscaldano la superficie terrestre. Dalla superficie terrestre, il calore si irradia nell’atmosfera sotto forma di radiazioni infrarosse. Circa il 30% della radiazione infrarossa si perde nello spazio. In condizioni normali circa il 70% della radiazione infrarossa viene assorbito dal vapore acqueo e dagli altri gas-serra che lo riflettono di nuovo sulla Terra. L’aumento della concentrazione dei gas-serra determina l’aumento delle quantità di calore intrappolato e riflesso che si traduce in un aumento delle temperature sulla terra. I gas serra: I principali gas-serra sono il 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. - Il metano è prodotto soprattutto da attività agricole. - I CFC sono prodotti industriali. Non sono più un vero problema, perché sono stati tolti in parte dal commercio. Ciclo dell’ossigeno: Attività di fotosintesi libera ossigeno in atmosfera e nella materia organica, quindi si ha il ciclo fotosintesi-respirazione che fa passare lì ossigeno dall’atmosfera alla materia organica e viceversa. L’altro aspetto da considerare è la presenza di componenti ridotti della crosta terrestre. Dell’ossigeno ci interessa in particolare: Ciclo dell’ozono: L’ozono è una molecola formata da 3 atomi di ossigeno: O₃ La maggior parte dell’ozono è concentrato nella stratosfera, a circa 25 chilometri di altitudine ed è considerato come il “buon ozono”. Funge da schermo protettivo nei confronti della superficie della terra, assorbendo le radiazioni ultraviolette nocive per gli esseri viventi. L’ozono stratosferico 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 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 (ossigeno atomico). L’ozono che si forma al suolo, ozono troposferico (non fa bene), 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. Ciclo dell’ozono stratosferico: Distruzione dell’ozono stratosferico L’ozono stratosferico reagisce anche con numerose molecole (indicate con X), che gli sottraggono un atomo di ossigeno: X + O₃ à XO + O₂ Successivamente le molecole di XO reagiscono con l’ossigeno atomico rigenerando X: XO + O à X + O₂ Le specie chimiche del tipo X fungono da catalizzatori della distruzione dell’ozono stratosferico. I fluoroclorocarburi (CFC) Anche 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. 15 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. Tra gli anni ’70 e ’80 ci si è resi contro che, soprattutto alle latitudini polari, lo strato di ozono si stava assottigliando à per questo, informalmente, si parla di buco dell’ozono. Il trattato di Montavia del 1987 ha limitato la produzione e la diffusione di clorofluorocarburi e, da quel momento in avanti, lo strato di ozono stratosferico si sta riformando lentamente. Il ciclo dell’azoto Il pool di riserva è costituito dall’atmosfera, in cui l’azoto è presente in forma molecolare N₂. 5 tappe principali: 1) Fissazione: l’azoto molecolare N₂ è un gas scarsamente reattivo e direttamente assimilabile solo da alcuni microrganismi. E’ il costituente principale dell’atmosfera. Si distinguono 3 modi per fissare l’azoto: - Fissazione abiotica: una limitata quantità di N₂ è convertita da scariche elettriche in atmosfera (fulmini) in forme direttamente assimilabili dalle piante. - Fissazione bioticaàgran parte dell’azoto presente nel comparto biotico dell’ecosistema deriva dalla fissazione biotica, operata da alcuni microrganismi. La fissazione biotica è operata da alcuni batteri che vivono nel suolo e nelle acque. I batteri azoto fissatori, grazie al complesso enzimatico della nitrogenasi, trasformano l’N₂ in ammoniaca (NH₃). - Una terza via è quella industriale, che produce ammoniaca partendo da N₂ e H₂. 2) a. Organicazione: l’ammoniaca prodotta dagli azotofissatori viene assorbita dalle piante e quindi utilizzata per le necessità metaboliche. b. Riduzione assimilativa: i nitrati vengono assorbiti dalle piante più facilmente dell’ammoniaca. Per essere organicato l’azoto nitrico deve essere sottoposto ad un processo di riduzione che lo trasformi in ammoniaca, che poi sarà utilizzata per la produzione di glutammato e glutammina. 3) Mineralizzazione: l’azoto organico, che può essere sottoforma di proteine o altre molecole azotate, viene trasformato in ammoniaca, tramite organismi chiamati saprofiti e decompositori. 4) Nitrificazione: l’ammoniaca viene trasformata in nitrati, attraverso batteri nitrificanti in ambiente aerobio. 5) Denitrificazione: i nitrati vengono trasformati in azoto molecolare tramite batteri denitrificanti in ambiente anaerobio. Ciclo del fosforo Il fosforo è un importante costituente degli organismi viventi: è presente, sotto forma di ortofosfato, sale dell’acido ortofosforico, nelle membrane cellulari (fosfolipidi), nel DNA, nelle molecole implicate nel trasporto dell’energia (ATP, ADP). Normalmente è presente negli ecosistemi in concentrazioni molto basse e costituisce spesso il principale fattore limitante la crescita dei vegetali. Pool di riserva: rocce à ciclo sedimentario 1. I fosfati presente nelle rocce vengono portati in soluzione nell’acqua mediante processi erosivi. 2. I vegetali assorbono direttamente i fosfati dal suolo o dall’acqua e lo organicano (ATP, fosfolipidi,..) 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 sottoforma di fosfato PO₄ᶟ .ˉ. 4. La sedimentazione negli oceani chiude il ciclo. Alterazione del ciclo naturale del fosforo: eutrofizzazione Il processo di eutrofizzazione delle acque comprende: - Fase di aumentata disponibilità di nutrienti (N e P) all’interno del corpo d’acqua; - Fase di incremento di biomassa vegetale (fitoplancton e/o macrofite); - Fase di insorgenza di fenomeni di composti ridotti derivati dalla decomposizione anaerobica. Sintomatologia dell’eutrofizzazione: - Alto livello di produttività e biomassa 16 - Frequenza delle fioriture algali - Deficit di ossigeno in profondità e concomitante soprassaturazione dello strato epilimnico durante i periodi di stratificazione termica - Impoverimento del numero di specie vegetali e animali - Diminuzione delle specie ittiche pregiate - Aumentata crescita di piante acquatiche nelle zone litorali - Aumento della concentrazione di azoto e fosforo - Aumento della densità batterica - Valori elevati di pH nello strato eufotico per effetto dell’attività fotosintetica che sottrae anidride carbonica all’acqua - Diluizione della trasparenza dell’acqua - Degenerazione della qualità delle acque IPCC L’IPCC è un organo intergovernativo stabilito congiuntamente dall’Organizzazione Meteorologica Mondiale e dal Programma Ambiente delle Nazioni Unite nel 1988 e nello stesso anno approvato dall’assemblea generale dell’ONU. La sede è a Ginevra e aderiscono 195 paesi. Mandato iniziale: - Preparazione di una revisione completa sullo stato delle conoscenze della scienza del cambiamento climatico e sull’impatto sociale ed economico del cambiamento climatico, incluso il riscaldamento globale; - La formulazione di possibili strategie di risposta per ritardare, limitare o mitigare gli impatti del cambiamento climatico. Ruolo: valutare con approccio globale, obiettivo, aperto e trasparente le informazioni scientifiche, tecniche e socio- economiche rilevanti per comprendere le basi scientifiche del rischio di cambiamento climatico indotto dalle attività umane, i suoi potenziali impatti e le possibilità di adattamento e mitigazione. I rapporti di valutazione dell’IPCC devono essere politicamente neutrali, sebbene possano trattare questioni scientifiche, tecniche e socio-economiche rilevanti per l’adozione di particolari scelte politiche. L’PCC non fa ricerca, ma esamina e valuta le più recenti informazioni scientifiche, tecniche e socio-economiche sul clima effettuate dai singoli paesi in ogni parte del globo ed elabora documenti-guidaà la finalità di questi documenti è di offrire alle autorità politiche nazionali e sovranazionali elementi di indirizzo verso attività economiche e industriali che abbiano un impatto ridotto sui processi di evoluzione climatica. Struttura organizzativa: - Sessioni plenarie (IPCC Plenary), in cui vengono prese le decisioni più importanti. - Ufficio (IPCC Bureau), che fornisce linee-guida su determinati aspetti tecnici e scientifici, consiglia su questioni strategiche, prende decisioni su questioni specifiche. - Comitato esecutivo (IPCC Executive Committee), che rafforza il coordinamento tra WorkingGroup e task force e affronta le questioni urgenti che richiedono attenzione immediata. - 3 Working Group: × WGI: si occupa della scienza fisica di base, indaga i principi fisici di base e l’origine dei cambiamenti climatici nel tentativo di distinguere quelli naturali da quelli dovuti a attività umane; × WGII: si occupa degli impatti dei cambiamenti climatici, degli adattamenti e delle vulnerabilità, valuta la sensibilità e la vulnerabilità dei sistemi naturali e umani in rapporto alle variazioni climatiche; × WGIII: si occupa della mitigazione dei cambiamenti climatici, studia azioni dirette alla riduzione delle emissioni di gas a effetto serra quale meccanismo di limitazione e contenimento dei cambiamenti del clima. - Task Force, che si occupa della contabilità delle emissioni di gas a effetto serra. Principi per la nomina degli autori:  Competenza scientifica, tecnica, socio-economica  Paese di provenienza (garantendo un’adeguata rappresentanza ai paesi in via di sviluppo e con economie di transizione)  Coinvolgimento di esperti con e senza precedente esperienza in IPCC lasciando spazio anche ai giovani  Equilibrio tra generi Processo di revisione: o Prima revisione: esperti di tutto il mondo sono chiamati a revisionare la prima bozza del rapporto. Le osservazioni dei revisori sono analizzate dai Reviewer Editors che segnalano agli autori del capitolo tutti i punti critici e controversi della prima versione del Rapporto. 17 - Affrontare la realtà del negazionismo climatico: la disinformazione dei mass media; gli argomenti dei negazionisti; - Sviluppare attività Biodiversità È un problema che, come portata, è più grande della crisi climatica. Biodiversity= varietà della vita à Diversity vorrebbe dire vario, ma in italiano “vario” e “diverso” non sono proprio sinonimi: diverso è qualcuno che si discosta da uniformità maggioritaria. Noi dovremmo immaginare “diverso” come sinonimo di vario, quindi, ci sono tante varietà della vita Wilson: la parola è stata introdotta solo nel 1988, ma adesso è utilizzata in tutto il mondo. Essa indica la varietà della vita presente sulla terra ai diversi livelli. Livelli di biodiversità: - Diversità genetica - Diversità specifica - Diversità di comunità, di ecosistemi ed habitat - Diversità di paesaggi - Diversità culturale Oggi sono tutte minacciate dalle attività antropiche.  Diversità specifica: il numero di specie in un determinato luogo. Biodiversità di specie: la suddivisione in categorie che raggruppano tutti gli organismi omogenei dal punto di vista dei geni (es. uomo e scimpanzé hanno il 98% dei geni comune, pur essendo molto diversi).  Diversità genetica: es. Chalcides sexlineatus: due livree per due diversi habitat, alcune vivono sulle spiagge aride di un’isola vulcanica (sabbia scura), per questo hanno il colore del corpo più scuro che permette loro di mimetizzarsi meglio. Le altre vivono nelle foreste pluviali di Tenerife e il loro colore sulle tonalità del verde garantisce un migliore mimetismo nell’ambiente. Biodiversità genetica: rende un essere umano diverso dal proprio fratello, nonostante provengano dall’unione del patrimonio genetico della stessa madre e dello stesso padre. Biodiversità di ambienti: molte specie sono legate ad un proprio tipo di ambiente, e questo le rende diverse da altre specie à selezione naturale.  Diversità di paesaggi: sistema di ecosistemi che si ripete nello spazio con forma e struttura simile e riconoscibile.  Diversità culturale: alcune specie animali mostrano di trasmettere informazioni da una generazione all’altra, e questo non avviene in tutte le popolazioni di quella specie. Evoluzione culturale In biologia ed ecologia, con cultura si intende la possibilità di trasmettere informazioni da una generazione all’altra. Non è una caratteristica unica dell’uomo, per esempio: - le cince inglesi hanno imparato ad aprire le bottiglie del latte con il tappo in latta per mangiare la panna; - i corvidi mostrano comportamenti particolari che implicano il passaggio di informazioni da una generazione a quella successiva; - i macachi giapponesi hanno imparato a lavare le patate e a salarle; - i babbuini ed elefanti insegnano ai più giovani dove trovare acqua; - gli scimpanzé e i gorilla (dato recente) utilizzano strumenti. Quante specie ci sono al mondo? Ne sono state classificate circa 1.700.000, ma sappiamo che ce ne sono molte di più: tra i 5 e i 100 milioni. La biodiversità varia nel tempo e nello spazio: La diversità biologica non è rimasta costante nel tempo, ci sono un tasso di estinzioni di fondo perché una specie cambia nel tempo. Ci sono stati degli episodi di estinzioni di massa (inizialmente se ne contano 5, oggi se ne riconoscono molte di più). Le più importanti estinzioni di massa sono quelle del: - Ordoviciano; - Devoniano; - Permiano (la più distruttiva); - Triassico; - Cretaceo. 20 Oggi chi ricostruisce queste storie vede delle analogie con la situazione attuale; l’ultima delle crisi che è quella di adesso, quella dell’Antropocene, in cui i tassi di estinzione sono tra le 100-1000 volte superiori ai tassi di fondo; generata fondamentalmente dall’espansione dell’attività antropica. Le crisi del passato: caratteristiche comuni: - Ratei anormali del tasso di estinzione delle famiglie (20-65%) e delle specie (50-95%) per unità di tempo; - Velocità: da poche migliaia di anni fino a 10 milioni di anni per tutto il processo; - Non ci sono schemi selettivi di sopravvivenza. La crisi attuale: nella crisi di adesso siamo in presenza di quella che potrebbe essere una tempesta perfetta per una crisi di biodiversità: - Cambiamenti climatici accelerati; - Alterazioni della composizione dell’atmosfera; - Stress ecologici con intensità anormale; - Feedback positivi tra i tre. Oltre alle caratteristiche delle crisi 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. Crisi della biodiversità: la crisi della biodiversità è uno dei più importanti problemi ambientali a livello mondiale – nell’ottica dell’Antropocene anche più del riscaldamento globale. Si stima di perdere tra 11.000 e 57.000 specie all’anno (con una stima intermedia di 27.000 significa 3 all’ora, 1 ogni venti minuti) – finora le cause antropiche di questa crisi venivano spiegate con il modello HIPPO. Le lettere sono le iniziali di: - H: Habitat→ vuol dire perdiamo biodiversità perché trasformiamo e alteriamo gli habitat naturali - I: Invasive species (specie invasive)→ perdiamo biodiversità perché diffondiamo, volontariamente o involontariamente, specie invasive - P: pollution→ perdiamo biodiversità perché inquiniamo - P: (human) population→ perdiamo biodiversità perché c’è una pressione umana eccessiva - O: overharvesting→ perdiamo biodiversità perché c’è un eccesso di caccia e di raccolta. HIPPO con l’Antropocene diventa HIPPOC, in cui C sta per climate change. Il climate change interagisce con gli altri fattori, sono cause intrecciate dipendenti l’una dall’altra. Stragi del passato: le estinzioni Pleistoceniche: quando gli uomini cacciatori-raccoglitori si diffondono dall’Africa nel mondo scompaiono delle specie. Alcuni esempi di estinzioni recenti: il piccione migratore, nel 1914 l’ultimo esemplare di piccione migratore muore. Il Dodo è un uccello che viveva nell’isola di Mauritius si estingue nel giro di 200 anni; i Moa sono stati portati all’estinzione in poche centinaia di anni; l’Alca impenne era un pinguino presente nell’oceano Artico e tra ‘800 e ‘900 perché cacciato è stato portato all’estinzione. Rinoceronte di Sumatra, un morto vivente: meno di 50 esemplari in tutto il mondo (una volta era diffuso in tutte le foreste del sud-est asiatico), cause dell’estinzione in corso: - Cambiamento dell’habitat (scomparsa delle foreste pluviali); - Bracconaggio. Con la sua scomparsa perderemo un genere che ha circa poco più di 30 milioni di anni. Ci sono alcune aree del mondo in cui la biodiversità è particolarmente abbondante che chiamiamo hot spot di biodiversità. Teoria della biogeografia insulare (McArthur & Wilson): un punto fondamentale dell’ecologia e della biogeografia, in un’isola la ricchezza di specie dipende da due fattori: - Estinzioni→ più estinzioni ci sono meno specie ci sono; - Colonizzazioni→ aumentano il numero di specie. Si assume che in un’isola il numero delle specie sia direttamente proporzionale alla sua area (più è grande più specie si trovano) e inversamente proporzionale alla distanza dal continente (più l’isola è lontana dal continente e meno specie si trovano). Le attività umane alterano i pattern biogeografici dei rettili nelle isole Mediterranee: 21 Oggi le attività umane determinano le estinzioni e le colonizzazioni portando specie invasive. Padoa-Schioppa e Gentile Francesco Ficetola si sono chiesti se gli impatti umani modificano queste leggi della biogeografia. 10 anni fa hanno fatto un test nelle isole Mediterranee che hanno più di 2.000 anni di storia umana. La distribuzione conosciuta di rettili è in 212 isole. Hanno preso i fattori geografici (area, isolamento, altezza) e i dati dell’impatto umano (popolazione umana, presenza di aeroporti-indicatore dell’antropizzazione) e ogni specie è stata dichiarata nativa o invasiva. Si sono chiesti se la distribuzione dei rettili è spiegata meglio considerando solo i dati geografici, solo i dati dell’impatto umano o una combinazione determinata da entrambi i fattori. La migliore spiegazione combina gli effetti umani e geografici. In conclusione gli uomini sono la causa principale delle colonizzazioni recenti (specie invasive) ma anche i fattori geografici sono importanti. Gli uomini modificano le tradizionali biogeografiche: - Isole grandi e abitate hanno meno specie di quanto ci si possa aspettare; - La relazione area/specie non è lineare. Gli uomini ora rivaleggiano con i processi naturali nel determinare la biodiversità e la distribuzione delle specie. Crisi della biodiversità: H – Habitat degradation or alteration: Ci sono tre grandi trasformazioni: - Deforestazione → avviene soprattutto nelle foreste comprese tra le fasce tropicali, in particolari nelle 3 grandi foreste pluviali equatoriali. A livello globale la principale causa di riduzione della biodiversità è la distruzione delle foreste tropicali; nel 500, quando il Brasile è stato scoperto dai portoghesi, la Mata Atlantica si estendeva dai confini dell’Oceano Atlantico lungo tutto il litorale del Brasile, occupando un’area di 1 milione di km2. Attualmente la foresta occupa solo il 7% dell’area originale. Sono circa 450 macchie verdi, alcune isolate in piccole aree e a rischio di morte a causa della frammentazione. - Perdita di barriere coralline → habitat in pericolo per effetto congiunto di: riscaldamento globale, acidificazione degli oceani, inquinamento… Al largo dell’Australia vi è la più estesa barriera corallina al mondo, un’area estesa per 34.000 km2, in cui poco meno di 3000 barriere coralline estese lungo 20.200 km sono collegate e vi sono ben 900 isole, che ospita circa 1500 specie di pesci (in tutto il mondo ne sono state descritto 32.000). Oggi circa la metà di questa grande barriera è andata perduta. - Urbanizzazione → nel 1913 nel mondo non c’erano città con 10 milioni di abitanti, c’era una città con 5 milioni di abitanti che era Londra, e ce n’erano 13 con 1 milione di abitanti. Nel 2020 le città con 1 milione di abitanti sono 457, 48 città con 5 milioni di abitanti e 33 città con più di 10 milioni di abitanti. Tra 10 anni saranno 43 città con 10 milioni di abitanti e 66 quelle con 5 milioni di abitanti, mentre non si ha una stima di quante saranno quelle con 1 milione di abitanti. I – Invasive species: specie che l’uomo ha volontariamente e involontariamente portato in giro per il mondo, che si riproducono e che possono creare problemi alle specie locali. Esempi: lo scoiattolo grigio→ dove c’è lui scompare lo scoiattolo rosso; la robinia→ albero portato dal nord America, piantato inizialmente lungo le massicciate ferroviarie in Italia, estromettono le piante autoctone; la nutria→ portato in Italia perché una volta di nutria si facevano le pellicce. Per migliorare la situazione bisognerebbe evitare la dispersione al difuori dell’area originaria della specie, rimuovere immediatamente le popolazioni potenzialmente invasive ed evitare l’invasione del nuovo areale. Meno dell’1% delle specie alloctone diviene invasiva, come si può valutare il rischio di invasione? → costruendo modelli di idoneità dell’habitat, ovvero vedere 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. P – Pollution: un esempio importante è quello degli avvoltoi e dei rapaci nel subcontinente indiano in cui negli anni ’90 è stato dato agli animali allevati un medicinale, il Diclofenac, che se ingerito negli uccelli risulta essere tossico e li porta alla morte. Molti animali domestici quando muoiono vengono lasciati all’aperto e gli avvoltoi, che si nutrono delle carcasse, se ne nutrono e muoiono. La conseguenza è stata il declino del 97% degli avvoltoi, questo ha avuto un effetto sulla catena alimentare. P – Population (pressione antropica diretta): fino all’anno 0 eravamo poche centinaia di milioni, nel 1800 abbiamo superato il miliardo, nel 1900 abbiamo superato i 2 miliardi e adesso siamo sopra i 7 miliardi. Fino a poco dopo il 2000 la maggioranza della popolazione viveva in ambiente rurale, adesso in ambiente urbano. Questo genera una forte pressione sulla biodiversità. O – Overharvesting (eccesso di caccia e raccolta): oggi vale principalmente per le popolazioni di pesce. Cacciamo in maniera massiva diversi pesci, due esempi che valgono per il Mediterraneo sono il tonno rosso e il pesce spada, ora abbiamo dei segnali di declino del pesce spada. 22 Nel giro di 24 ore, più di 7000 guerrieri Inca giacciono macellati, l’imperatore è incatenato e gli europei vittoriosi iniziano un regno del terrore coloniale che dominerà tutto il continente americano. Perché l’equilibrio del potere in modo diseguale tra il Vecchio Mondo e il nuovo? Perché è stato il Vecchio mondo a invadere il nuovo e non viceversa? Perché sono stati gli europei a conquistare il resto del pianeta? Gli europei sono superiori perché hanno avuto la tecnologia (1500) (armi di fuoco, ruota, conoscenza delle malattie...). Gli eserciti Inca e prima quegli Atzechi sono stati spazzati via, diffondendo consapevolmente e inconsapevolmente alcune malattie, che hanno sterminato quelle popolazioni che non erano mai state a contatto con quelle malattie. Diamondà si pone queste domande, dicendo che gli europei hanno le tecnologie perché sono popoli superiori (razze superiori o popoli eletti). Risposta comoda, ma sbagliata! Le razze non esistono, dobbiamo andare a guardare meglio nella storia e capire cosa ha significato la transizione tra uomini cacciatori e uomini raccoglitori e agricoltori stanziali. E in modo particolare, il ruolo che ha avuto la domesticazione degli animali. - Noi abbiamo delle cause remote in cui l’uomo non c’entra: grande disponibilità di specie animali o vegetali selvatiche e una facilità di diffusione attraverso i continenti, dato dai gradienti attitudinali e climatici, cioè un’area che appartiene alla stessa zona latitudinale ha una maggiore facilità di diffusione delle specie piuttosto che la diffusione nord-sud, che significa attraversare climi e ambienti diversi. - Questo favorisce l’addomesticazione di piante e animali, che ovviamente deve partire dal poter avere specie selvatiche da poter addomesticare. × La presenza di animali domestici favorisce il contatto con virus e batteri, quindi malattie. Infatti molte malattie diffuse nell’antichità (vaiolo) derivano dall’interazione tra uomo e animali domestici. Chi domestica per primo, sviluppa anche per primo gli anticorpi, quindi la popolazione è poi maggiormente immune. Quando una popolazione parzialmente immune viene a contatto con una popolazione che non è mai stata esposta a quell’agente patogeno, questa seconda popolazione si trova in difficoltà. - L’addomesticazione di piante ha un altro effetto, cioè cresce il surplus di cibo e crescono le tecniche per conservarlo nel tempo. - Questo ha portato a delle società larghe, con una maggiore densità di popolazione, società sedentarie che si stratificano in ruoli diversi. - Questo favorisce un ulteriore salto tecnologico. Quindi, l’idea di Diamond è che l’addomesticazione di piante e animali, in particolare animali, ha dato un vantaggio a chi aveva addomesticato. Domesticazione: un’interazione speciale tra due popolazioni I grandi animali domestici (cavalli, bovini, ovini, capre, asini, suini) sono stati quasi tutti addomesticati nel continente euro-asiatico. Questo ha permesso di fare tutti quei salti tecnologici. Gli ecologi dividono le interazioni tra popolazioni in:  Neutralismo: è un’interazione che non lascia effetti per le due specie (0 per entrambe);  Competizione: danneggia entrambe le specie (segno -);  Amensalismo: lascia indifferente una specie (0) e danneggia l’altra (-);  Parassitismo: favorisce una specie (+) e sfavorisce l’altra (-);  Predazione: favorisce una specie (+) e sfavorisce l’altra (-);  Commensalismo: sfavorisce una specie (-) e lascia indifferente l’altra (0);  Protocooperazione: favorisce entrambe le specie (+,+);  Mutualismo: favorisce entrambe le specie (+,+). La domesticazione: o Può essere considerata una forma particolare di mutualismo che avviene con un processo di selezione artificiale, condotto da popolazioni umane, nel quale piante e animali sono posti in un ambiente antropico. o Inserisce la popolazione animale e vegetale in una nuova nicchia ecologica. Questa nicchia è completamente determinata dalle esigenze antropiche. L’interazione uomo-animale è di tipo simbiotico. o È un processo di selezione artificiale. Il controllo umano della riproduzione modifica fenotipo e genotipo, per esempio, il girasole. o Aumenta la diversità genetica. I centri di domesticazione sono quasi ovunque. Il centro principale è quello che è chiamato mezzaluna fertile. Domesticazione di un grande mammifero Richieste: 25 - Docilità di carattere e non pericolosità per l’uomo; - Scarsa distanza di fuga; - Riproduzione in cattività; - Comportamento gregario; - Facilità di procurare cibo all’animale; - Crescita rapida. È sufficiente - quasi sempre – che una sola di queste condizioni venga a mancare e non si riesce a domesticare un animale. Esigenze umane: - Cooperazione nella caccia - Coppe razione contro i competitori - Cibo - Forza lavoro - Vestiti Stragi del passato: le estinzioni Pleistoceniche Quando l’uomo è uscito dall’Africa, ha portato a una serie di estinzioni della megafauna con le strategie di caccia, chiamate blitzkrieg. Arrivo dell’uomo in America: secondo Martn (1984) circa 100 persone che si spostano da Edmonton in Canada 11,500 anni fa, si trasferirono a sud uccidendo ogni anno 5.850 kg di biomassa animale per cacciatore. In meno di 300 anni potrebbero essere 300.000 e hanno ucciso circa 100 milioni di grandi mammiferi. Educazione ambientale in pratica: informazione scientifica: come funziona il 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 chief lo legge e se lo reputa interessante lo manda ad 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 (rejected/major revision/minor revision/accept); 5. L’editor decide e formula una proposta all’editor in chief che prende la decisione finale. Come fare quando si sente in televisione o si legge sui giornali, sui blog di qualche notizia scientifica? 1. Verificare se chi sta parlando (o viene intervistato) è davvero competente in quel campo; 2. Se non lo fosse, verificare se fa riferimento alla letteratura scientifica aggiornata; 3. Se i primi due punti non fossero soddisfatti è lecito pensare che quanto avete di fronte non è discussione scientifica ma chiacchera da bar: trattale come tale. La comunicazione di massa gioca sul cervello (intelligenza), cuore (passione), pancia (humor) e sesso (sesso, violenza). La comunicazione scientifica: praticare la scienza dovrebbe essere qualcosa di oggettivo, comunicare la scienza soggettivo, quindi bisogna comunicare una sostanza oggettiva con uno stile soggettivo. Come fare informazione:  Articoli scientifici  Articoli divulgativi  Stampa generalista  Siti e blog  Social network Esame scritto – cosa potete aspettarvi: - 10 domande chiuse, in cui si toccheranno gli argomenti trattati a lezione. 4 risposte possibili, solo una corretta. Le risposte sbagliate valgono 0 26 - 2 domande aperte Esempi domande aperte: - Spiegare la differenza tra effetto serra e riscaldamento globale - Spiegare il concetto di biodiversità - Proporre una lezione per la scuola primaria finalizzata alla comprensione del riscaldamento globale 27