Didattica delle scienze ecologiche

Corso: Didattica delle scienze ecologiche

Codice: BIO/01

Ore: 42

Cfu: 6

Prof: Bertolini Alberto

Appunti “Didattica delle scienze ecologiche”

A.A. 2021-2022

Linda Zamparo

Ecologia

L’ecologo compie una sintesi e cerca di capire le dinamiche che mettono in relazione l’organismo vivente con l’ambiente e con gli altri organismi con cui condivide l’ambiente.

L’ecologia è una scienza abbastanza recente ed è molto complessa: le dinamiche tra la biocenosi, insieme di viventi in un determinato ambiente, e l’ambiente stesso sono complesse. Anche all’interno dell’ecologia, però, ci possono essere semplificazioni e livelli di difficoltà diversi.

Ernst Haeckel è ritenuto il padre fondatore dell’ecologia. Era uno scienziato e medico chirurgo. La sua pubblicazione in cui compare per la prima volta la definizione di ecologia riguardava la morfologia generale degli organismi. Nella sua definizione semplice, in seguito modificata, di ecologia la vede come una scienza che studia il comportamento e la diversità degli organismi.

Ora, la definizione di ecologia è: la scienza che studia l’insieme dei fattori ecologici come il clima, suolo, luce, fattori biologici, che regolano la vita di una certa specie.

La biosfera è l’ambiente in cui convivono tutte le specie dei viventi. Per lavorare su ciò, servono delle conoscenze vaste sulle dinamiche a livello globale. Come lavorare con i bambini? Si può lavorare a livello di singolo organismo o di popolazione: ad esempio vedere come si comportano le api nell’alveare → lavorare con organismi e dinamiche semplici e facili da analizzare, alla portata dei bambini.

Tra i diversi fattori che possono influenzare la presenza di un organismo in un determinato ambiente ci sono i fattori biotici, esseri viventi e relazioni fra loro, e i fattori abiotici, non sono viventi, come la luce, la natura, il vento, il suolo.

Fattori biotici: catturano facilmente l’attenzione del bambino, perché si possono fare confronti fra esseri viventi, animali o vegetali, diversi e ciò richiama aspetti della vita quotidiana.

Un fattore abiotico è la temperatura, che è importante nella distribuzione degli organismi a causa del suo effetto sui processi biologici, es. il letargo.

Temperatura e piante

In classe si possono usare le piante per lavorare sulla temperatura.

La forma della foglia è strettamente collegata alla temperatura → creare analogie. A temperature molto basse si hanno aghiformi, pino mugo, abete, larice, perché la traspirazione è ridotta al minimo. La traspirazione è la dispersione di calore verso l’esterno. A temperature molto alte le foglie si sono trasformate in spine, in modo da avere meno scambi di acqua e gas possibili.

Le latifoglie, acero, betulla, tiglio, vivono in ambienti con clima continentale: c’è una buona traspirazione.

Nei climi tropicali ci sono foglie molto grandi e molto estese, perché, a causa dell’alto tasso di umidità, è necessario incentivare al massimo la traspirazione.

Per far vedere questo ai bambini, si può creare l’effetto serra avvolgendo la pianta con un sacchetto di plastica. La pianta apre le aperture stomatiche, l’acqua inizia a evaporare e si forma la condensa → termoregolazione delle piante.

Unità didattica

Quando si presenta un progetto, ci sono alcune fasi da riportare con accuratezza e precisione.

• In che contesto è inserita? Descrizione della classe e degli alunni;
• Finalità del lavoro, traguardi per lo sviluppo delle competenze;
• Riportare eventuali uscite o laboratori;
• Prerequisiti richiesti, che vanno verificati prima del progetto e calibrati in base al curricolo previsto dalla scuola;
• Obiettivi specifici;
• Contenuti, cosa viene fatto e i tempi necessari, attraverso una mappa concettuale;
• Strumenti necessari per il progetto;
• Metodologie utilizzate;
• Trasversalità e collegamenti con le altre materie;
• Descrizione dell’attività;
• Bibliografia.

Quadro teorico di riferimento

È importantissimo aggiungerlo nei progetti. È un’introduzione generale che permette di stilare un riassunto sullo stato dell’arte. Si fa attraverso una ricerca bibliografica: “cosa conosciamo riguardo all’argomento?”, “cosa sappiamo in relazione alla didattica?”.

Chi riceve il progetto ha, così, la possibilità di capire cosa si fa e da che punto si parte.

Clima

“Clima” è diverso da “tempo”: il tempo è una determinata condizione in un preciso istante, mentre il clima è rappresentato dalle condizioni medie di atmosfera di un luogo in un arco di tempo lungo.

Ci sono diversi livelli climatici:

• Macroclima: in un territorio ampio. Non sempre dà dati significativi a livello di ogni singolo ecosistema. È necessario contestualizzare il clima, anche attraverso associazioni con gli usi, i costumi, l’alimentazione, la vegetazione e gli animali. Ad esempio il clima in Italia è definito mediterraneo, ma non è così in tutto il Paese, es. i pini marittimi ci sono solo dalle Marche in giù;
• Mesoclima: è il clima di un territorio con una certa vastità, ma più ristretto del macroclima. Es. pianura Padana, regione, clima dell’Etna, zone di una regione, fasce costiere;
• Microclima: è il clima di un determinato sito. Es. radura di un bosco, piazza di una città.

Bioma

È un complesso di ecosistemi di un’area geografica caratterizzato da una vegetazione dominante.

Non viene preso in considerazione il regno animale, perché in ecologia si parla soprattutto di vegetali che influenzano la presenza di tutti gli altri esseri viventi. “Non è il leone che fa la savana, ma sono gli arbusti che fanno in modo che il leone sia lì”.

Vegetazione dominante: non è la vegetazione più alta o più forte, ma quella più adatta a vivere in un certo ambiente, quella che sfrutta al meglio le risorse che l’ambiente offre. Non è questione di forza, ma di adattamento.

I biomi non sono nettamente separati l’uno dall’altro, ma c’è una compenetrazione, commistione, fra essi, che rende alcune zone ricche di biodiversità, dette “hot spot”, punti caldi della biodiversità.

I biomi possono essere acquatici o terrestri.

Biomi acquatici

Ci sono due tipi di biomi acquatici: quelli marini e quelli di lago.

Le zone di questi biomi sono:

• Zona fotica: dove la luce riesce a penetrare e quindi c’è vita;
• Zona afotica: c’è poca luce, ci sono ecosistemi ma è povera di biodiversità, spesso si tratta di sostanze organiche in decomposizione;
• Zona del litorale, lago, o zona intertidale, mare: quella marina è ricca di biodiversità perché è soggetta a continui cambiamenti dovuti alle maree;
• Zona bentonica.

Ecosistema

Ecosistema: insieme di comunità biotica che interagisce con la parte abiotica nel tempo. Non è definito dall’area, dalla sua grandezza.

Con le relazioni si crea una rete di rapporti di dipendenza e interdipendenza basati sulla disponibilità alimentare. Ogni popolazione può essere una riserva energetica per un’altra. Ad esempio il salmone è riserva per gli orsi, l’azoto nel salmone è utile per le piante → interdipendenza.

Ci sono interazioni intraspecifiche e interspecifiche.

Cambiamenti

Potenzialmente, in determinate condizioni, un ecosistema può cambiare molto, evolvere nel tempo. Un lago in alta montagna, ad esempio, potenzialmente potrebbe trasformarsi in un lago acquitrinoso. Ci sono, però, delle barriere che non permettono tale evoluzione e che rendono l’ecosistema stabile.

Quando un ecosistema è stabile ha raggiunto la sua massima capacità portante in termini eco sistemici. Le condizioni massime sono dettate dai fattori abiotici e dagli esseri che ci abitano. Se le barriere diventano meno rigide, allora l’ecosistema può cambiare.

È possibile una regressione? No! La direzione è unica, a meno che non ci siano cambiamenti catastrofici. La quantità di energia accumulata nell’ecosistema, infatti, non potrebbe essere eliminata.

L’evoluzione, quindi, non è sempre negativa!

Interazione fra organismi

Popolazione: insieme di individui di una stessa specie che vivono in un determinato luogo. Più popolazioni fanno una comunità.

Comunità: insieme di individui di specie diverse che convivono in un determinato habitat. La comunità e l’ambiente non vivente interagiscono costituendo un sistema ecologico o ecosistema.

La relazione svantaggiosa per entrambe le specie è la competizione, mentre quella vantaggiosa per entrambe è la simbiosi, anche chiamata cooperazione. Gli organismi cooperanti sono quelli più evoluti e riescono a trarre vantaggio gli uni dagli altri.

Competizione intraspecifica

Anche l’uomo è competitivo. È una relazione molto comune tra i vertebrati e spesso i maschi lottano per le femmine. All’interno delle popolazioni, queste competizioni permettono di costruire una gerarchia di dominanza, es. orche.

Alcune popolazioni come le api e le formiche non competono fra loro, ma cooperano per la sopravvivenza del macro organismo.

Competizione interspecifica

Lotta tra diverse popolazioni per lo sfruttamento delle risorse di un habitat. Non avviene solo tra gli animali, ma anche tra le piante, anche se è meno evidente.

La competizione è dannosa per entrambe le specie, perché spesso in una lotta si rischia di ferirsi entrambi o perché i benefici della popolazione vincente sono minori di quelli che ha investito in termini energetici per vincere, inoltre il problema può ripetersi, non si conclude in una sola volta. La soluzione sta nelle nicchie ecologiche, ossia il ruolo che ogni organismo gioca all’interno della comunità, gli organismi sfruttano la stessa risorsa in modi diversi.

Esclusione competitiva: due specie non possono occupare la stessa nicchia ecologia, perché entrerebbero in contrasto.

Ripartizione delle risorse: diminuisce la competizione per le risorse tra due specie. Si ha un salto evolutivo.

Normale e avviene con ciclicità. L’uomo sta andando verso questa fase, soprattutto nei paesi sviluppati, ma anche in quelli in via di sviluppo, ma non sente ancora gli effetti.

Predazione

Quando si parla di predazione si parla di uccisione e quindi di morte. Il predatore ha adattamenti per la cattura, come artigli, vista acuta, velocità. È tipica degli animali, anche insetti. I predatori traggono vantaggio e la preda è danneggiata, ma i predatori non sono “i cattivi”, come nelle favole, anzi, svolgono compiti importantissimi: evitano il sovraffollamento ed eliminano gli individui più deboli o malati.

Caratteristiche

Le caratteristiche di una popolazione sono:

• Distribuzione di una popolazione nell’area: aggregata, casuale, uniforme, localizzata in certi punti. A scuola si può creare un reticolo nel giardino e vedere quanti individui di una stessa specie ci sono nei diversi quadrati del reticolo e poi lavorare sugli estremi per studiarne la distribuzione;
• Densità: numero di individui/area. Come individuare un individuo? Alcune piante potrebbero essere difficili da dividere in individui, perché individui apparentemente diversi potrebbero essere solo uno;
• Grado di diversità: all’interno di una popolazione è molto importante, è fonte di ricchezza, evoluzione e miglioramento e aumenta la possibilità di sopravvivenza. Ad esempio se l’uomo viene attaccato da un virus ci sono diverse reazioni, se un frutteto viene attaccato da un patogeno muoiono tutte le piante. Quando si hanno individui cloni, se si parla di patrimonio genetico si possono prendere in considerazione come uno solo o come più individui, se si parla invece di densità.

Tasso di crescita: annuale, natalità e mortalità, o potenziale biotico. Quest’ultimo è la massima espansione possibile di una popolazione con risorse illimitate e un ambiente adatto alla riproduzione, che avviene in situazioni di equilibrio e senza stress. Nel tempo, la curva si appiattisce, perché raggiunge il massimo di capacità biologica, che rimane costante nel tempo.

La crescita può essere esponenziale, fase iniziale di latenza e poi crescita accelerata nel tempo, o logistica, fase di latenza minore, breve tratto esponenziale e decelerazione e mantenimento dell’equilibrio quando si raggiunge la capacità portante.

Le risorse che permettono l’espansione sono i componenti ambientali che sostengono la vita degli organismi. Per i vegetali sono la luce, CO2, sali minerali e cicli biogeochimici.

I fattori limitanti riguardano, invece, la disponibilità di nutrienti.

La linea blu indica i fattori densità-dipendenti: all’aumentare della popolazione aumenta il tasso di mor