Metodi e strumenti per l'insegnamento e l'apprendimento della biologia, Dispense di Biologia

Scarica Metodi e strumenti per l'insegnamento e l'apprendimento della biologia e più Dispense in PDF di Biologia solo su Docsity! METODI e STRUMENTI PER L’INSEGNAMENTO E L’APPRENDIMENTO DELLA BIOLOGIA. CAPITOLO 7: ECOLOGIA ED EDUCAZIONE AMBIENTALE 7.1.Ecologia e Antropocene: due neologismi per il XXI secolo. Il termine “ecologia” è molto diffuso, eppure potrebbe essere considerato un neologismo. È stato proposto per la prima volta nel 1866 dallo scienziato Ernst Haeckel fondendo due vocaboli greci che significano “dimora” e “studio”. L’ecologia sarebbe dunque “la totalità della scienza delle relazioni tra un organismo e l'ambiente, comprendendo tutte le condizioni di esistenza, che possono essere sia di natura organica che inorganica”. Nei manuali, l’ecologia è vista come lo studio delle relazioni tra gli organismi e l’ambiente o “lo studio scientifico dei fattori che determinano la distribuzione e l’abbondanza degli organismi sulla Terra". Questa definizione ha il vantaggio di specificare che si tratta di una disciplina scientifica: riguarda prima di tutto la biologia, ma poi coinvolge altri ambiti disciplinari. La prima vera formalizzazione scientifica dell’ecologia è nel 1895 quando un botanico danese, Warming, pubblica un libro intitolato “Ecologia delle piante” in cui sono identificati gli scopi dell’ecologia: - trovare quali specie sono associate in habitat simili. - 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. Si individuano 5 radici dell’ecologia, sono filoni della scienza che permettono di costruire delle linee di lavoro in ecologia e sono presenti anche prima della nascita dell’ecologia vera e propria. La prima radice è quella chimico/fisica: partendo dagli studi su come aumentare la produttività dei campi, Justus von Liebig è arrivato a formulare le leggi del minimo. Seconda radice sono gli studi di dinamica delle popolazioni che mettono in relazione popolazione e risorse (Malthus). Le scoperte zoologiche e botaniche rappresentano altre 2 radici dell’ecologia e infine la filosofia wilderness che porrà le basi per la scienza della conservazione della biodiversità. A partire da queste radici si sviluppa una scienza articolata, in un intreccio di relazioni tra studiosi diversi tra loro e nel corso del XX secolo l’ecologia, da disciplina europea, diviene americana, con due grandi scuole, quella di Odum e quella di MacArthur. Dodds propone un set di leggi generali dell’ecologia. Secondo l’autore americano ci sono 35 leggi basilari suddivisibili in: leggi fondamentali, leggi biologiche fondamentali, limiti fisiologici degli organismi, comportamento degli organismi, proprietà fondamentali delle popolazioni, leggi che nascono dall’evoluzione, variabilità e organismi, interazioni biotiche e abiotiche degli organismi. Le leggi fondamentali sono le seguenti: leggi della fisica, della chimica e della matematica; evoluzione e selezione naturale; dominanza di Homo sapiens. La prima legge intende dire che i sistemi ecologici obbediscono alle leggi della fisica e della chimica e a quelle matematiche; la seconda che gli organismi ubbidiscono alla selezione naturale, la terza afferma che nel XXI secolo la specie Homo sapiens è in grado di modificare tutti gli equilibri della Terra e che non si possono studiare i sistemi ecologici senza considerare questa realtà. Possiamo legare l’ecologia a un altro neologismo, quello di Antropocene. 1 Se immaginiamo dei manuali del futuro (tra 500 anni), 3 saranno gli eventi che avranno lasciato una traccia profonda: la realtà dell’Antropocene, il tramonto degli Stati-Nazione e il fallimento dei modelli economici classici. La parola Antropocene è un vocabolo di nuovo conio, nato dai termini “uomo” e “nuovo” proposta dal premio Nobel per la chimica Paul Crutzen per indicare che la Terra è in grado di modificare con le sue attività tutti gli equilibri biologici, climatici, chimici della Terra. Non è la prima volta che un’attività biologica modifica e altera gli equilibri preesistenti, ma è la prima volta che una specie sola riesce a controllare tutti gli equilibri. Storicamente viene fatto coincidere l’inizio dell'Antropocene con la rivoluzione industriale. Si assiste all’uso intensivo di energia fossile per la produzione industriale e con esso le emissioni di gas e l’effetto serra. Le attività antropiche oggi stanno modificando il clima, che è l’aspetto più conosciuto dell’Antropocene, ma l’uomo con le sue attività, mette a rischio la varietà biologica, generando una sesta estinzione di massa e producono alterazioni ai cicli biogeochimici a causa del rilascio di nitrati e fosfati. La situazione attuale della Terra è completamente inedita. Mai in passato una specie da sola ha avuto la possibilità di cambiare completamente gli equilibri del pianeta e per la prima volta i cambiamenti che l’umanità è in grado di apportare alla Terra sono globali. Boulding nel 1966 sostenne che bisognava passare da un’economia dei cow-boy (che presuppone spazi illimitati e risorse infinite) a quella degli astronauti (nella quale spazi e risorse sono limitatissimi). 7.2.Sorprese ambientali Constatare che un sistema ecologico non risponde bene a dinamiche meccanicistiche ha permesso di sviluppare il concetto di “sorpresa ambientale”. Una sorpresa ambientale è una reazione inaspettata a una serie di eventi, che possono essere classificati come discontinuità, sinergismi, trend, feedback positivi, effetti a cascata. Una discontinuità è un cambiamento improvviso in una situazione stabile o in un trend, un sinergismo è la coazione di fenomeni diversi, il trend è una tendenza continua, il feedback positivo è la risposta a uno stimolo ricevuto che produce l’amplificazione dello stimolo stesso, l’effetto a cascata è una serie di reazioni concatenate l’una con l’altra. Ognuno di questi fenomeni può generare nuovi fenomeni inaspettati e non prevedibili. Si tratta della piena applicazione del concetto di proprietà emergenti ai sistemi ecologici. Bright riporta alcuni esempi di sorprese ambientali complesse: - discontinuità che producono sinergismi: i pesticidi in Sud America. - sinergismi che producono discontinuità: i laghi del Canada. - feedback positivi: la calotta artica. - effetti a cascata: le coste dell’Alaska. 7.3.Educazione ambientale In questo contesto di profonda trasformazione dell’ecosistema, l’educazione ambientale gioca un ruolo importante. Il termine 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. Nella definizione di Stapp si trova la completa presa di coscienza da parte della società dei problemi ambientali. Durante gli anni ‘60 le tematiche dell’ecologia irrompono nei discorsi di tutti i giorni e politici e giornalisti se ne appropriano, ma per molto tempo l’educazione ambientale è stata marginalizzata all’interno della ricerca scientifica ecologica. Spesso vi è un senso di frustrazione generalizzato, causato dal fatto che, malgrado gli sforzi e le risorse dedicate all’ambiente siano aumentati nel tempo, la portata dei problemi e la loro effettiva soluzione sembra allontanarsi sempre di più. Va osservato che la consapevolezza della realtà dell’Antropocene non riesce a evitare un tempo di inerzia prima che le azioni intraprese frenino il treno lanciato in corsa contro l’ostacolo. E’ proprio la consapevolezza che tra azione e risultato debba esserci un intervallo temporale che genera il senso di frustrazione e il parziale 2 estinzioni di fondo) si aggiunge una “patologia” rappresenta da momenti di estinzione di massa, nei quali il tasso di estinzione è di circa 1000 volte superiore a quello di fondo. La prima estinzione di massa è avvenuta circa 440 milioni di anni fa, durante l’Ordoviciano, scomparve l’85% delle specie di organismi marini. La seconda estinzione di massa è stata registrata alla fine del Devoniano, 370 milioni di anni fa, dove andò perso il 21% delle famiglie esistenti. La terza estinzione 245 milioni di anni fa, parrebbe causata dalla sinergia tra regressione dei mari e un'eruzione basaltica in Siberia. La quarta estinzione è avvenuta 206 milioni di anni fa, al termine del Triassico, si estinse il 23% delle famiglie marine e terrestri. La quinta e ultima estinzione di massa del passato è avvenuta circa 65 milioni di anni fa dove sono scomparsi dinosauri e ammoniti, estinzione causata dalla caduta di un meteorite. Un’altra scomparsa è avvenuta con le glaciazioni, che in Italia hanno comportato la sistematica modificazione della flora, con la scomparsa di numerose specie e lo sviluppo di numerosi endemismi in poche aree di rifugio. Nelle isole l’arrivo dell’uomo ha comportato la scomparsa di molti mammiferi e uccelli inetti al volo. Durante tutto il Quaternario vi sono state crisi ed estinzioni caratterizzate dall’arrivo dell’uomo che in poco tempo hanno sterminato la megafauna presente nel luogo di colonizzazione. In questo periodo, sulla Terra, scompaiono tra le 25.000 e le 30.000 specie ogni anno. Questa grande estinzione è un prodotto delle attività antropiche. Vi è un organismo internazionale, IUCN (Unione Mondiale della Conservazione della Natura) che raggruppa i principali esperti mondiali di tutti i gruppi tassonomici e redige un elenco, lista rossa, di specie che rischiano l’estinzione. Con questo approccio è possibile individuare le priorità internazionali e nazionali e avere un’idea complessiva del rischio di estinzione. Wilson ha proposto uno schema che spiega questa estinzione di massa, causata da: perdita, distruzione e degrado degli habitat naturali; specie alloctone e invasive; inquinamento; sovrappopolazione umana; eccesso di caccia e raccolta (fattori chiamati, in base alle iniziali, HIPPO). Nel mondo vengono continuamente distrutti e degradati habitat naturali e seminaturali. Il Millennium Ecosystem Assessment è un documento pubblicato nel 2005 che rappresenta uno dei più esaustivi rapporti sulla salute dell’ambiente mondiale e testimonia la distruzione di estese superfici di foresta e aree umide. Ogni anno vengono persi circa 13 milioni di ettari di foresta equatoriale e questo ha il maggior costo per la biodiversità. Perdere habitat forestale implica anche che la qualità delle foreste rimanenti diminuisce. E’ un fenomeno conosciuto sotto il nome di “frammentazione” ed “effetto margine”. Man mano che la deforestazione procede, le parcelle rimanenti risentono dell’influsso dell’ambiente circostante e si degradano. Ne consegue che in foreste degradate scompaiono specie caratteristiche delle zone di interno della foresta e rimangono solo quelle di margine. Per “specie invasiva” si intende una specie che, trasportata al di fuori del proprio areale originario e sfuggita al controllo da parte dell’uomo, comincia a riprodursi e ad alterare gli ecosistemi che invade (es. scoiattolo grigio della Carolina). Il terzo fattore citato da Wilson nel modello HIPPO, è l’inquinamento. La diffusione da parte dell’uomo di sostanze inquinanti di vario genere, per scopi industriali, agricoli, civili, ha causato il declino di numerose specie. L’eccesso di caccia e raccolta è sempre stato una causa di estinzione di specie, dai cacciatori-raccoglitori che portarono all’estinzione la megafauna americana allo sterminio delle balene. In questo momento sono i pesci marini a essere sottoposti a un prelievo eccessivo (soprattutto la domanda crescente di tonno rosso). La popolazione è il vero motore di tutto il sistema. L’equazione IPAT, già descritta nel capitolo 7, aiuta a comprendere i termini del problema. L’azione antropica è oggi uno dei grandi motori che contribuiscono a spiegare l’attuale situazione e distribuzione delle specie, terrestri e marine. 8.3. Un problema complesso, nel bene e nel male. 5 I fattori HIPPO sono intrecciati tra loro. Il concetto di sorpresa ambientale si esplica spesso nell’analisi delle singole crisi della biodiversità. In particolare il riscaldamento globale ha una forte influenza nel favorire la crisi della biodiversità, tra il 15% e il 37% delle specie è messo a rischio dal riscaldamento globale. Se il quadro d’insieme è inquietante e sconcertante, non mancano le opportunità. E’ cresciuta la consapevolezza all’interno della comunità scientifica dell’importanza di questo problema e si è sviluppata una disciplina, la biologia della conservazione, che vuole occuparsi della crisi delle biodiversità. I 3 principi su cui si basa la biologia della conservazione riguardano l’evoluzione, l’ecologia dinamica e la presenza umana. “Evoluzione” significa riprendere un'affermazione "nulla in biologia ha un senso se non alla luce dell’evoluzione” e dunque nella biologia della conservazione è necessario considerare questo aspetto. L’espressione “ecologia dinamica” indica che gli sforzi di conservazione e tutela debbano tener conto che un equilibrio in ecologia è il risultato di un insieme di eventi e fattori difficilmente ripetibile. Fare conservazione è un processo difficile, non si tratta di avere una visione nella quale la conservazione della natura è la cristallizzazione di uno status quo, ma il mantenimento della possibilità di avere processi evolutivi e dinamici su cui la possibilità di avere processi evolutivi e dinamici su cui la possibilità di pianificazione umana è nulla. L’ultimo principio, quello della presenza umana, afferma che gli sforzi di conservazione in assenza dell’accordo delle popolazioni locali sono destinati al fallimento. A questi 3 principi vanno aggiunti i 4 postulati, che caratterizzano la biologia della conservazione come una disciplina non neutrale: la diversità degli organismi è una buona cosa; la diversità biologica ha un valore intrinseco. Va tenuto conto che è possibile sviluppare sinergie positive, ad esempio uno degli strumenti individuati per contrastare le emissioni di gas a effetto serra è quello di finanziare progetti di riforestazione. Emerge prepotente l’esigenza di avere un sistema di coordinamento sovranazionale nel quale vi sia un meccanismo valido per armonizzare le politiche. 8.4.Spunti didattici relativi alla biodiversità. La biodiversità rientra tra gli obiettivi di apprendimento della secondaria di primo livello e familiarizzare con questo argomento è possibile già dalla scuola dell’infanzia. La prima attività è l’invito a conoscere e riconoscere la biodiversità esistente attorno a noi, usando il giardino della scuola come spazio privilegiato in cui svolgere attività ludiche e esplorative: occorre avere un giardino adatto e poterci accedere con facilità. L’attività più semplice è di fornire a ogni allievo semi secchi e granaglie di sementi differenti, si può lavorare sul concetto di diversità specifica e genetica. Si potrebbe partire dai semi e svolgere osservazioni sulla loro crescita, si potrebbe verificare anche se alla diversità di aspetto corrisponde una varietà di sapori. Gambini suggerisce la manipolazione e la scoperta della diversità genetica delle patate. Chi vuole approfondire questi elementi dovrebbe leggere Armi, acciaio e malattie di Diamond. Altro spunto è collegare la linea del tempo con la storia delle 5 grandi estinzioni di massa. Si potrebbe ragionare sulla diversità di habitat e paesaggi e sviluppare ragionamenti sulla naturalità. CAPITOLO 9: IL RISCALDAMENTO GLOBALE 9.1 I termini del problema Riscaldamento globale è un’espressione che ricorre molto spesso nei mass media, associata o sovrapposta a cambiamenti climatici ed effetto serra. Si tratta di uno degli argomenti peggio trattati dalla stampa. - la temperatura media della Terra sta aumentando (circa 0.7 °C) e con essa si modificano i regimi climatici del pianeta - questo aumento della temperatura media è spiegato dall'emissione antropica di gas a effetto serra - gli effetti di questo aumento possono essere pericolosi per l’umanità stessa e molto costosi 6 Il clima è determinato principalmente da due fattori: temperatura e precipitazioni. La composizione dell’atmosfera ha un ruolo importante nel determinare l’andamento delle temperature. Oggi l’atmosfera terrestre è composta di azoto per il 79% e di ossigeno per il 21% e per il poco rimanente da biossido di carbonio che contribuisce all’effetto serra (fenomeno per cui un pianeta trattiene nella propria atmosfera una parte dell’energia solare). Alcuni gas riescono a passare la radiazione solare entrante ma trattengono quella infrarossa in uscita. Ne risulta che la temperatura del pianeta viene stabilita ed è maggiore come sarebbe in assenza di questi gas. Il più noto gas serra è il biossido di carbonio e fin dal 1896 era stato ipotizzato che un aumento della concentrazione di CO2 avrebbe comportato un aumento delle temperature medie della Terra. La massima autorità per quanto riguarda la conoscenza scientifica sui dati climatici è rappresentata dall’IPCC che è un organo intergovernativo stabilito congiuntamente dall’organizzazione meteorologica mondiale e dal programma ambiente delle nazioni unite nel 1988. L’IPCC non fa ricerca ma esamina e valuta le più recenti informazioni scientifiche, tecniche e socioeconomiche sul clima effettuate dai singoli paesi in ogni parte del globo, ed elabora dei documenti guida che riportano l’insieme della letteratura scientifica sull’argomento. Il riscaldamento globale porta l’umanità in una fase del tutto nuova, nella quale i costi per le popolazioni umane saranno assai elevati, ed è senz’altro più conveniente affrontare adesso il problema e cercare di arrestarlo, piuttosto che ricorrere e proporre in seguito rimedi più costosi e dolorosi. Le conseguenze socioeconomiche e le misure di mitigazione e contenimento del riscaldamento globale implicano scelte politiche ed economiche profonde e questo comporta che non tutti i paesi abbiano lo stesso approccio e la stessa soluzione. 9.2 Il fronte negazionista Sul riscaldamento globale esiste un fronte negazionista ampio e ben articolato. In genere le tecniche e le argomentazioni per negare il riscaldamento globale ricordano quelle utilizzate dagli anti-evoluzionisti. Spesso di riscaldamento globale parlano persone che non fanno ricerca in questo campo, non si riferiscono alla letteratura scientifica recente e sovente compiono grossolani errori. Il pensiero negazionista segue un’evoluzione che passa attraverso questi punti: 1. niente sta cambiando 2. il clima è sempre cambiato 3. l’uomo non c’entra 4. non dobbiamo preoccuparci 5. il riscaldamento globale fa bene 6. fare qualcosa costa troppo 7. è troppo tardi Inizialmente si sosteneva che nulla stava cambiando, e che il clima è sempre rimasto stabile. Poi di fronte all’evidenza che in realtà il clima si stava modificando ecco che si dice che il clima è sempre cambiato. Poi si dice che forse c’è una situazione anormale ma l’uomo non c’entra e anche se centrasse va tutto bene, perchè il riscaldamento è cosa buona e giusta. Quindi si afferma che costa troppo fare qualcosa e poi che è troppo tardi per fare qualcosa. Spesso in realtà il non fare nulla costa di più che fare qualcosa. Il meccanismo del negazionismo si basa su uno schema ben collaudato di attacco alla scienza: si nega la base della scienza stessa. All’inizio è una cosa abbastanza semplice: le nuove teorie non riescono mai a spiegare tutto, ma man mano che si accumulano nuovi dati i negazionisti spostano l’attenzione su altri dettagli, senza mai produrre nuove osservazioni, ma limitandosi a criticare. Quando il consenso della comunità scientifica diviene ampio, si passa a screditare gli scienziati. Quindi si procede a esagerare il disaccordo tra gli scienziati, senza considerare che il disaccordo su dettagli non comporta un disaccordo sul quadro generale. Infine le conseguenze dell’accettazione della nuova teoria vengono dipinte come disastrose per l’uomo e il suo 7