Evoluzione - Documento per l`allievo
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Versione 2.0 – 22 settembre 2006 Avvertenza Il presente testo è da considerarsi come documento di lavoro. Vi invitiamo pertanto a voler segnalare eventuali errori e imprecisioni al seguente indirizzo [email protected] Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 1.Attività – pag.1 di 9 L'ORIGINE DELLE SPECIE VIVENTI: 2 IPOTESI A CONFRONTO Atelier Qual è l'origine della straordinaria varietà di esseri viventi che popolano la Terra? A prima vista sono possibili due risposte: 1. ipotesi della fissità delle specie - le varie forme di vita hanno avuto origine indipendentemente una dall'altra e non hanno subito cambiamenti nel corso del tempo (ossia sono sempre state così come oggi le vediamo), 2. ipotesi evolutiva - le diverse specie hanno avuto antenati comuni e derivano da essi per evoluzione (cioè hanno subito una serie di cambiamenti nel tempo). Vi sono indizi, fatti che sostengono l'una o l'altra ipotesi? A voi il compito di scoprirlo, lavorando a questo atelier. Postazioni: 1. Una visita al Grand Canyon eseguito? 2. Differenze graduali nei fossili eseguito? 3. Lo sviluppo embrionale eseguito? 4. Le strutture omologhe eseguito? 5. Gli organi vestigiali eseguito? 6. Struttura cellulare e basi chimiche della vita eseguito? Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 1.Attività – pag.2 di 9 Postazione 1 : UNA VISITA AL GRAND CANYON Durante le vacanze decidiamo di visitare il Grand Canyon, scendendo fino in fondo con una guida. Sul nostro diario di viaggio annotiamo quanto segue: "La guida ci dice che le prime rocce che si incontrano nella discesa hanno 200 milioni di anni. In esse abbiamo potuto osservare tracce fossili di rettili, impronte di foglie di felce e di ali di insetti. Sebbene li abbiamo cercati, non abbiamo però trovato alcun resto fossile di mammiferi o di uccelli. A metà della discesa si incontrano rocce di 400 milioni di anni d'età: qui non si sono più potuti trovare fossili di rettili: gli unici fossili di vertebrati che si possono rintracciare sono quelli di strani pesci corazzati. Dopo un'altra ora di discesa, troviamo rocce vecchie di 500 milioni di anni. Qui abbiamo eseguito minuziose ricerche, ma non c'era l'ombra di vertebrati fossili di alcun genere. Abbiamo trovato però i segni fossili di alcune conchiglie e di vermi. Infine, dopo essere scesi per una distanza verticale di 1600 m, siamo arrivati nella gola più bassa dove scorre il Colorado, dove le rocce hanno un'età stimata a ben 2 miliardi di anni. Qui non abbiamo potuto vedere fossili. La guida ci dice però che altrove, in rocce di questa età, si sono trovate tracce fossili di minuscoli organismi unicellulari." ⇒ Aiutaci a completare lo schizzo sotto, mettendo al posto giusto i fossili osservati. FOSSILI: ETÀ DELLE ROCCE (ANNI) .......................................... 200 mio. ← .......................................... 400 mio. ← .......................................... 500 mio. ← .......................................... 2 miliardi ← ⇒ Osserva l’età e la disposizione delle rocce: cosa noti? ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ⇒ Perché è così? (NB: il cartellone che trovi in questa postazione ti darà qualche suggerimento) ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ⇒ Cosa puoi dire riguardo agli organismi elencati e al periodo della loro comparsa sulla Terra? I rettili esistono da almeno ... ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 1.Attività – pag.3 di 9 Postazione 2 : DIFFERENZE GRADUALI NEI FOSSILI Facendo accurate scelte tra i fossili e riordinandoli per età, si possono a volte individuare delle differenze graduali, in sequenza, entro un certo gruppo di esseri viventi. Uno degli esempi più famosi è quello relativo agli animali simili al cavallo. ⇒ Prova a ricostruire la sequenza storica, abbinando alle date il giusto animale e le giuste ossa. ANIMALE OSSA Oggi 13 milioni di anni fa 25 milioni di anni fa 36 milioni di anni fa 50 milioni di anni fa ⇒ In base all'ordine che hai stabilito, quali sequenze ti sembra di riconoscere? Le dimensioni .................................................................................................................................. Le dita .............................................................................................................................................. ⇒ Questa serie ordinata di differenze sostiene: □ l’ipotesi della fissità delle specie □ l’ipotesi evolutiva Motivo:............................................................................................................................................... Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 1.Attività – pag.4 di 9 Postazione 3 : LO SVILUPPO EMBRIONALE In questa postazione ti viene richiesto di confrontare lo sviluppo embrionale di 6 animali, compreso quello dell‘uomo. Hai a disposizione 18 figure in ordine sparso, ognuna rappresentante uno stadio dello sviluppo embrionale di uno di questi animali. Un’altra serie di immagini illustra le forme definitive degli stessi. ⇒ Prova a ricostruire, a partire da questo materiale, lo sviluppo embrionale di ognuno di essi. Un piccolo aiuto forse ti farà comodo: gli stadi per giungere alla forma definitiva sono tre e ciascuno è contrassegnato dallo stesso colore. Figura no. Figura no. Figura no. Figura no. Figura no. Figura no. pesce anfibio rettile uccello mammifero mammifero (uomo) 1° STADIO colore: . . . . . . 2° STADIO colore: . . . . . . 3° STADIO colore: . . . . . . FORMA DEFINITIVA Controlla se il risultato è corretto usando la scheda del docente. ⇒ Dove hai trovato le maggiori difficoltà nel compiere l’esercizio? Perché? ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ⇒ Quanto hai evidenziato secondo te sostiene: □ l’ipotesi della fissità delle specie □ l’ipotesi evolutiva Motivo:............................................................................................................................................ ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 1.Attività – pag.5 di 9 Postazione 4 : LE STRUTTURE OMOLOGHE a) Consideriamo gli organismi sotto. Essi hanno estremità molto diverse gli uni dagli altri: b) Ora osserva la struttura ossea dei diversi arti anteriori: ⇒ C’è qualche somiglianza che ti colpisce, tra le diverse strutture ossee? ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ⇒Colora di giallo le ossa che ricordano l’omero, di rosso quelle che ricordano il radio e l’ulna, di blu quelle che ricordano le falangi. Al termine ricopia dalla scheda del docente il nome che gli studiosi hanno dato alle diverse ossa. ⇒ Quanto evidenziato sostiene: □ l’ipotesi della fissità delle specie □ l’ipotesi evolutiva Motivo: ........................................................................................................................................... Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 1.Attività – pag.6 di 9 Postazione 5 : GLI ORGANI VESTIGIALI Muscoli auricolari muscolo auricolare anteriore muscolo auricolare superiore L’immagine mostra i muscoli della testa di un uomo. Osserva in particolare i muscoli localizzati attorno all’orecchio, detti muscoli auricolari. Essi permettono ad alcuni di compiere piccoli movimenti delle orecchie. muscolo auricolare posteriore ⇒ Che utilità hanno gli eventuali piccoli movimenti delle orecchie per l’uomo? ................................................................................................................................................................ ⇒ Fai un esempio di un animale che possiede muscoli per muovere le orecchie più funzionali. Che utilità ha per questo animale il movimento delle orecchie? ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ⇒ Secondo te c’è una spiegazione per la presenza dei muscoli auricolari nell’uomo? ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ Muscoli erettori dei peli L’immagine accanto mostra un particolare della pelle umana. Ogni pelo è provvisto di un muscolo erettore (o muscolo orripilatore). Se si ha freddo o si è sottoposti a un violento stato emotivo (per es. paura) questi muscoli si contraggono e modificano la posizione del pelo (orripilazione): il risultato è la cosiddetta pelle d'oca. ⇒ Secondo te che utilità ha l’orripilazione per l’uomo? ................................................................................................................................................................ ⇒ Secondo te c’è una spiegazione per la presenza dei muscoli orripilatori nell’uomo? ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ (NB: se non riesci a trovare una risposta, chiedi suggerimenti al docente) Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 1.Attività – pag.7 di 9 Postazione 6 : STRUTTURA CELLULARE E BASI CHIMICHE DELLA VITA Al mondo vi è una moltitudine di organismi estremamente diversi gli uni dagli altri: si pensi solo all'enorme differenza tra piante, animali (vertebrati e invertebrati), funghi e i vari unicellulari... In questa postazione trovi delle schede con la descrizione di alcune caratteristiche di organismi appartenenti a gruppi molto diversi. ⇒ Leggi le schede e confrontale: che cosa osservi? ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ⇒ Elenca alcune delle caratteristiche comuni: ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ⇒ Quanto evidenziato secondo te sostiene: □ l’ipotesi della fissità delle specie □ l’ipotesi evolutiva Motivo:............................................................................................................................................ ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 1.Attività – pag.8 di 9 Postazione 7 : (Per chi ha terminato) Leggi il seguente testo (liberamente tratto da: Luria S.E., Gould S.J., Singer S., "Una visione della vita – Introduzione alla biologia", Zanichelli) e poi rispondi alla domanda sotto. L'evoluzione degli esseri viventi, ossia il cambiamento degli organismi nel corso delle generazioni, è oggi considerata un fatto assodato, supportato da numerose prove*. Si tratta di una nozione altrettanto affidabile di qualsiasi altro fatto scientifico. Se volessimo metterla in dubbio, allora potremmo anche dubitare del fatto che la Terra ruoti attorno al Sole o che l'acqua sia formata da idrogeno e ossigeno. Tuttavia vi è chi contesta la validità dell'evoluzione, sostenendo che è solo una «teoria» e per giunta una teoria errata. Ma una simile affermazione nasce dalla confusione tra fatti e teorie nella scienza. Si deve tenere presente che le teorie sono idee che tentano di spiegare perché e in che modo nel mondo determinati fatti si verificano ed interagiscono. Facciamo un esempio. La mela cade al suolo: questo è un fatto. La teoria della gravitazione di Newton tenta di spiegare perché ciò accade. La teoria della relatività di Einstein fornisce una spiegazione migliore. Gli scienziati ragionano continuamente sulle teorie e talvolta le modificano completamente; malgrado ciò il fatto resta (le mele continuano a cadere). Allo stesso modo, l'evoluzione della vita è un fatto e le teorie dell’evoluzione tentano di spiegare come ciò sia accaduto. La teoria della selezione naturale di Darwin sembra spiegare in modo soddisfacente gran parte dei cambiamenti evolutivi; tuttavia essa e altre teorie rimangono argomento di un acceso dibattito. Ma ciò non vuol dire che l'evoluzione sia una fantasticheria. ⇒ *Il testo dice che esistono delle prove che indicano che gli organismi viventi si sono evoluti da predecessori comuni, ma non spiega quali sono queste prove. Ora che hai svolto l’atelier, sapresti elencarne alcune? ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 1.Attività – pag.9 di 9 L'ORIGINE DELLE SPECIE VIVENTI Conclusioni dell’atelier Le specie che popolano la Terra sono stabili, fisse nel tempo oppure si modificano (evolvono), dando luogo a specie diverse? La nostra esperienza ci dice che dai gatti nascono gatti, dai ciliegi nascono ciliegi ecc.: essa sembra dunque sostenere la fissità delle specie nel tempo. Inoltre molti esseri viventi della Terra (sia quelli attuali sia quelli esistiti in tempi lontani) sono così diversi tra loro da fare pensare che non siano imparentati. Tuttavia, da un’analisi più attenta, emergono moltissimi fatti che sostengono l’evoluzione delle specie da antenati comuni. Quali sono queste prove? La prova principale è costituita dal fatto che i fossili contenuti negli strati rocciosi più recenti (solitamente i più superficiali) assomigliano di più alle piante e agli animali di oggi che non i fossili contenuti negli strati più antichi (più profondi). Ciò suggerisce immediatamente l'idea di una trasformazione graduale degli organismi (evoluzione). -> vedi postazioni 1 e 2. Inoltre negli organismi moderni osserviamo delle caratteristiche curiose, delle "stranezze", che hanno un senso, sono comprensibili solo se vengono considerate come tracce della storia evolutiva degli organismi stessi. Per esempio: - Gli embrioni di animali appartenenti a gruppi molto diversi sono sorprendentemente simili. Possiamo dare un senso a queste somiglianze immaginando che questi animali derivino dagli stessi antichissimi antenati. -> vedi postazione 3. - La struttura di diversi organismi con stili di vita diversi presenta a volte sorprendenti somiglianze: per es. l’ala di un uccello, la pinna di un delfino, il braccio di un uomo, pur avendo funzioni e aspetto diversi, sono tutti costituiti con ossa simili. La struttura comune è spiegabile come il riflesso della discendenza di tutti questi animali da un antenato che possedeva queste ossa. -> vedi postazione 4. - Molte specie possiedono organi apparentemente non funzionali, spesso di dimensioni ridotte o mancanti di parti essenziali (per es. muscoli auricolari e muscoli orripilatori nell’uomo). La presenza di questi organi rudimentali trova una spiegazione se si ammette che essi sono residui (vestigia) di organi ben sviluppati in lontani antenati, che si sono ridotti in seguito all'adattamento a uno stile di vita che non ne richiedeva più la funzione (→ ricordo dell'evoluzione). -> vedi postazione 5. - Le basi chimiche della vita, tra cui il DNA, determinate proteine, il codice genetico sono sostanzialmente simili in tutti i viventi. È facile supporre che ciò rifletta la derivazione di tutti gli esseri viventi dagli stessi antenati. -> vedi postazione 6. Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 1.Attività – materiale per postazione 1 UNA VISITA AL GRAND CANYON Il Grand Canyon, negli Stati Uniti, è la spaccatura più profonda che esista nella superficie terrestre. Qui, il fiume Colorado si è scavato una via attraverso delle rocce disposte in strati orizzontali di vario colore, dal rosso, al bruno, al giallo, al rosa. Si tratta per lo più di strati di arenaria o di calcare, derivati dalla “cementificazione” di sedimenti depositatisi sul fondo di mari poco profondi, che un tempo ricoprivano questa parte del continente nordamericano. Il Grand Canyon è lungo 260 km, è profondo tra 1400 e 1700 m ed è largo da 10 a 20 km. Vicino alla confluenza con la Toroweap il Grand Canyon è una gola stretta. In primo piano, una ripida parete incide le arenarie rosse dell'Esplanade. Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 1.Attività – materiale per postazione 1 La riva sud vista a metà altezza, dal sentiero che conduce a Yaki Point, sul fondo del canyon. Il versante sud si presenta come uno spaccato di rocce sedimentarie disposte secondo una stratificazione orizzontale. Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 1.Attività – materiale per postazione 2 Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 1.Attività – materiale per postazione 3 MATERIALE PER POSTAZIONE 3 - Nota per il docente: Stampare gli embrioni delle tre fasi di sviluppo in tre colori diversi, numerarli a caso, plastificare e ritagliare i singoli embrioni. Alla postazione verrà messa una busta con le 18 tesserine colorate ottenute e la striscia con i 6 organismi sviluppati. Si mette inoltre a disposizione una scheda con le fasi di sviluppo nell’ordine giusto, per autocorrezione. Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 1.Attività – materiale per postazione 4 Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 1.Attività – materiale per postazione 5 SUGGERIMENTO PER POSTAZIONE 5: L’ORRIPILAZIONE Perché l’uomo possiede i muscoli per l’orripilazione, che non sembrano avere una grande utilità? Forse ti può essere utile sapere che l’orripilazione avviene anche negli animali con la pelliccia, per i quali è un fenomeno importante per fornire una protezione dell'animale dalla temperatura esterna: infatti il sollevamento dei peli aumenta lo strato d'aria isolante racchiuso nella pelliccia. Inoltre l’orripilazione, aumentando le dimensioni apparenti dell'animale, può essere un deterrente contro l’attacco da parte di eventuali predatori o di conspecifici aggressivi. FFSSS ...! La scarsa peluria che ricopre il corpo umano non può dare questi vantaggi, tuttavia per la presenza dei muscoli orripilatori si può trovare una spiegazione plausibile .... Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 1.Attività – materiale per postazione 6 MATERIALE PER POSTAZIONE 6 - Nota per il docente: Nelle pagine seguenti c’è il materiale necessario per fabbricare 8 schedine formato A6 (fronte: immagine di un organismo – retro: caratteristiche) Fiorrancino IN QUESTO ORGANISMO...... IN QUESTO ORGANISMO...... • come unità fondamentale troviamo: la cellula • come unità fondamentale troviamo: la cellula • La struttura cellulare comprende : • La struttura cellulare comprende : il nucleo, la membrana cellulare, il citoplasma (che contiene organelli quali mitocondri, ribosomi, reticolo endoplasmatico, ecc.) • la sostanza che conserva le informazioni genetiche è: il nucleo, la membrana cellulare, il citoplasma (che contiene organelli quali mitocondri, ribosomi, reticolo endoplasmatico, ecc.) • DNA, localizzato nella cromatina, che si trovano nel nucleo la sostanza che conserva le informazioni genetiche è: DNA, localizzato nella cromatina, che si trovano nel nucleo • diverse proteine cellulari: sono molto simili a quelle dell’uomo • diverse proteine cellulari: sono molto simili a quelle dell’uomo • il codice genetico usato dalle cellule per "leggere” i geni: • il codice genetico usato dalle cellule per "leggere” i geni: è praticamente uguale a quello usato dalle cellule dell’uomo è praticamente uguale a quello usato dalle cellule dell’uomo IN QUESTO ORGANISMO...... IN QUESTO ORGANISMO...... • come unità fondamentale troviamo: la cellula • come unità fondamentale troviamo: la cellula • La struttura cellulare comprende : • La struttura cellulare comprende : il nucleo, la membrana cellulare, il citoplasma (che contiene organelli quali mitocondri, ribosomi, reticolo endoplasmatico, ecc.) • la sostanza che conserva le informazioni genetiche è: il nucleo, la membrana cellulare, il citoplasma (che contiene organelli quali mitocondri, ribosomi, reticolo endoplasmatico, ecc.) • DNA, localizzato nella cromatina, che si trovano nel nucleo la sostanza che conserva le informazioni genetiche è: DNA, localizzato nella cromatina, che si trovano nel nucleo • diverse proteine cellulari: sono molto simili a quelle dell’uomo • diverse proteine cellulari: sono molto simili a quelle dell’uomo • il codice genetico usato dalle cellule per "leggere” i geni: • il codice genetico usato dalle cellule per "leggere” i geni: è praticamente uguale a quello usato dalle cellule dell’uomo è praticamente uguale a quello usato dalle cellule dell’uomo Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 2.Attività, variante (a) – pag.1 di 2 CLASSIFICAZIONE ED EVOLUZIONE DEGLI ORGANISMI Gioco di simulazione Premessa Da sempre l'uomo cerca di ordinare gli organismi viventi in uno schema di classificazione. La scienza che se ne occupa è la sistematica o tassonomia. Prima che si diffondessero le idee sull’evoluzione, gli scienziati ritenevano la classificazione semplicemente un mezzo per catalogare le diverse forme di vita e molti vi vedevano un riflesso del pensiero divino. Questa visione è cambiata drasticamente con l’affermarsi dell’evoluzionismo. Il compito della sistematica è oggi quello di cercare di ordinare gli esseri viventi secondo la storia della loro evoluzione. Scopo della simulazione: Avete a disposizione un gruppo di organismi immaginari chiamati Caminalcules. Si tratta di 12 specie "viventi" e 53 specie "fossili" (il numero tra parentesi è l'età in milioni di anni). Dovete classificare questi organismi, trovando il grado di parentela tra le diverse specie e ricostruendone l’evoluzione, in base all'età, alle somiglianze e alle differenze. Procedimento: • Usate il foglio di carta A3 con le 20 linee orizzontali che avete ricevuto. Ogni linea indica un intervallo di un milione di anni: quella in cima indica il presente (0 anni). • Iniziando con i "fossili" più vecchi, ordinare i Caminalcules secondo la loro evoluzione. La figura sotto mostra come iniziare: Avvertimenti: a) Le diramazioni devono coinvolgere solo due linee alla volta: in questo modo non in questo modo b) Alcune forme «viventi» si possono trovare anche tra le specie «fossili». c) Alcuni reperti «fossili» possono mancare. Allo stesso modo alcune specie si sono estinte senza lasciare discendenti. d) I Caminalcules sono stati numerati a caso; i numeri non danno nessun indizio sulle fasi evolutive. Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 2.Attività, variante (a) – pag.2 di 2 Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 2.Attività, variante (b) – pag.1 di 3 STORIA DELLA VITA SULLA TERRA Gli strati di roccia che formano la crosta terrestre contengono molte informazioni sul passato: sono come un libro molto voluminoso che narra la storia della Terra. Questa storia è stata divisa dai geologi in grandi capitoli chiamati ere geologiche, che a loro volta sono state suddivise in periodi. • ERA PRECAMBRIANA: È l'era più antica e più lunga: ha inizio con l’indurimento della crosta terrestre primitiva, dopo la nascita della Terra avvenuta ca. 4.6 miliardi di anni fa. All’inizio non c’è vita, ma ben presto nei mari compaiono i primi organismi unicellulari (le tracce di vita più antiche hanno più di 3.5 miliardi di anni). Grazie ad essi nell’atmosfera primitiva comincia ad accumularsi una sostanza nuova: l’ossigeno. Verso la fine dell’era, compaiono anche semplici organismi pluricellulari acquatici. • ERA PALEOZOICA o PRIMARIA: Va da circa 570 milioni di anni fa fino a 225 milioni di anni fa ed è divisa in 6 periodi (Cambriano, Ordoviciano, Siluriano, Devoniano, Carbonifero e Permiano). È un’era caratterizzata da un clima caldo e umido. Dopo il grande sviluppo delle alghe comparvero le piante terrestri: prima i muschi, poi le grandi felci, dalle quali ebbero origine i grandi giacimenti di carbone del mondo (periodo carbonifero). Per quanto riguarda gli animali, all’inizio dell’era comparvero tutti i principali tipi di invertebrati, prima acquatici, poi terrestri. A metà dell’era comparvero i primi pesci, poi i primi anfibi e ancora dopo, i primi rettili. • ERA MESOZOICA o SECONDARIA: Da 225 a 65 milioni di anni fa. È stata divisa in 3 periodi (Triassico, Giurassico e Cretaceo). In quest’era il clima è complessivamente caldo e secco. Tra le piante, si diffondono le conifere, che formano estese foreste. Le prime piante con i fiori compaiono solo nel Giurassico. Quest’era coincide anche con lo sviluppo e il dominio dei grandi rettili. I dinosauri (il cui nome significa “terribili lucertole”) furono i più giganteschi animali che popolarono la Terra. Contemporaneamente in tutti i mari si sviluppano dei celebri molluschi: le ammoniti, fatte a spirale come una molla di orologio. Esse si diffondono largamente per estinguersi completamente verso la fine del mesozoico, proprio come i dinosauri. Nel Giurassico fanno la loro comparsa i primi uccelli e i primi mammiferi. Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 2.Attività, variante (b) – pag.2 di 3 E' un'era di grande importanza nella storia naturale della Svizzera italiana: ad essa appartengono le rocce sedimentarie (= quelle che si formano sul fondo del mare) del Luganese e Mendrisiotto. Fossili comuni di queste rocce sono per es. le alghe, i coralli, i molluschi (tra cui le ammoniti) e i ricci di mare. • ERA CENOZOICA (TERZIARIO e QUATERNARIO): È divisa in due periodi, a volte considerati ere separate: il Terziario e il Quaternario. Il Terziario si estende da 65 milioni a circa 2 milioni di anni fa. In clima è più freddo che in precedenza. Si assiste a una grande espansione dei mammiferi e degli uccelli. Il Quaternario, iniziato ca. 2 milioni di anni fa, si protrae fino a oggi ed è caratterizzato dalla comparsa dell'uomo. È anche il periodo delle grandi calotte di ghiaccio che hanno coperto l'Europa settentrionale, le Alpi e le zone circostanti. Le glaciazioni sono 5, di cui l'ultima terminò circa 10'000 anni fa. I ghiacci modellarono le valli alpine, scavando le conche oggi occupate per es. dal Ceresio e dal Lago Maggiore. Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 2.Attività, variante (b) – pag.3 di 3 LA LINEA DEL TEMPO Basandoti sulla scheda precedente, suddividi la linea del tempo nelle diverse ere (NB: 10 milioni di anni = 4 mm). Attribuisci ad ogni era un colore diverso e completa lo schema indicando i periodi e i fatti significativi di ogni era. ERE: oggi 570 mio. anni fa PERIODI: FATTI IMPORTANTI CHE CARATTERIZZANO LE VARIE ERE: Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 2.Attività, variante (c) – pag.1 di 5 Esercizi di riflessione sul tema “Gli organismi e il loro ambiente di vita” Esercizio 1: a) Pensate a una rana, un orso bianco, un pesce, una scimmia, un cammello. Fate una lista dei bisogni che devono soddisfare per potere sopravvivere. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------b) Avete a disposizione 5 ambienti. Il deserto, il mare, la foresta tropicale, il polo Nord e il bosco in prossimità di uno stagno. In quali di questi mettereste gli animali sopraccitati? Animale Rana Orso bianco Pesce Scimmia Cammello Ambiente Con che criterio avete fatto l’abbinamento animale-ambiente? Spiegate in dettaglio la vostra scelta. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Potrebbero essere possibili altri abbinamenti? A quali condizioni? Perché? ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Ci sono abbinamenti impossibili? Quali e perché? ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Che conclusioni potete trarre dalle riflessione fatte sopra? ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Esiste un animale che potrebbere vivere ovunque? Quale? In che modo riesce a farlo? ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 2.Attività, variante (c) – pag.2 di 5 Esercizio 2: Guardate attentamente la figura che rappresenta una colonia di pinguini. Riflettete sulla domanda seguente: quali fattori potrebbero limitare la crescita della popolazione di questi pinguini? ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Secondo voi riusciranno a sopravvivere tutti? Perché? ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Chi secondo voi avrà più probabilità di sopravvivere? Perché? --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 2.Attività, variante (c) – pag.3 di 5 Esercizio 3: Guarda attentamente la figura sottostante: La figura rappresenta in modo schematico la distribuzione della vegetazione sulla Terra in relazione alla latitudine e all’altitudine. Che cosa puoi notare? ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------A cosa potrebbero essere dovuti questi cambiamenti di vegetazione? ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Sapresti fare un esempio di due ambienti i cui tipi di vegetazione siano totalmente diversi fra loro? ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Fai un esempio di un animale che potrebbe vivere in uno degli ambienti descritti. Potrebbe vivere anche nell’altro? Perché? --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 2.Attività, variante (c) – pag.4 di 5 Esercizio 4: Guarda la cartina appesa alla lavagna. Essa rappresenta la Svizzera di 20'000 anni fa. Ci sono delle differenze rispetto al paesaggio attuale? Quali? ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Pensi che gli esseri viventi che 20'000 anni fa popolavano la Svizzera avessero le stesse caratteristiche di quelli di oggi? Perché? ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Che conclusioni puoi trarre da queste riflessioni? ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Secondo te è possibile che il paesaggio attuale cambi ancora? Se cambiasse il paesaggio quale credi sarà la reazione degli esseri viventi che lo abitano? ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 2.Attività, variante (c) – pag.5 di 5 NOTE PER IL DOCENTE: ESERCIZIO 2: Spunti di riflessione da dare ai ragazzi in difficoltà. Lo spazio potrebbe essere un fattore limitante? In che modo? Lo è di più per gli animali o per le piante? Perché? La quantità di cibo disponibile potrebbe influire? Spazio e cibo disponibile sono correlati? In che modo? La predazione? Le popolazioni sono controllate dai predatori? In che modo? Potreste fare un esempio di predatore dei pinguini? Il predatore è a sua volta limitato dai pinguini? In che modo? La temperatura potrebbe essere un fattore limitante? In che modo? Questi pinguini potrebbero vivere nel deserto? Perché? La competizione intraspecifica (è spesso in relazione con la disponibilità di spazio)? La competizione interspecifica? ESERCIZIO 3: La temperatura ambientale ha un’importanza fondamentale per la distribuzione degli organismi. In linea di massima la temperatura varia con l’altitudine e la latitudine, e, precisamente, diminuisce man mano che ci si sposta dal livello del mare verso l’alto e dall’equatore verso i poli. Le differenze di temperatura insieme ad altri fattori quali il vento e l’umidità hanno una grande influenza sulla distribuzione delle diverse forme di vita. Un aumento di altitudine determina una successione simile a quella dovuta ad un aumento di latitudine. La temperatura è poi in relazione con le migrazioni di animali. ESERCIZIO 4: Per questo esercizio si può utilizzare la cartina a pag. 13 dell’Atlante mondiale svizzero - ed. 1994, relativa alla glaciazione nell’area alpina. Negli ultimi due milioni di anni numerose glaciazioni si sono susseguite, intervallate da periodi relativamente brevi di caldo. La temperatura media globale era mediamente 7/8 °C inferiore rispetto ai livelli attuali, ma con importanti differenze fra l’Equatore (-1/-2 °C rispetto ad oggi), le zone tropicali (-4/-5 °C) e le zone boreali (-12/-14 °C, con punte anche notevolmente inferiori nelle zone allora coperte dai ghiacci). Le cause di queste fluttuazioni termiche sono oggetto di dibattito, ma la teoria che ottiene maggior consenso è quella astronomica. Ventunomila anni fa la Terra si trovava nel cuore dell'ultima glaciazione (Würm). Quaranta milioni di chilometri quadrati della superficie terrestre, pari a circa il 25% dell’estensione continentale, erano ricoperti dai ghiacciai. L'Europa era dominata dal blocco glaciale scandinavo che, grazie anche al basso livello dei mari, giungeva fino all'attuale Gran Bretagna. In prossimità della Scandinavia il ghiaccio raggiungeva lo spessore massimo di circa 3.000 metri e si assottigliava verso est arrivando fino al mare di Barents e alla penisola di Kara, mentre più a sud, nelle principali vallate alpine lo spessore del ghiaccio era di circa 1800 metri. La presenza di tali imponenti calotte glaciali aveva un enorme impatto nelle configurazioni climatiche dell’epoca. Anche la circolazione oceanica era sconvolta rispetto ai canoni attuali. La presenza di ghiacci marini ad una latitudine così meridionale indica una temperatura marina molto bassa e una traiettoria della Corrente del Golfo con radicali differenze. Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 3.Attività – pag.1 di 1 PREDE E PREDATORI Gioco di simulazione dei meccanismi della selezione naturale I quadratini di carta verde, blu e gialla rappresentano tre tipi di insetti che hanno colonizzato da poco il prato a disposizione per questo esercizio. Uno di voi è un merlo affamato che cerca tra l‘erba insetti da mangiare. Il predatore cerca di catturare quanti più insetti possibile in 30 secondi (non importa il colore, basta mangiare!). Un compagno prende il tempo. IMPORTANTE: PROCEDERE DELICATAMENTE, SENZA DANNEGGIARE IL PRATO! PRENDERE UNA SOLA PREDA PER VOLTA (NON A MANCIATE!) Al termine, contare gli insetti catturati, suddividendoli per colore, e annotare i dati nella tabella. Ripetere l'esercizio, scambiandosi i ruoli. Tabella dei risultati Merlo A Merlo B Merlo C Merlo D Merlo E TOTALE (risultato di tutti i merli) No. insetti catturati di colore GIALLO No. insetti catturati di colore VERDE No. insetti catturati di colore BLU No. insetti catturati in TOTALE 1) Che colore hanno gli insetti catturati in maggior numero? …………………………………. 2) Che colore hanno gli insetti catturati in minor numero? ……………………………………. 3) Che cosa succederà con il passare del tempo agli insetti che vivono in questo prato e perché? Spiega bene, facendo riferimento alla selezione naturale. ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… 4) La comparsa del colore verde negli insetti è dovuta alla selezione naturale oppure no? ………………………………………………………………………………………………… Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 4.Attività, esempio 1 – pag.1 di 1 ANALISI DI UNA SITUAZIONE REALE La betulla e la farfalla Biston betularia La Biston betularia è una farfalla notturna che vive sulle betulle; la popolazione è composta di individui chiari e individui scuri. Il materiale a disposizione intende illustrare un fenomeno realmente osservato in Inghilterra nel secolo scorso. Leggi bene le domande e rispondi: 1) Osserva la corteccia delle betulle, prima e dopo la rivoluzione industriale: che differenza c’è? A cosa potrebbe essere dovuto questo cambiamento? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 2) Conta gli individui chiari e gli individui scuri di Biston betularia prima e dopo la rivoluzione industriale: cosa osservi? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Disegno: 3) A cosa potrebbe essere dovuto questo fatto? [NB: si sa che il colore della farfalla è una caratteristica ereditaria!] ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 4.Attività, esempio 2 – pag.1 di 2 ESERCIZIO Dei ricercatori hanno recentemente analizzato la conformazione della conchiglia di una lumaca (Littorina obtusata) di mare del Nord America. Agli inizi del 1900 il guscio era fine e contenente molti avvolgimenti, mentre nel 1982 nella stessa regione le lumache avevano un guscio con uno spessore maggiore ma con un minor numero di avvolgimenti (vedasi figura 1). Guscio di una lumaca trovato nel 1871. Notare il guscio fine ma con molti avvolgimenti. Guscio di una lumaca trovato nel 1982. Notare il guscio robusto ma con pochi avvolgimenti. Si sa che prima del 1900 queste zone non erano ancora state colonizzate da un granchio della specie Carcinus maenas. Per verificare una possibile relazione tra la presenza del granchio e la morfologia del guscio della lumaca, i ricercatori eseguirono la seguente esperienza: due popolazione di lumache, una dal guscio fine e con molti avvolgimenti e l’altra dal guscio spesso e con pochi avvolgimenti, furono trapiantate in tre distinte zone che differivano nell’abbondanza di Carcinus maenas. La regione di Gleason Point aveva un’alta popolazione del granchio; la regione di Sipp Bay una popolazione numericamente intermedia, mentre la regione di Timber Cove non ospitava il granchio. Fu poi determinata la percentuale di lumache delle due popolazioni che sopravvivevano nelle tre zone. I grafici sono riportati sotto. Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) 4.Attività, esempio 2 – pag.2 di 2 Grafici rappresentanti la percentuale (in verticale) di lumache che sopravvivono nelle varie zone dopo 6, 9 e 16 giorni. Popolazione di lumache dal guscio robusto e con pochi avvolgimenti, { popolazione di lumache dal guscio fine e con molti avvolgimenti. 1. Quale popolazione di lumache sopravvive meglio nella regione di Gleason Point? ………………………………………………………………………………………………………… 2. Quale popolazione di lumache sopravvive meglio nella regione di Sipp Bay? ………………………………………………………………………………………………………… 3. Quale popolazione di lumache sopravvive meglio nella regione di Timber Cove? ………………………………………………………………………………………………………… 4. Quale conclusione può essere tratta riguardo al tipo di popolazione di lumache che sopravvive e la presenza di granchi nelle varie zone? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 5. Quale tipo di lumaca viveva originariamente nei mari del Nord America? ………………………………………………………………………………………………………… 6. Quale tipo di lumaca vive ora nei mari del Nord America? ………………………………………………………………………………………………………… 7. Da dove si è originata la lumaca oggi vivente? ………………………………………………………………………………………………………… 8. Quale meccanismo ha portato al cambiamento di popolazione di lumache oggi presenti nei mari del Nord America? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) Attività “X” – pag.1 di 3 LA SELEZIONE ARTIFICIALE Allevando animali e coltivando piante per millenni, l'uomo è riuscito ad ottenere varietà di animali e vegetali con le caratteristiche genetiche più adatte ai propri scopi. Come? Attraverso la selezione artificiale. Per capire di che si tratta, leggi la seguente storia e cerca poi di completare la definizione in basso. 1. Nella fattoria di Seth Wright, nel New England, nacque nel 1791 uno strano montone: aveva zampe corte e storte. (probabilmente è avvenuta una ............................ .............................................................................) 3. Così Seth decise di far accoppiare il montone. E in effetti, tra i piccoli nati, ve ne erano anche due con zampe corte e storte. 2. Ciò indusse Seth a riflettere: se quella caratteristica delle zampe era ereditaria e fosse riuscito ad ottenere un intero gregge con zampe corte, allora non sarebbero più state necessarie quelle staccionate così alte attorno alla fattoria, con risparmio sulle spese di recinzione. 4. Incrociando assieme queste pecore a zampe corte, alla fine Seth ne ottenne un'intero gregge: la cosiddetta razza Ancon. LA SELEZIONE ARTIFICIALE consiste nel ................................................................................ .............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................. Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) Attività “X” – pag.2 di 3 Esercizio: selezione naturale e selezione artificiale a confronto Che cos’hanno in comune e cos’hanno di profondamente diverso i due tipi di selezione? Partendo da due esempi concreti, analizza e confronta le caratteristiche di selezione artificiale e naturale . Esempio di selezione naturale: ....................................................................................................... SCHEMA SELEZIONE NATURALE chi la fa? ........................... scopi? .................................... situazione iniziale situazione finale Esempio di selezione artificiale: ........................................................................................................ SCHEMA SELEZIONE ARTIFICIALE chi la fa? ........................... scopi? .................................... situazione iniziale situazione finale Dal confronto tra i due tipi di selezione emerge che: .............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................. Proposta di percorso didattico sull’evoluzione – allegati (v.10.9.06) Attività “X” – pag.3 di 3 NOTA PER IL DOCENTE Suggerimenti ai ragazzi in difficoltà: Basta disegnare un solo individuo o bisogna disegnarne tanti? Perché? nei 2 casi: - a cosa è dovuta la varietà iniziale? - Chi / che cosa fa la selezione? - Quali sono gli scopi? Ci sono scopi in entrambi i casi? - Quali sono i risultati? Dovrebbe emergere che, in entrambi i casi, la varietà nella popolazione è essenziale perché la selezione possa agire; al contrario della selez. artificiale, la selez. naturale non persegue alcuno scopo e, del tutto automaticamente, il risultato è un adattamento all’ambiente. -> Secondo la teoria della selezione naturale, l’evoluzione va alla cieca, senza alcun progetto.
