Scarica Risposte e domande esame e più Appunti in PDF di Scienze Naturali solo su Docsity!
Domande fondamenti di scienze
1. Che cos'è la materia? La materia è ciò che costituisce tutto quello che ci circonda; in altre parole è ciò che ha una massa e occupa uno spazio. La materia è formata da piccole particelle chiamate atomi, che legandosi tra loro formano molecole. In natura esistono circa cento tipi diversi di atomi (che rappresentano altrettanti elementi chimici). Gli atomi di uno stesso elemento hanno le stesse caratteristiche e proprietà. La materia ha delle importanti proprietà: l'elasticità o rigidità , ovvero la capacità di un materiale di tornare al suo stato (forma, dimensioni) originali dopo una deformazione imposta dall’estero (per esempio una gomma è elastica); la plasticità o detta anche malleabilità, ovvero la capacità di mantenere la forma o le dimensioni assunte dopo una deformazione imposta dall’estero (per esempio la plastilina è malleabile); la viscosità, quando un fluido è denso, poichè le sue particelle non riescono a scorrere l'uno sulle altre (es il miele); infine la compressibilità, che è il cambiamento di volume a seguito di una pressione esterna (l’aria si può comprimere). La materia è inoltre impenetrabile , ovvero il volume occupato da una materia non può essere occupato simultaneamente anche da un’altra; questo si può osservare, per esempio, se mettiamo un sasso in un bicchiere pieno d’acqua l’acqua fuoriesce dal bicchiere. La quantità di materia che compone un oggetto si chiama MASSA. Per misurarla si usa la bilancia a due bracci, mediante la quale possiamo confrontare la massa di due oggetti o misurare la massa di uno servendoci di “masse campione”. Il volume , invece, è lo spazio occupato da un corpo. Esso si può misurare con uno strumento tarato. Il rapporto tra massa e volume si chiama densità. La materia presenta 3 stati di aggregazione , ovvero solido , liquido e aeriforme. Ogni stato dipende dalla disposizione e dal movimento delle particelle che lo compongono. Nei solidi le forze di coesione sono molto intense, quindi le molecole sono strettamente legate tra di loro. Nei liquidi, invece, le forze di coesione sono poco intense, e per questo le molecole sono più libere di movimento. Negli aeriformi vi sono forze di coesione debolissime, le molecole si muovono in modo indipendente le uno dalle altre e sono quindi libere. Quando la materia cambia stato avviene un “ passaggio di stato ”, che si verifica mediante dei cambiamenti di temperatura. I passaggi di stato sono 6: da solido a liquido (fusione, es. candela), da liquido a solido (solidificazione). Da liquido ad aeriforme (vaporazione), da aeriforme a liquido (condensazione). Da solido ad aeriforme (sublimazione) e da aeriforme a solido (brinamento, es. brina) 2. Come possiamo spiegare la materia in classe? Per spiegare la materia in classe è fondamentale mostrare ai bambini esempi semplici e concreti, stimolando l’osservazione e l’esperienza diretta. In questo modo, gli studenti possono apprendere attraverso il fare, rendendo l'apprendimento più significativo e coinvolgente. Inizialmente, per introdurre il termine di materia, si può far ragionare i bambini su che cosa siano fatti i vari oggetti della loro quotidianità (un bicchiere, una penna, un foglio, un astuccio…), per arrivare a spiegare loro che tutto ciò che ci circonda è materia.
Una volta acquisita questa consapevolezza, si può passare a esplorare le proprietà della materia. Ad esempio, si può proporre ai bambini di manipolare diverse sostanze come plastilina, pongo, gomma e acqua, invitandoli a descrivere, con le loro parole, le caratteristiche che osservano, come ad esempio la plasticità, la compressibilità. Successivamente si può spiegare agli studenti che la materia si può presentare in tre stati di aggregazione. Si può partire da un esempio semplice, ovvero l’acqua, mostrando come essa possa essere sia liquida, un esempio può essere un bicchiere d’acqua, sia solida, un esempio può essere un cubetto di ghiaccio, oppure aeriforme, come ad esempio il vapor acqueo. Per far comprendere il concetto di aeriforme, che può risultare complesso ai bambini si può mostrare una siringa senza ago e chiedere loro di spingere il pistone, che però incontrerà la resistenza dell'aria. Questo è utile per far capire che essa non è vuota ma piena d’aria. Inoltre si possono ideare serie di attività laboratoriali per osservare i passaggi di stato, magari solo alcuni, come la solidificazione, la fusione, la vaporizzazione. Ad esempio, si può sciogliere del ghiaccio per osservare la fusione o far evaporare dell'acqua per osservare la vaporizzazione. L’insegnante può trattare anche dei concetti di massa e di volume, utilizzando bilancia a due bracci (per la massa) e strumenti tarati (per il volume). Con queste attività, i bambini potranno comprendere la differenza tra massa e volume e come si misurano concretamente.
3. Che cosa è l’ambiente e come viene suddiviso? Si definisce ambiente l'insieme delle condizioni fisiche, chimiche, biologiche e sociali che circondano un organismo o una comunità di organismi. Esso include tutto ciò che influenza la vita su un determinato territorio, come l'aria, l'acqua, il suolo, il clima, la vegetazione, ma anche le interazioni tra esseri viventi e le loro attività. Il concetto di ambiente è interconnesso con quello di biosfera , che è l’insieme di tutti gli ambienti della Terra in cui è possibile la vita. Essa è suddivisa in tre zone: idrosfera , litosfera e atmosfera. L'Idrosfera comprende le acque continentali, i mari e gli oceani, questi ultimi sono limite della biosfera. La litosfera comprende la superficie terrestre e il sottosuolo, fino a poche decine di metri di profondità. Infine vi è l’atmosfera, a circa 10 km di altezza, limite superiore della biosfera. La biosfera è costituita da ambienti diversi, ognuno con caratteristiche differenti. All’interno dell’ambiente possiamo trovare fattori biotici (organismi viventi) e abiotici (elementi non di natura biologica che influenzano la vitalità dell’ambiente; es. fattori climatici, flusso d’aria, esposizione alla luce solare). Ad esempio il numero di mucche che pascolano in un prato sono fattori biotici, mentre la pioggia e i sali minerali sono fattori abiotici. I fattori biotici e abiotici e i loro legami costituiscono un ecosistema. (se si vuole si può aggiungere la definizione di ecosistema).
- Che cosa è l’ecologia? L’ecologia è la scienza che studia le interazioni tra gli organismi viventi e il loro ambiente. Il termine “ecologia” fu coniato nel 1866, da un allievo di Galileo, Haeckel , il quale propose di sostituire questo termine a quello di biologia. Nel corso del Novecento, l'ecologia si sviluppa come scienza autonoma, dall'incontro tra ecologia animale e vegetale , la termodinamica e la cibernetica.
Una possibile applicazione riguarda la gestione dei parassiti : In natura, la popolazione di predatori e prede è regolata dai cicli di feedback. Ad esempio, un aumento delle prede porta a un aumento dei predatori, il che riduce la popolazione delle prede. In agricoltura, l'introduzione di predatori naturali (come insetti utili) per il controllo dei parassiti sfrutta questo principio. ● Flussi di materia ed energia : materia ed energia, all’interno della rete alimentare, sono caratterizzate da un movimento di tipo ciclico e sono entrambe fondamentali per gli ecosistemi (vedi n.11) Per sostenere questo principio si può promuovere un’agricoltura ecologica: utilizzare tecniche che imitano i cicli naturali dell'energia e della materia (ad esempio, pratiche di compostaggio, rotazione delle colture, e l'uso di tecniche agroecologiche) per mantenere il terreno fertile e ridurre la dipendenza da fertilizzanti chimici. ● Riciclo : l’ecosistema non spreca niente, riutilizza tutto attraverso, ad esempio, batteri che decompongono. I decompositori (batteri, funghi, insetti) svolgono un ruolo cruciale nel riciclare la materia organica, restituendo i nutrienti al suolo. Molto importante è la gestione dei rifiuti organici. Invece di inviare rifiuti organici in discarica, pratiche come il compostaggio o l'uso di digestori anaerobici possono restituire i nutrienti al suolo, favorendo la fertilità e riducendo la necessità di fertilizzanti chimici. ● Collaborazione e partnership: gli ecosistemi funzionano grazie alla cooperazione tra specie diverse. Le specie si aiutano a vicenda, promuovendo la stabilità e la resilienza del sistema. ● Diversità : mediante essa l'ecosistema riesce a mantenere costanti le proprie componenti. Il cambiamento all’interno di una specie inizia lentamente fino a quando si arriva a un cambio drastico, dopo il quale vanno avanti solo gli esemplari che presentano il cambio drastico. E’ per questo necessario conservare la biodiversità : proteggere habitat naturali (foreste, praterie, zone umide) è essenziale per preservare la biodiversità. Politiche di conservazione che riducono la deforestazione e promuovono la gestione sostenibile delle risorse naturali sono fondamentali.
6. Che cosa significa pensare ecologicamente?
(descrizione dell’ecologia) E’ necessario considerare l’ecologia non come una scienza come le altre ma come una forma mentis, un modo specifico di fare esperienza. Pensare ecologicamente significa non solo aver acquisito i concetti necessari alla comprensione delle questioni ambientali ma anche sviluppare abilità di pensiero ecologico. Si tratta di un atteggiamento della mente e di un modo di fare esperienza, di vivere e comportarsi abitualmente. Adottare una visione ecologica vuol dire fare scelte più consapevoli, sostenibili e sistemiche che riguardano l'ambiente, le risorse naturali o le interazioni tra gli esseri viventi. Ma per arrivare a questo, è necessario educarsi e cambiare il nostro modo di pensare e agire. Per fare ciò bisognerebbe adottare comportamenti più responsabili e impegnarsi a proteggere la biodiversità e a ridurre l’impatto ecologico delle nostre azioni. Alcune abilità di pensiero ecologico, sono, ad esempio: ● essere attenti alle qualità delle cose e dei fenomeni ● saper osservare da più punti di vista
● mettere in atto processi sistemici ● praticare la ricerca delle relazion i ● sviluppare un atteggiamento empatico nei confronti del mondo circostante Pensare ecologicamente è un bene per tutti, non si possono eliminare completamente i problemi ambientali ma si possono ridurre con piccole azioni e il contributo di tutti. Se ciascuno di noi adottasse una mentalità ecologica e si impegnasse responsabilmente per ridurre e prevenire le problematiche ambientali ci sarebbero molti benefici non solo per l’uomo ma per tutti gli esseri viventi. Adottare un pensiero ecologico è oggi giorno necessario e fondamentale per affrontare problemi come il cambiamento climatico, l’esaurimento delle risorse naturali e la perdita della biodiversità. Se vogliamo proteggere il nostro futuro e quello delle generazioni che verranno, è indispensabile sviluppare una coscienza ecologica che orienti ogni nostra scelta verso la sostenibilità.
7. Cosa si intende per relazione umo-ambiente?
Uomo e ambiente sono interconnessi tra di loro: l'uomo dipende dall'ambiente per la sua sopravvivenza e il suo benessere, ma allo stesso tempo le sue azioni hanno un impatto significativo, spesso negativo, su di esso. Nel corso della storia, questa relazione è stata profondamente influenzata dai fattori culturali , che l’uomo ha modificato nel tempo. Un tempo, l'uomo osservava la natura con rispetto , riconoscendo la sua sacralità e il suo equilibrio. Oggi, invece, la visione è cambiata: prevale un atteggiamento di dominazione e sfruttamento, dove la natura viene vista come una risorsa da utilizzare senza limitazioni. Questo cambiamento è il frutto del progresso tecnologico e della convinzione che l’uomo sia superiore alla natura, con il diritto di sfruttarla a suo piacimento. Tuttavia, questo sfruttamento non sempre è mirato al benessere dell’ecosistema, ma spesso è guidato da un egoismo. Ne consegue la mancanza di una “logica del limite” a causa della mentalità strettamente economica ed antropocentrica. Questo ci permette di capire le ragioni della crisi ecologica. Per arrivare a un cambiamento, occorre che l’uomo capisca l'importanza della sua relazione con l’ambiente, comprendendo che non deve sfruttare l’ambiente egoisticamente ma dovrebbe agire pensando al benessere di quest’ultimo. È fondamentale sviluppare una coscienza ecologica che riconosca l'interdipendenza tra l'uomo e la natura, in modo da poter adottare comportamenti più sostenibili e responsabili, proteggendo così l'ambiente e le risorse per le generazioni future.
8. Che cos'è un ecosistema?
Gli ecosistemi sono sistemi adattivi complessi e sono organizzati secondo una gerarchia che va da un livello micro (della molecola) a uno macro (ecosistema). Un ecosistema è un insieme di esseri viventi (come piante, animali e microrganismi) che vivono e interagiscono tra loro in un determinato ambiente, come una foresta, un lago o una prateria.
9. Cosa si intende per equilibrio/disequilibrio di un ecosistema? (ho guardato praticamente solo dalle domande mandate da Helo) Ogni ecosistema ha un dominio di stabilità (vedi domanda n.8) entro il quale possiamo definirlo “in equilibrio”. Questo equilibrio non è statico ma dinamico , poiché in un ecosistema gli elementi cambiano continuamente. L'equilibrio di un ecosistema si riferisce a uno stato di stabilità in cui le varie componenti biotiche (come piante, animali e microrganismi) e abiotiche (come suolo, acqua e clima) interagiscono in modo armonioso, permettendo una continua sopravvivenza e riproduzione delle specie. Quando avviene un cambiamento l'ecosistema tende sempre a ritrovare l’equilibrio iniziale. Questo avviene grazie ai processi di co-adattamento e al ciclo continuo di materia ed energia. Al contrario è in disequilibrio quando le interazioni tra le componenti sono disturbate, portando a cambiamenti, instabilità o un funzionamento inefficace del sistema.
Questo disequilibrio può essere causato da fattori naturali o, più frequentemente, dalle attività umane. Un fattore di equilibrio è dato dalla catena alimentare. Se in un ecosistema viene meno una specie con un ruolo specifico c’è il rischio che si crei uno squilibrio: se per esempio scompare un carnivoro, è probabile che le specie erbivore di cui si nutriva proliferino eccessivamente, con uno scompenso a catena anche sulle piante alla base della loro dieta. Un altro fattore di equilibrio è dato dall ciclo di materia ed energia che si chiude : l’energia viene trasformata in glucosio dalle piante (produttori), essa viene consumata dagli organismi eterotrofi e infine i decompositori trasformano in sostanze minerali piante e animali morti e i rifiuti organici, arricchendo il suolo da cui le piante traggono le sostanze nutritive necessarie per far “ripartire” il ciclo. Quando interviene un cambiamento esterno che cambia notevolmente lo stato di equilibrio (ad es. inquinamento, catastrofi naturali) il sistema può non essere capace di instaurare reazioni che “pareggino” il forte squilibrio. Un esempio di fenomeno esterno che danneggia l’equilibrio dell’ecosistema è il suo sovrasfruttamento.
- Che cosa sono i produttori?
In un ecosistema è importante considerare il ruolo degli esseri viventi che lo abitano. Gli esseri viventi possono essere di tre tipi: produttori , consumatori , decompositori/bioriduttori. Gli organismi autotrofi, come le piante, sono definiti produttori. Questi organismi sono in grado di produrre il loro nutrimento grazie alla fotosintesi, un processo che consente loro di trasformare l'energia solare in glucosio, immagazzinando così l'energia che alimenta l'intero ecosistema. Invece gli organismi eterotrofi, non sono in grado di produrre nutrimento , e per questo consumano le sostanze che le piante producono. Quindi questi organismi sono definiti consumatori. I consumatori possono essere di vari ordini in base alla loro posizione nella catena alimentare. Vi sono poi i decompositori, che sono invece organismi che decompongono sostanze organiche morte.
(se si vuole aggiungere) Legato a questo discorso è quello della catena alimentare , ovvero la relazione lineare tra due o più organismi, ciascuno dei quali si nutre del precedente ed è mangiato dal successivo. Il primo anello della catena alimentare è formato da un produttore, mentre gli altri anelli sono consumatori. Nel secondo anello vi sono consumatori di primo ordine, perché si cibano direttamente di un produttore; questi consumatori sono per esempio gli insetti. Gli organismi degli altri livelli si definiscono “consumatori di 2, 3, 4… ordine” e si nutrono di consumatori. Ad esempio, i roditori (secondo ordine) si nutrono di insetti, mentre serpenti (terzo ordine) e falchi (quarto ordine) si alimentano di altri animali. E’ molto importante il concetto di “catena” alimentare: le farfalle sono prede delle libellule, che a loro volta dono sono prede delle rane, che vengono mangiate dai serpenti, mangiati dai falchi. Se le libellule scomparissero questo comporterebbe problemi non solo a questa specie ma anche a tutte le altre specie sopracitate. A chiudere la catena vi sono i decompositori, che si nutrono dei resti dei produttori e consumatori.
11. Quale è il rapporto tra materia ed energia? Materia ed energia sono elementi essenziali per il funzionamento dell'ambiente naturale. L’ energia solare è la principale fonte di energia per la maggior parte degli ecosistemi terrestri. Le piante, attraverso il processo di fotosintesi , catturano l'energia solare e la convertono in energia chimica, immagazzinandola nelle molecole di glucosio. Questo processo è fondamentale per la vita sulla Terra, poiché fornisce l'energia per tutti gli altri organismi. Il movimento della materia in un ecosistema è tipo ciclico e viene anche definito ciclo del minerali o ciclo dei nutrienti. La materia è molto importante: Carbonio, Azoto, Fosforo, Calcio, Sodio, Zolfo, Idrogeno e Ossigeno, assieme a piccole quantità di altri elementi, costituiscono le materie prime degli organismi. Quindi, materia ed energia, all’interno della rete alimentare, sono caratterizzate da un movimento di tipo ciclico : questo significa che si conservano e cambiano forma, senza mai crearsi dal nulla o distruggersi. L’energia segue le leggi della termodinamica: ● Prima legge , afferma che l’energia non può essere creata o distrutta, ma solo trasformata da una forma all’altra. ● Seconda legge , introduce il concetto di entropia : ogni volta che l’energia viene trasformata da una forma all’altra, parte di questa energia diventa calore, non più utilizzabile. Siamo di fronte ad un evento irreversibile. Il movimento dell’energia negli ecosistemi, in parte circola assieme ai cicli di materia e in parte fuoriesce da essi sotto forma di calore. La conseguenza più importante della seconda legge della termodinamica è che gli ecosistemi, per potere funzionare, richiedono il continuo ingresso di energia (solare). Questo poichè ad ogni trasformazione della materia una parte di energia viene dispersa sotto forma di calore. Questo spiega la necessità negli ecosistemi dell’ingresso continuo di energia (energia solare). Quindi i processi naturali seguono un modello circolare dati gli infiniti cicli naturali : la natura non prevede l’accumularsi di rifiuti ma per questo non significa che non vengano prodotte
13. Cosa comporta una intensità d’uso degli ecosistemi?
(descrivere brevemente ecosistema, vedi n.8) Il genere umano sta sempre più sfruttando gli ecosistemi, guardando solo ai propri vantaggi, senza curarsi delle conseguenze verso di essi. Quando una risorsa di un ecosistema viene sfruttata, bisogna lasciare a questo il tempo di rigenerarla prima di usufruirne di nuovo. Oggi però lo sfruttamento da parte dell’uomo delle risorse degli ecosistemi sta diventando insostenibile e sono sempre più presenti situazioni di sovrasfruttamento le cui conseguenze sono, per esempio, la desertificazione, salinizzazione, deforestazione dei terreni, eutrofizzazione dei laghi e fiumi, effetto serra. Oggi, data la sovrappopolazione e l’associata crescita economica che divora le risorse rinnovabili e non, l’uso umano degli ecosistemi sta diventando insostenibile.
14. Cosa è una nicchia ecologica?
In ogni ecosistema ogni organismo ha un determinato compito utile alla salute di tutto l'ecosistema. Per esempio le piante producono sostanza organica, le farfalle si nutrono di nettare e quindi sono consumatori primari. I ruoli degli organismi si distinguono in:
- Produttori , organismi autotrofi in grado di prodursi energia da soli, ne sono un esempio le piante e il loro processo di fotosintesi clorofilliana;
- Consumatori , organismi eterotrofi che si distinguono in primari, ovvero gli erbivori che si nutrono di produttori, secondari, ovvero carnivori che si nutrono di erbivori e terziari ovvero carnivori che si nutrono di carnivori;
- Decompositori , organismi autotrofi come i batteri della mineralizzazione che completano il ciclo in quanto decompositori e riorganizzatori del terreno
Si definisce quindi con “ nicchia ecologica” il ruolo che una certa specie assume in un ecosistema e che contribuisce al mantenimento dell’equilibrio e alla ciclicità del sistema.
15. Quali possono essere le associazioni tra organismi e quali danni o vantaggi portano? Tra gli organismi si possono creare delle associazioni differenti che queste possono portare a svantaggi o vantaggi agli organismi. Esistono tre tipi di associazioni: il commensalismo , ovvero un associazione tra due organismi che è vantaggiosa per uno ma non svantaggiosa per l’altro. Un esempio sono i volatili che nidificano sugli alberi senza danneggiare o avvantaggiare questi ultimi. Il mutualismo , che è un'associazione vantaggiosa per entrambi , per esempio quella che avviene tra paguro e attinia oppure tra pesci pagliaccio e anemoni di mare, infatti i pesci pagliaccio tengono “puliti” gli anemoni, che in cambio offrono protezione. Infine vi è il parassitismo è un’associazione dannosa per un organismo e vantaggiosa per l’altro, un esempio sono organismi come pulci e zecche ma anche piante come il vischio.
