Appunti Lezioni "Chimica e Didattica della Biologia" - Biologia, Appunti di Biologia

Scarica Appunti Lezioni "Chimica e Didattica della Biologia" - Biologia e più Appunti in PDF di Biologia solo su Docsity! DIDATTICA DELLA BIOLOGIA Lezione 1: Indicazioni Nazionali per il curricolo Traguardi e obbiettivi di Apprendimento Scuola dell’infanzia: Negli anni della scuola dell’infanzia il bambino osserva la natura e i viventi, nel loro nascere, evolversi estinguersi. Osserva l’ambiente che lo circonda: riconosce i più importanti segni della sua cultura e del territorio. Immagini, suoni, colori: Il bambino, interagendo con il paesaggio sonoro: scopre il paesaggio sonoro attraverso attività di percezione e produzione musicale utilizzando voce, corpo e oggetti. La conoscenza del mondo: I bambini esplorano continuamente la realtà e imparano a riflettere sulle proprie esperienze descrivendole, rappresentandole, riorganizzandole con diversi criteri. Pongono così le basi per la successiva elaborazione di concetti scientifici e matematici che verranno proposti nella scuola primaria. La curiosità e le domande sui fenomeni naturali, su se stessi e sugli organismi viventi e su storie, fiabe e giochi tradizionali con riferimenti matematici, possono cominciare a trovare risposte guardando sempre meglio i fatti del mondo, cercando di capire come e quando succedono, intervenendo per cambiarli e sperimentando gli effetti dei cambiamenti. Cauta introduzione al metodo scientifico. Si avviano così le prime attività di ricerca che danno talvolta risultati imprevedibili, ma che costruiscono nel bambino la necessaria fiducia nelle proprie capacità di capire e di trovare spiegazioni. Esplorando oggetti, materiali e simboli, osservando la vita di piante ed animali, i bambini elaborano idee personali da confrontare con quelle dei compagni e degli insegnanti. Imparano a fare domande, a dare e a chiedere spiegazioni, a lasciarsi convincere dai i punti di vista degli altri, a non scoraggiarsi se le loro idee non risultano appropriate. Possono quindi avviarsi verso un percorso di conoscenza più strutturato, in cui esploreranno le potenzialità del linguaggio per esprimersi e l’uso di simboli per rappresentare significati. Il proprio corpo è sempre oggetto di interesse -> prime interpretazioni sulla sua struttura e sul suo funzionamento. Gli organismi animali e vegetali, osservati nei loro ambienti o in microambienti artificiali, possono suggerire un “modello di vivente” per capire i processi più elementari e la varietà dei modi di vivere. Si può così portare l’attenzione dei bambini sui cambiamenti insensibili o vistosi che avvengono nel loro corpo, in quello degli animali e delle piante e verso le continue trasformazioni dell’ambiente naturale. Scuola primaria: Viene rilevata l’importanza del metodo scientifico e proposta una metodologia didattica attiva che si chiede di applicare. N.B: Il laboratorio non è l’unico spazio in cui si possono fare esperienze scientifiche. È importante disporre di tempi e modalità di lavoro che consentano, in modo non superficiale o affrettato, la produzione di idee originali da parte dei ragazzi, anche a costo di fare delle scelte sui livelli di approfondimento e limitarsi alla trattazione di temi rilevanti. La valorizzazione del pensiero spontaneo dei ragazzi consentirà di costruire nel tempo le prime formalizzazioni. -> La gradualità e non dogmaticità dell’insegnamento favorirà negli alunni la fiducia nelle loro possibilità di capire sempre quello che si studia, con i propri mezzi e al proprio livello. I grafici sono uno strumento importante! È bene abituare i ragazzi a pensare quale può essere il modo più opportuno per rappresentare anche numericamente il proprio pensiero -> i ragazzi dovrebbero saper descrivere la loro attività di ricerca in testi di vario tipo (racconti orali, testi scritti, immagini, disegni, schemi, mappe, tabelle, grafici, ecc.) sintetizzando il problema affrontato. Condivisa una metodologia di lavoro, il percorso dovrà comunque mantenere un costante riferimento alla realtà, imperniando le attività didattiche sulla scelta di casi emblematici quali l’osservazione diretta di un organismo o di un microambiente, di un movimento, di una candela che brucia, di una fusione, dell’ombra prodotta dal Sole, delle proprietà dell’acqua, ecc. Ciascun alunno deve essere coinvolto in varie esperienze pratiche. Traguardi per lo sviluppo delle competenze: Obiettivi di apprendimento: Classe terza. - Continui: es. se misuro e confronto l’altezza di piantine che possono avere diverse misure: 35 cm, 36 cm o un numero infinito di altezze nel mezzo, 35,90382 cm - Discreti: es. se contiamo il numero di foglie su un albero possono essere 23, 24, 32 o 43… ma non possono essere 23,4 o 32,6… Elementi di statistica: indice di tendenza centrale Media, mediana e moda - 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 osservatori Es. immaginiamo di avere 35 bambini di cui misuriamo l’altezza in centimetri… Media: prendiamo le misure di tutti i bimbi e le sommiamo. Il risultato della somma la dividiamo per 35. Mediana: li mettiamo in fila dal più alto al più basso e quello che sta in mezzo è la mediana Moda: immaginiamo che di 35 bambini, 15 bambini sono 145cm, 10 sono 160cm e 5 sono 120cm e altri 5 155cm -> la moda è 145 in quanto è il numero che vediamo più volte (15 bambini). In base alle scale di misurazione possiamo capire che indice di tendenza centrale possiamo calcolare: - Scala nominale -> moda - Scala ordinale -> moda; mediana - Scala a intervalli -> moda; media; mediana - Scala razionale -> moda; media; mediana N.B: non è detto che la media sia il dato che riesca a riportare al meglio le cose… Portiamo i dati in grafici: Errore standard : Correlazione di variabili: si parla di correlazione quando si osserva una relazione quantitativa tra due variabili misurate su una scala ordinale (ranghi) o per intervalli o per rapporti. (es. relazione tra diametro del tronco e altezza di un albero). La statistica vuole misurare la fiducia di una certa ipotesi. 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. (Caso raro: in una distribuzione di dati perfettamente simmetrica, moda, media e mediana coincidono.) Sbarre rosse a dx: errore standard. N.B: Le due barre rosse non si intersecano Per eseguire un test statistico occorre prima di tutto formulare un’ipotesi nulla. Il test statistico genera allora una probabilità (valore P) di ottenere un insieme di dati simile al nostro se l’ipotesi nulla è corretta. - IPOTESI: La lunghezza delle ali dei maschi di luì grosso è maggiore di quella delle femmine - IPOTESI NULLA: non c’è differenza nelle dimensioni delle ali tra maschi e femmine di luì grosso Per definizione:  P = 0,5 significa che, se l’ipotesi nulla fosse veramente corretta, il 50% degli studi simili al nostro dovrebbe generare esattamente tale insieme di dati o un insieme di dati ancor più lontano dall’ipotesi nulla. Ne consegue che non possiamo aver fiducia nell’affermazione che vi è un’associazione.  P = 0,001 significa che ci si potrebbe attendere tale insieme di dati (o dati ancor più lontani dall’ipotesi nulla) nello 0,1% di studi simili. O è accaduto qualcosa molto improbabile o vi è un’effettiva associazione dei dati.  Per convenzione si rigetta l’ipotesi nulla se P < 0,05, e in tal caso si dice che i risultati sono statisticamente significativi.  Se poi P < 0,01 i risultati vengono definiti altamente significativi Il metodo scientifico: 1. Osservazione 2. Ipotesi 3. Verifica 4. Risultati 5. Conclusioni Una considerazione da non dimenticare sulle correlazioni: la statistica non spiega il significato dei fenomeni osservati: occorre in ogni caso essere in grado di fornire una spiegazione circa il rapporto causa-effetto. Ignorare questa considerazione può condurre a clamorosi errori di valutazione. Un esempio famoso: la relazione tra diffusione di PC in uno stato americano e aumento dei casi di AIDS conclamato. Lezione 3: Come raccontiamo i dati che raccogliamo? Che cosa rappresentiamo? AEROGRAMMI: DIAGRAMMA POLARE: CARTOGRAMMI: Altri modi per raccontare i dati: 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 Le frequenze di una variabile qualitativa vengono rappresentate mediante superfici di figure piane: quadrati, rettangoli, cerchi… Le frequenze dei dati sono proporzionale all’area delle superfici del dato. Nei DIAGRAMMI CIRCOLARI o a TORTA si divide il cerchio in settori proporzionali alla frequenza del dato. viene utilizzato principalmente per rappresentare caratteri relativi a fenomeni ciclici (mensili, settimanali, giornalieri) Le frequenze dei dati sono proporzionale alla distanza dal centro. Oppure per confrontare tra loro due situazioni complesse in cui occorre considerare tante variabili vengono utilizzati per rappresentare dati relativi a distribuzioni geografiche: densità di popolazione per regione, produzione agricola per regione, nazione ecc… I dati che raccogliamo li mettiamo in funzione ad un territorio. - Nuvola di punti: La usiamo per mettere in evidenza due fenomeni che possono essere correlati. Ricordare sempre la necessità di rapporti e spiegazioni «causa e effetto» che abbiano un senso. - Dendogrammi: mettono insieme fra di loro le situazioni che si assomigliano di più. - Cladogrammi: raccontano le storie evolutive di popolazioni e di specie, per vedere gli antenati comuni. Due metodi con cui spesso i dati sono abbelliti illecitalmente 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. (un esempio sui cambiamenti climatici) Esercizio: per ragionare su dati proposti e interpretare quello che vediamo. Provare a immaginare come raccontare graficamente i seguenti insiemi di dati: 1) Le altezze di un gruppo di alberi; 2) Confrontare fra loro il numero di specie e le abbondanze relative per le popolazioni di rettili di due isole diverse 3) La lunghezza delle zanne velenifere in una popolazione di Macrovipera schweizeri 4) La variazione nel tempo nel consumo di una risorsa 5) L’aumento dell’obesità causata dal consumo di bevande gassate e zuccherate 6) La distribuzione ineguale della scolarizzazione nel mondo Soluzione: 1. Istogramma, punti, grafico a barre 2. Istogramma percentuale o torta 3. Istogramma, nel quale raggruppiamo la lunghezza delle zanne in categorie e il numero di serpenti che rientrano in quei dati (come per le ali degli uccelli) 4. Asse delle ascisse: intervallo temporale analizzato, asse delle ordinate: dato sul consumo delle risorse 5. Asse delle ascisse: consumo delle bevande gassate, asse delle ordinate: dati sull’obesità 6. Cartogramma IMPARARE A RAGIONARE SUI GRAFICI, cosa vogliono dire? Lezione 4: Ecologia ed educazione ambientale Il termine “Ecologia” è la composizione di due vocaboli greci: oikos (casa) + logos (discorso). Letteralmente significa discorso sulla casa, o studio sulla casa. Questa etimologia è quasi del tutto complementare ad un altro termine molto diffuso: - Economia = Gestione della casa - Ecologia = Discorso sulla casa Definizioni esistenti di ecologia: • Studio della struttura e del funzionamento degli ecosistemi (Odum, 1971). • Studio delle interazioni tra gli organismi ed il loro ambiente (Bullini, Pignatti, Virzo de Santo, 1998). • Ecologia: Studio scientifico delle interazioni che determinano la distribuzione e l’abbondanza degli organismi (Krebs, 1972). L’ecologia all’interno delle altre discipline scientifiche: “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.” Di fatto l’ecologia richiede l’integrazione di diverse discipline. Radici dell’ecologia: 1866 viene coniata la parola “ecologia” Ci sono 5 grandi radici dell’ecologia: 1. Approccio chimico-fisico 2. Approccio popolazionista 3. Approccio zoologico 4. Approccio botanico 5. Approccio idealistico della wilderness (etico-filosofico) I nomi che ci interessano: - Approccio botanico : 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 sulla terra. A. Von Humboldt è stato geografo e botanico tedesco fece un lungo viaggio che poi raccontò in “viaggio nelle regioni…” - Approccio zoologico-popolazionista : Lo studio delle popolazioni animali (uomo compreso) e dei loro trend demografici comincia ad avere sempre più importanza. Malthus fa un’osservazione importante: la crescita delle popolazioni tende ad essere esponenziale (ragionamento ripreso poi da Darwin -> crescita esponenziale della popolazione, crescita lineare delle risorse). Malthus applica all’uomo questo ragionamento… aumenta popolazione ma non le risorse, ci sarà un problema per l’umanità. Malthus costringe gli economisti a prendere atto che il mondo naturale è finito, le risorse sono finite e quindi il mondo non potrà ospitare un numero infinito di persone. - Approccio chimico-fisico : L’importanza di ottimizzare le produzioni agricole spinge a studiare i meccanismi che regolano i cicli dei nutrienti delle piante. Liebig fece la “legge dei fattori limitanti” (1844). Egli si occupava di cercare di aumentare la produttività dei campi…cercava di capire quali fossero i fattori che limitavano la produzione. Liebig studia le produzioni agricole per cercare di capire i fattori positivi. - Approccio etico-filosofico : Le repentine trasformazioni ambientali determinate dalla rivoluzione industriale in Europa e dalla “corsa verso la frontiera” negli Stati Uniti provocano una riflessione sul rapporto tra uomo e natura. Filosofi della wilderness: Thoreau e Muir Questo approccio si sviluppa soprattutto negli USA, perché nell’800 coloni europei che avevano occupato la costa atlantica degli Stati Uniti d’America si spostano verso la costa pacifica trasformando radicalmente l’ambiente. Trovano un ambiente intonso che loro interpretano come non popolato. Non c’erano gli strumenti scientifici e culturali per capire la condizione di quei territori, e cioè il fatto che non erano privi della presenza antropica. In • Occorre quindi definire il concetto di sistema, specificare che cosa si intende per sistema biologico e individuare la principale proprietà dei sistemi biologici. -> 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 possono essere suddivisi in: • Sistemi isolati – senza scambi con l’esterno. I classici sistemi dei cicli termodinamici (nei libri di testo!) … (non esistono nella realtà) • Sistemi chiusi – con scambi di energia ma non di materia. L’esperimento BIOSPHERE II° della NASA (una grande sfera di vetro, nella quale erano state inserite piante, animali, acque, atmosfera, in modo da riprodurre l’ambiente terrestre: una volta approntata l’unico scambio con l’esterno era di energia luminosa e termica). N.B. I sistemi chiusi possono considerarsi un caso limite dei sistemi aperti • Sistemi aperti – con scambi di energia e di materia (quelli di cui si occupa veramente la biologia). Ogni sistema biologico: i.e. una pianta riceve energia solare (che convertirà in energia chimica tramite la fotosintesi) e materia (sostanze chimiche dal terreno). Definizione di sistema: OGNI PORZIONE DELL’UNIVERSO PUO’ ESSERE INTERPRETATA COME UN SISTEMA, MA OCCORRE CONSIDERARE CHE UN SISTEMA RIMANE COMUNQUE UN MODO DI INTERPRETAZIONE DELLA REALTA’, CONSEGUENTEMENTE E’ ARBITRARIO. Complessità di un sistema: un sistema si può definire complesso se: 1. è costituito da un elevato numero di componenti: soglia numerica 2. la dominanza sulla gestione dei processi è sufficientemente ripartita tra le diverse componenti: soglia strutturale 3. le diverse componenti interagiscono tra di loro e sono legate da processi omeostatici o di feed- back: soglia funzionale 4. in molti casi sono presenti tutte e tre le soglie. L’idea delle proprietà emergenti: Ad 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 1: le spugne (Parazoa - Porifera): animali privi di sistema nervoso, apparentemente un aggregato casuale di cellule. In realtà le forme di questi animali derivano da interazioni reciproche tra le singole cellule. E’ possibile distruggere la spugna, e separare e filtrare le singole cellule, poi mettendo le cellule in un bicchiere d’acqua e lasciandole interagire tra loro la spugna si riforma, esattamente come prima. Le singole cellule, che sembrano entità indipendenti quando sono disaggregate, da aggregate formano una colonia che noi chiamiamo spugna. Equilibrio ecologico Ogni equilibrio ecologico è necessariamente dinamico, essendo la risultante statistica di un enorme numero di componenti che cambiano qualitativamente e quantitativamente nel tempo. Questo ci introduce alla “teoria del caos e le sorprese ambientali”: “Il battito delle ali di una farfalla in Brasile genera un ciclone a New York” -> piccoli cambiamenti qui, adesso, possono generare grandi cambiamenti anche molto lontano. Sorprese ambientali: Ci sono tre meccanismi che possono spiegare una “sorpresa ambientale: •Discontinuità: improvviso cambiamento in un trend o in una situazione di stabilità. La velocità della perturbazione può sfuggire alla percezione umana, va rapportata alla scala temporale del processo coinvolto. Es: sovra sfruttamento delle risorse ittiche. •Sinergismo: cambiamento dovuto all’interazione di alcuni fenomeni. L’effetto che ne deriva è molto più grande di quanto ci si aspetterebbe dalla somma di ogni singolo fenomeno. Es: alluvione in Cina del fiume Yangtze. •Trend: tendenza che sfugge alla percezione dell’osservatore. Es: l’invasione di una specie alloctona. Le sorprese ambientali si verificano quando: •Un sinergismo produce una discontinuità •Una discontinuità produce un sinergismo •Un Feedback positivo che produce una discontinuità •Si produce per effetto a cascata Esempio in ecologia: Lezione 5: Antropocene Una nuova epoca geologica che dovrebbe cominciare quando l’uomo ha un impatto significativo sulla geologia della terra e sugli ecosistemi. 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. 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. (N.B: rivedere appunti su ere geologiche e suddivisione del tempo di biologia) 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, le proposte: - Estinzione della megafauna - Inizio dell’agricoltura e domesticazione - Lo scambio colombiano - La rivoluzione industriale: prima della rivoluzione industriale si usavano animali o forza del vento o dell’acqua. Si innesca poi invece un meccanismo di produzione che aumenta l’emissione di gas effetto serra. - Grande accelerazione nel XX° secolo -> grande aumento della pressione antropica sui sistemi naturali (uso dell’acqua, popolazione, pesca, uso di fertilizzanti, produzione della carta ecc… Il XX° secolo è proprio il periodo in cui gli equilibri vengono stravolti. Tutte le fasi precedenti però sono propedeutiche a questa grande accelerazione. -> adesso siamo nel pieno in cui si può dire che l’uomo muove gli equilibri della terra. (La datazione dell’antropocene non è ufficiale.) I confini della Terra: Questo grafico mostra le diverse problematiche che colpiscono e interessano la Terra. Gli spicchi vengono colorati in base a quanto il limite di sopportazione si sta superando: in particolare sono due le fasce in cui abbiamo superato il limite e sono: La risorsa base: il suolo. Senza suolo non si può fare agricoltura. Da sempre l’uomo prova a modificare il paesaggio per poter aumentare la superficie coltivabile. Il suolo è una risorsa non rinnovabile -> a differenza di altre risorse il suolo non è rinnovabile in tempi «umani». Es: un prato ricresce in mesi. Un albero in anni. Il recupero di una palude in decenni. Una foresta in secoli. Il recupero del suolo in millenni. Il consumo di suolo agricolo si associa al ciclo insostenibile del cemento: in Italia si consuma più cemento rispetto agli altri grandi paesi d’Europa. Il cemento viene ottenuto dalle attività di cava (degradando ulteriormente i paesaggi agricoli) e non dal riciclo di inerti. Educazione ambientale: Il termine educazione ambientale è stato coniato e declinato nel 1969 da Stapp: “L’educazione ambientale è finalizzata a costruire una società in grado di conoscere 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” (Stapp et al., 1969). Alla base dell’idea di educazione 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. Due approcci ai problemi ambientali: 1) Avere davanti a sè vincoli significa deprimere l’economia e lo sviluppo 2) I vincoli sono un’opportunità Vincoli ambientali sono una opportunità: 1. Opportunità economica : perché ci permettono di sviluppare una rete di sinergie -> es. Danimarca in cui due industrie si scambiano le merci di scarto su cui entrambe guadagnano. per produrre manufatti che inquinano di meno o che richiedono meno risorse; per sviluppare tecnologie completamente nuove. 2. Opportunità “democratica”: i vincoli sono un’opportunità democratica 3. Opportunità creativa: perché la ricerca di mezzi, strumenti e tecnologie ecologiche richiede creatività (che talvolta diventa proficua anche dal punto di vista economico) Impatto ambientale dello sviluppo: I combustibili fossili sono prodotti in modo particolare da regimi dittatoriali, per uscire dal circolo secondo il quale noi abbiamo bisogno di questi regimi può essere un’opportunità democratica. Se noi non andiamo a chiedere le materie prime a questi regimi, non li rafforziamo. I (Impatto) = P (popolazione) x A (affluence o benessere pro capite) x T (tecnologia) 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 ambientali; -> Scienza: occorre conoscere i problemi di cui si parla 2. spinta ad incoraggiare le decisioni comuni che risolvano i problemi ambientali; -> riconoscere che la scienza non è neutrale. 3. contributo attivo alla soluzione di questi problemi. -> passare dalla scienza alla pratica. Lezione 6: “Una scomoda verità” Visione documentario – Al Gore Il documentario aveva l’obiettivo di raccontare agli americani la realtà dei cambiamenti climatici. N.B: i dati sono da aggiornare perché risale a 10 anni fa. In questo documentario si cerca di raccontare la realtà dei cambiamenti climatici Domande: 1. Qual è il messaggio importante dal punto di vista scientifico che si riceve dal documentario? 2. Quale altro principale messaggio (diverso da quello scientifico) si riceve? Es. virtù degli americani ecc… 3. Quale registro di comunicazione viene utilizzato? Registro ironico, provocatorio, che tenta di sensibilizzare e a far capire come le nostre scelte possano influenzare l’intero pianeta. Ma noi ci interessiamo? Obiettivo è cercare di comunicare, convincere e spiegare che noi siamo i maggiori responsabili di ciò che accade. Gli stessi politici spesso non si interessano e sottovalutano i problemi ambientali. “il pericolo non viene da quello che non conosciamo ma da ciò che pensiamo essere vero e invece non lo è”. (M. Twain) Esempio sul Riscaldamento globale -> ciò che si pensa è che essendo la Terra così grande, noi non possiamo avere nessun impatto a lungo termine sull’ambiente terrestre. Ma ciò non è vero in quanto lo strato più vulnerabile è l’atmosfera perché molto rarefatta. È così sottile che l’uomo può modificarne la composizione. Argomento scientifico: presenza di diossido di carbonio (CO2) -> l’effetto serra è positivo per la Terra. Ma quando c’è troppo CO2 si inspessisce lo strato di CO2 nell’atmosfera, di conseguenza la terra non riesce più a riflettere il calore al di fuori dell’atmosfera, quindi ne deriva il cosiddetto riscaldamento globale. il riscaldamento globale è sempre in crescita ma, nelle stagioni calde il livello di CO2 scende, in quanto la terra è inclinata verso il sole nella parte alta (metà sopra l’equatore=emisfero boreale), dove ci sono più piante, che in quel periodo hanno le foglie verdi, perciò respirano CO2. Nelle stagioni fredde invece, è più vicino al sole l’emisfero australe dove ci sono meno piante, di conseguenza il livello di CO2 sale, perché queste non respirano tanta CO2.  I livelli di CO2 sono collegati alla temperatura del pianeta. Il riscaldamento globale ha effetti anche sulla temperatura degli oceani, che è in aumento. Una maggiore temperatura dell’acqua crea più umidità e aria calda che contribuiscono alla formazione degli uragani (negli ultimi anni sono infatti aumentati es. 2005 Katrina). Per lo stesso motivo aumentano le precipitazioni che causano poi alluvioni. Oltre a creare uragani e alluvioni, l’aumento dell’evaporazione degli oceani può provocare lo spostamento di tali precipitazioni. Questo avrà come conseguenza una forte siccità in alcune zone (soprattutto in nord Africa) mentre in altre la presenza di forti alluvioni. La siccità viene aggravata dall’evaporazione dell’acqua dal suolo. A partire dal 1970 c’è stato una grande diminuzione dell’estensione e un assottigliamento della calotta glaciale artica. Entro i prossimi 50 anni, d’estate, sparirà. Perché le calotte di ghiaccio si sciolgono così velocemente? Quando i raggi di sole colpiscono il ghiaccio, questi rimbalzano riflettendosi nello spazio. Ma quando invece colpiscono l’acqua dell’oceano più del 90% di essi vengono assorbiti. Man mano che le acque che lo circondano si riscaldano fanno sciogliere il ghiaccio più velocemente. Man mano che il ghiaccio si scioglie, meno ghiaccio significa che la maggior parte dei raggi solari verrà assorbita dall’oceano. Per questo l’aumento di calore che si registra al polo nord, è più veloce che in qualunque altro posto del pianeta. Ora si trovano anche orsi polari annegati perché hanno nuotato anche per più di 100km per trovare del ghiaccio. E’ un problema di interesse planetario. Il clima dell’intero pianeta terra è come un grande motore. Il calore, dall’equatore si distribuisce ai poli per mezzo delle correnti oceaniche e dei venti. Il clima della terra è un sistema non lineare. I cambiamenti non sono tutti graduali, alcuni cambiamenti arrivano all’improvviso, anche con grandi balzi. La media annua globale era di 58° F cioè 14°C e viene previsto un aumento di 5° F (2,5°C minimo previsto). Ciò che succede invece all’equatore è un aumento di 1°F che corrisponde a 12°F al polo e cioè 6,5°C. Ocean conveyor= l’intero sistema delle correnti oceaniche si muove in un circuito chiuso. Correnti calde di superficie (es. corrente del golfo) /correnti fredde che noi non vediamo. Ci sono un sacco di nicchie ecologiche che si svuotano a causa delle temperature, e di conseguenza tante specie invasive che concorrono per riempirle. Es. molte città sono state fondate appositamente in posti non raggiungibili dalle zanzare, es. Nairobi. Ma con il riscaldamento globale le zanzare salgono a quote più alte. Come loro anche altri animali, alcuni anche portatori di malattie es. virus sars. IL CICLO DELL’ACQUA: Le principali tappe del ciclo dell’acqua: 1. Evaporazione-traspirazione 2. Condensazione 3. Precipitazione 4. Scorrimento Il ciclo dell’acqua: le alterazioni L’acqua è una risorsa completamente rinnovabile. Le principali cause di alterazione del ciclo dell’acqua sono dovute a:  Riscaldamento globale (che determina aridità, siccità, desertificazione e infiltrazione salina negli acquiferi costieri) -> modifica il regime delle precipitazioni.  Inquinamento  Prelievi eccessivi -> modifica la possibilità di ricarica della falda acquifera  Deforestazione -> togliere alberi significa diminuire l’attività di traspirazione e di emissione di vapore acqueo nell’atmosfera.  Impermeabilizzazione dei suoli -> costruiamo sempre di più, i corsi d’acqua vengono ristretti e tombinizzati (es. Seveso a Milano), impermeabilizziamo sempre di più… es. Genova  Piove di più in tempi più ristretti. CICLO DEL CARBONIO: Il ciclo del C è controllato soprattutto da processi biologici e non necessita obbligatoriamente dei decompositori. Gli organismi fotosintetici prelevano il C dall’atmosfera nella stessa forma, la CO2, che viene escreta da tutti gli organismi con la respirazione. Nel comparto biotico il ciclo del C presenta un flusso molto veloce tra organismi e atmosfera. Le riserve minerali sono riciclate in tempi geologici (le rocce carbonatiche e i combustibili fossili). - Sulla terra, la più grande riserva di C è costituita dalle foreste (80% del C). - Negli oceani la maggiore riserva di C sta nei sedimenti, ma non è direttamente accessibile agli organismi. Co2 = ANIDRIDE CARBONICA (Diossido di carbonio) Anidride: sostante prive di idrogeno. Fotosintesi e Respirazione cellulare: 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) 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. (numeri da sapere) Una parte della Co2 atmosferica (720 G) viene assorbita dagli oceani (107 G) ma che ne restituisce una buona parte (105 G) PPL (che sarebbe il processo di fotosintesi) sottrae 120 G di Co2 all’atmosfera, ma la respirazione delle piante e del suolo ne restituiscono la stessa somma: 60G + 60G  Restituiscono Co2 all’atmosfera: - Decomposizione della sostanza organica morta - Fotosintesi - Respirazione di piante e animali - Trasferimento delle piante ai consumatori primari Aumento di Co2 nell’atmosfera: Effetto serra: Le attività umane stanno determinando l’aumento dei gas ad effetto serra (i gas-serra) nell’atmosfera. Assorbendo la radiazione infrarossa, tali gas controllano il flusso di energia e sono in grado di determinare effetti sul clima. N.B: l’effetto serra è un fenomeno naturale e se non ci fosse, la temperatura media sarebbe molto più fredda. Quello che non va bene è l’aumento di gas effetto serra, dovuto alle attività antropica. I gas-serra: I gas-serra principali sono il vapore acqueo, la CO2, l’ozono, il metano e i CFC (CloroFluoroCarburi). o La CO2 viene prodotta principalmente dall’utilizzo dei combustibili fossili (petrolio, carbone) per la produzione di energia e dalle pratiche di deforestazione. o Il metano è prodotto soprattutto da attività agricole. o I CFC sono prodotti industriali. 3. Gli animali eliminano i fosfati attraverso l’urina e i decompositori restituiscono al suolo il fosforo sotto forma di fosfato PO43- 4. La sedimentazione negli oceani chiude il ciclo Alterazioni del ciclo naturale del fosforo: eutrofizzazione Il processo di eutrofizzazione delle acque 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 (fitoplancton e/o macrofite); - fase di insorgenza di fenomeni anossici, con conseguente formazione di composti ridotti derivati dalla decomposizione anaerobica. Lezione 8: Cambiamenti climatici Cos’è l’IPCC? Organo intergovernativo stabilito congiuntamente dall’Organizzazione Meteorologica Mondiale (World meteorological Organization, WMO) e dal Programma Ambiente delle Nazioni Unite (United Nations Environment Programme, UNEP) nel 1988 e nello stesso anno approvato dall’assemblea generale dell’ONU. Sede: Ginevra Paesi: 195 Altri partecipanti: Organizzazioni internazionali, intergovernative e non-governative. Mandato del PICC: - 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. -> non viene chiesto di fare ricerca, ma di fare una revisione delle conoscenze scientifiche. “Valutare con un 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’IPCC 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-guida. 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. Come è organizzata? - Sessioni plenarie: decisioni più importanti - Ufficio per linee guida su determinati aspetti tecnici e scientifici, consiglia su questioni strategiche, prende decisioni su questioni specifiche. - Comitato esecutivo: Rafforza il coordinamento tra WG e task force e affronta le questioni urgenti che richiedono attenzione immediata. - Organo di supporto ai lavori - 3 working group +1 task force. Principi per la nomina degli autori: “Principles Governing the IPCC Work” - Competenza scientifica, tecnica, socio-economica. - Paese di provenienza (garantendo 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 Cambiamenti climatici: 10 errori comuni sul global warming: 1) Gli scienziati non concordano sul fatto che il clima sta cambiando a causa dell’uomo 2) Molti elementi influiscono sul clima perché occuparci del CO2 antropico? 3) Il clima cambia nel tempo: quello che vediamo ora è solo parte di un ciclo naturale 4) Il surriscaldamento è dovuto al buco nell’ozono 5) Non possiamo più fare nulla, è già troppo tardi 6) Gli strati di ghiaccio in Antartide stanno crescendo, quindi non è vero che il surriscaldamento fa ritirare i ghiacciai 7) Il surriscaldamento è una cosa ottima perché non ci saranno inverni rigidi e le piante crescono prima 8) Il surriscaldamento è dovuto alle isole di calore delle città. I gas serra non c’entrano nulla 9) Il surriscaldamento globale è dovuto a una meteorite caduta all’inizio del XX secolo 10) Le temperature in alcune zone non stanno aumentando quindi il riscaldamento globale è un falso mito Errori comuni dei mass media nel raccontare il global warming: 1) Promuovere i dibattiti sbagliati 2) Relegare la crisi climatica tra le scienze naturali 3) Il cambiamento climatico è un tema dei verdi 4) Suggerire che le emissioni comportino dei sacrifici 5) Nascondere le responsabilità 6) Perdersi nei dettagli 7) Svendere la crisi climatica Lezione 9: Negazionismo e come insegnare il cambiamento climatico Come operano i «negazionisti»? 1) Negare la scienza: è 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 e’ che i critici non producono nuove osservazioni e tanto meno nuove 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 o di Satana in persona. 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 su 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 spacciati 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 liberta’ personale; non si può costringere la gente a cambiare abitudini, stili di vita, pratiche mediche, etc. 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’aderenza ad una pratica specifica o a quello che sembra il comune buon senso. In definitiva si chiede di resistere alla novita’ con una specie d’atto di fede. Insegnare il cambiamento climatico: le sfide - Scarsa consapevolezza da parte degli insegnanti. - È un problema che genera divisioni. - Diffusa disinformazione - Non sembra possibile sviluppare delle attività didattiche Formare gli insegnanti: - Inquadrare il problema - Quali sono i veri termini della questione? - Dove andare a informarsi? 4. 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. 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 11.000 e 57.000 specie all’anno (con una stima intermedia di 27.000 significa 3 all’ora, 1 ogni venti minuti) HIPPO (Habitat, Invasive species, Pollution, Population, Overharvesting) - Habitat: parliamo di biodiversità perché trasformiamo e alteriamo gli habitat naturali - Invasive species: parliamo di biodiversità perché diffondiamo specie invisive. - Pollution: parliamo di biodiversità perché inquiniamo - Population: parliamo di biodiversità perché c’è una pressione umana eccessiva - Overharvesting: parliamo di biodiversità perché c’è un eccesso di caccia e raccolta. (Oggi si dovrebbero aggiungere anche i cambiamenti climatici). Esempi di estinzioni o prossime: - Dodo: mangiato dai marinai, perché non vola quindi ottima preda. - Alca impenne (Pinguinus impennis) - Piccione migratore - Lipote (delfino) - Rinoceronte di sumatra Esempio più vicino che riguarda la crisi della biodiversità: rospo comune È una specie diffusa in tutta Europa ma da qualche anno si osserva un grosso declino piuttosto forte di questa specie. Osservazioni e ricerche in Inghilterra, in Svizzera… e in Italia? Cause del declino: - Nello spostamento da uno stagno all’altro molti vengono investiti -> soluzione: costruire delle barriere che convogliano i rospi per poi farli attraversare in sicurezza. - Inquinamento acque danneggia le uova dei girini Obiettivo: cercare di capire come cambia nel tempo il trend di popolazione dei rospi. L’attività dei volontari permette di: - valutare i trend a lungo termine - salvare diverse popolazioni - capire le cause del declino - contribuire a sensibilizzare verso il tema della conservazione ed aumentare la consapevolezza pubblica -> buon esempio di rinforzo della collaborazione tra scienza e volontari. Didattica: si possono pensare delle attività di volontariato che coinvolgono direttamente le scolaresche, ad esempio messa in sicurezza dei rospi. Un altro esempio di crisi della biodiversità: i rettili nelle isole mediterranee N.B è importante considerare l’impatto umano nella crisi della biodiversità. Gli uomini sono la causa principale delle “colonizzazioni recenti”, cioè portano le specie invasive. Ma anche i fattori geografici sono importanti. Gli uomini modificano le tradizionali relazioni biogeografiche: - isole grandi e abitate hanno meno specie di quanto ci si può aspettare (+ area = + popolazione = - specie) - la relazione area/specie non è lineare  gli uomini ora rivaleggiano con i processi naturali nel determinare la biodiversità e la distribuzione delle specie. Analisi della crisi della biodiversità: H= HABITAT -> degradazione e alterazione degli habitat Tre grandi trasformazioni: - deforestazione - perdita e degrado delle barriere coralline - processi di urbanizzazione sono grandi trasformazioni perché riguardano in misure diverse un po’ tutto il mondo. 1. La deforestazione: (foreste tra le fasce tropicali: tre grandi foreste che chiamiamo pluviali ed equatoriali – lungo l’equatore – nel bacino del rio delle amazzoni, bacino del Congo, Indonesia) A livello globale la principale causa di riduzione della biodiversità è la distruzione delle foreste tropicali. La trasformazione avviene perché si cercano di ricavare campi per l’agricoltura; per cercare sostanze minerali (es. foresta del Congo) ecc… Es. deforestazione in Nepal -> diventato grande centro turistico, economia basata sul turismo = spazio necessario per costruzione di alberghi e case, legna per fuoco e riscaldamento -> sfruttamento intenso delle foreste = alta pressione sui sistemi naturali. -> danni ai sistemi ecologici e diminuzione biodiversità. 2. Perdita e degrado delle 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 20200 km sono collegate e vi sono ben 900 isole, che ospita circa 1500 specie di pesci (in tutto il mondo ne sono state descritte 32.000). Oggi circa la metà di questa grande barriera è andata perduta. 3. Processi di urbanizzazione: Nel 1900 c’erano 13 città con più di 1 milione di abitanti, oggi ce ne sono 467. Oggi ci sono 33 città con 10 milioni di abitanti, tra 10 anni (2030) ce ne saranno 43. Oggi ci sono 48 città con 5 milioni di abitanti, tra 10 anni ce ne saranno 66. A un aumento enorme dell’umanità corrisponde un aumento della popolazione che vive in ambiente urbano. 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. Es. scoiattolo grigio della Carolina: dove c’è lo scoiattolo grigio scompare quello rosso. Es. nutria: castoro che vive in sud America portato in Italia per fare le pellicce di castorino. Quando non si fecero più pellicce, sono state liberate. Minano la sicurezza degli argini. Es. robinia: pianta con legno molto buono da bruciare. Le invasioni biologiche sono un processo a più fasi: - Dispersione al di fuori dell’area d’origine della specie - Insediamento della popolazione nell’area nuova - Invasione del nuovo areale. Cosa fare? - Prevenire la dispersione di nuove specie in altre aree - Rimuovere immediatamente la popolazione potenzialmente invasiva e pericolosa L’eradicazione è molto difficile. Bisogna fare un’eradicazione immediata prima di un successo riproduttivo. L’unica cosa da fare con le specie invasive è ucciderle. Ma ha sempre senso farlo? Ha senso farlo laddove la sterminazione porta a successi. P= POLLUTION -> inquinamento Esempio: