ECOLOGIA L'ecologia è la disciplina che studia la biosfera, la porzione della Terra in cui è presente la vita e le cui caratteristiche sono determinate dall'interazione degli organismi tra loro e con l’ambiente circostante. ECOSISTEMA Una porzione di biosfera delimitata naturalmente costituisce un ecosistema. Ogni ecosistema è costituito da una comunità di viventi detta biocenosi e dall'ambiente fisico circostante detto biotopo . FATTORI ABIOTICI I fattori abiotici sono i componenti di un ecosistema che non hanno vita quindi la luce, la temperatura, l'acqua, la pressione ,il suolo. In poche parole l'ambiente circostante tranne animali e piante. FATTORI BIOTICI Gli organismi di un ecosistema e i loro reciproci rapporti costituiscono i fattori biotici LA LUCE La luce è indispensabile per la sopravvivenza degli esseri viventi. L’energia luminosa del sole viene catturata ed utilizzata dagli organismi autotrofi fotosintetici per la trasformazione della sostanza inorganica in sostanza organica. La reazione chimica che permette di immagazzinare l'energia luminosa solare è la fotosintesi clorofilliana, che avviene nelle parti verdi delle piante acquatiche e terrestri , microscopiche come le alghe unicellulari o enormi come la sequoia. In questo modo si ottengono i tre tipi fondamentali di composti organici: carboidrati , grassi e proteine. FOTOSINTESI CLOROFILLIANA La fotosintesi clorofilliana avviene nei cloroplasti delle cellule vegetali. E' un processo in base al quale anidride carbonica e acqua vengono combinate per produrre zuccheri ed amidi. Perché questa sintesi possa avvenire, occorre dell'energia che viene fornita dalla luce del Sole. Le piante utilizzano queste sostanze e vari composti di azoto anche per produrre proteine. In questo modo, le piante sono in grado di fabbricare da sé le sostanze di cui hanno bisogno, mentre gli animali, per ottenerle, devono cibarsi di piante o di altri animali. ATTIVITÀ: FOTOSINTESI CLOROFILLIANA Per mostrare la produzione di ossigeno durante la fotosintesi, si può utilizzare una pianta acquatica. Immergete la pianta in un boccale d'acqua, copritela con un imbuto trasparente e sopra l'imbuto montate una provetta. Fate in modo che all'inizio non vi siano bolle d'aria. Esponete la pianta al sole e dopo qualche tempo vedrete delle bollicine di ossigeno radunarsi nella provetta per formare una bolla più grande. ADATTAMENTI DELLE PIANTE ALLA LUCE Le piante eliofile ,cioe quelle che necessitano di un'illuminazione intensa,hanno foglie più piccole e spesse e le cellule che contengono i cloroplasti sono disposte su più strati. Le piante sciafile che vivono in ambienti con poca luce hanno foglie più larghe e sottili e le cellule con cloroplasti sono disposte in un unico strato. LA TEMPERATURA Sulla superficie terrestre la temperatura diminuisce gradualmente dall’equatore ai poli e man mano che aumenta l’altezza sul livello del mare. Gli esseri viventi sono dotati di particolari adattamenti per resistere al freddo o al caldo eccessivi. ADATTAMENTI ALLA TEMPERATURA Le piante delle zone temperate ,durante la stagione fredda ,perdono le foglie,riducendo così la dispersione del calore e la perdita di acqua. Le piante che vivono in zone molto calde dispongono le foglie in posizione inclinata per esporre ai raggi solari una superficie minore. ADATTAMENTI DEGLI ANIMALI ALLA TEMPERATURA Omeotermi o animali a sangue caldo sono quelli in grado di mantenere costante la propria temperatura corporea che, risulta indipendente da quella dell'ambiente fisico circostante. Ad esempio gli Uccelli ed i Mammiferi. Eterotermi o a sangue freddo sono quegli animali come i Rettili , la cui temperatura dipende strettamente da quella esterna e devono necessariamente passare diverse ore al sole per poterla regolare. Negli animali gli adattamenti riguardano sia la struttura del corpo sia il comportamento. Gli animali dei climi freddi hanno forma più massiccia e pelliccia più folta e lunga rispetto a quelli dei climi caldi, infatti le maggiori dimensioni corporee favoriscono la conservazione del calore. Le appendici corporee , orecchie , zampe e coda si presentano più grandi negli animali che vivono nelle regioni più calde ,queste caratteristiche consentono una maggiore dispersione del calore. Migrazione e letargo sono particolari tipi di adattamento comportamentale ai cambiamenti stagionali di temperatura. L’ACQUA L'acqua in natura è tra i principali costituenti degli ecosistemi ed è alla base di tutte le forme di vita conosciute. ADATTAMENTI DELLE PIANTE PER RIDURRE LE PERDITE DI ACQUA Le piante xerofite che vivono in ambienti aridi hanno le foglie trasformate in spine per ridurre al minimo la traspirazione o hanno radici molto lunghe per raggiungere l’acqua presente a maggiore profondità o accumulano l’acqua in particolari tessuti detti acquiferi. Le piante igrofile che vivono in ambienti umidi hanno foglie molto grandi per favorire la traspirazione. Le conifere sempreverdi hanno le fogli trasformate in aghi per limitare fortemente la traspirazione. ADATTAMENTI DEGLI ANIMALI PER RIDURRE LE PERDITE D’ ACQUA Gli animali che vivono in ambienti a clima caldo e secco hanno il corpo ricoperto di squame per evitare l’eccessiva perdita di acqua Altri adattamenti per ridurre le perdite di acqua sono l’impermeabilizzazione del rivestimento esterno degli insetti o l’eliminazione di urina molto concentrata in alcuni rettili e nel dromedario LA PRESSIONE Tutti gli organismi viventi sono sottoposti alla pressione atmosferica a cui si aggiunge la pressione dell’acqua se vivono in ambiente acquatico. Gli animali che vivono a grandi profondità hanno una superficie corporea molto estesa rispetto al loro volume per poter meglio sopportare il peso dell’acqua sovrastante. IL SUOLO Anche il suolo condiziona la vita degli organismi. Le principali proprietà fisiche del terreno sono la tessitura e la porosità. Nei terreni compatti e argillosi l’aria circola con difficoltà inoltre le radici delle piante faticano a svilupparsi e gli animali scavatori come la talpa non possono svolgere le loro abituali funzioni . I terreni friabili (sabbia e ghiaia)contengono invece molta aria ma sono poveri di acqua . Importante per le piante è pure la composizione chimica del terreno, cioè la presenza di sostanze come il calcare, la silice e l’azoto) e il grado di acidità (pH). L’ortica vive bene nei terreni ricchi di azoto, l’ulivo predilige i terreni calcarei , il castagno i terreni ricchi di silice. SUOLO OSSERVAZIONE: 1. Sintetica 2. Analitica Scuola primaria Scuola secondaria di primo grado Scuola secondaria di secondo grado ATTIVITÀ Con una vanga, scavate una buca quadrata di mezzo metro di lato e profonda circa 40 cm in un’aiuola oppure nel giardino della scuola . Descrivere le componenti non viventi del suolo e tutte le forme di vita che s’incontrano: radici, lombrichi, lumache, centopiedi, ragni, grilli, etc. Per completare la descrizione dell'ecosistema del suolo, cercare informazioni sul ruolo di ciascuno di questi organismi e le relazioni con le altre forme di vita di questo ambiente. ATTIVITÀ: ALLEVAMENTO DI LOMBRICHI L'allevamento di lombrichi è un'attività interessante per i ragazzi di una scuola elementare e media. Realizzare un simile allevamento è molto facile. Mescolare un cumulo di terra con erba tagliata e residui vegetali di cucina, possibilmente sminuzzati. I lombrichi mostrano di gradire in modo particolare la frutta. Questo allevamento non ha bisogno di particolari cure, salvo quella di mantenere la terra sempre umida, innaffiandola almeno ogni due giorni in mancanza di piogge. Ogni una o due settimane, rimescolare il cumulo aggiungendo altri scarti vegetali. Scuola Primaria Osservazione e percezione : Colore Odore Consistenza Presenza di viventi Confronto tra campioni: - analogie - differenze Attività Laboratoriali : • Separazione manuale delle parti viventi e non viventi del suolo • Osservazione del suolo allo stereomicroscopio Scuola secondaria di primo grado ATTIVITÀ LABORATORIALI Osservazione e percezione : Tessitura del suolo Umidità del suolo Acidità del suolo Presenza di vegetali e mesofauna Separazione degli strati mediante sedimentazione in acqua : • Osservazione di mesofauna e vegetali presenti nel suolo con l’uso dello stereomicroscopio • Rilevamento dell’umidità • Rilevamento della presenza di aria • Misurazione del pH • Confronto tra campioni SEPARAZIONE DEI COMPONENTI DEL SUOLO CON LA SEDIMENTAZIONE Materiali: -cilindro graduato o contenitore graduato - 100 cm3 di terreno - bacchettina o cucchiaio - acqua - becher graduato Procedura : -misura 100 cm3 di terreno in un becher graduato, comprimendolo bene. Versa nel cilindro graduato 100 cm3 di acqua Versa nell’ acqua il terreno. Mescola per bene aiutandoti con la bacchettina Lascia a riposo per un po’ di tempo Osserva: Dopo qualche ora sul fondo del cilindro si osservano degli strati sovrapposti con granuli di dimensione diversa che dal basso verso l’alto sono ghiaia, sabbia , limo,argilla e humus ESPERIMENTO:: IL SUOLO CONTIENE ACQUA ESPERIMENTO OCCORRENTE: OCCORRENTE: una provetta provetta;; una bilancia bilancia;; un campione di terreno ; un becco bunsen bunsen.. PROCEDURA: PROCEDURA: Pesa il campione di terreno ,puliscilo da eventuali scorie e annotane il valore .Introducilo in una provetta e riscaldalo sulla fiamma di un becco bunsen bunsen..Se osservi bene potrai notare che sulle pareti della provetta si sono formate delle gocce d’acqua . Questo ci fa capire che nel terreno era presente dell’acqua ,che con il calore fornito è evaporata . Poi si è condensata sulle pareti della provetta . Se adesso provi nuovamente a pesare il terreno scoprirai che il valore sarà inferiore a quello iniziale iniziale.. Questo ci fa capire che l’acqua esistente nel terreno è evaporata.. evaporata ESPERIMENTO: IL SUOLO CONTIENE ARIA OCCORRENTE : Campione di suolo (100ml); 2 Becher ; Acqua( 100ml.). PROCEDURA : Versa la terra in un becher , aggiungi una stessa quantità d’ acqua nello stesso recipiente osservando che il volume ottenuto è inferiore a 200ml cioè alla somma dei due volumi iniziali. Avrai notato che nell’ acqua si sono formate delle bollicine. Ciò dimostra che nel suolo c’era aria il cui spazio è stato occupato dall’acqua quindi il volume complessivo risulta ovviamente minore della somma dei due volumi iniziali. SCUOLA SECONDARIA DI II° GRADO •Umidità • Densità • Granulometria • Capacità di scambio • Nutrienti • Parametri statistici ( media e variabilità) Attività laboratoriali •Ricerca in rete delle metodologie ufficiali previste per l’analisi del suolo. • Costruzione degli strumenti di laboratorio e dei reattivi ( filtri con carta ) . • Uso di software ( foglio elettronico ) per l’ elaborazione dei parametri caratteristici ( media e variabilità ) e per la realizzazione di grafici. • Studio della correlazione tra i dati rilevati. CAMPIONI BOTANICI Attività laboratoriali Scuola Primaria Aspetto, colore e forma delle singole piante Distinzione tra specie legnose, arbustive ed erbacee mediante percezione visiva e tattile Osservazione delle parti della pianta e individuazione delle funzioni Estrazione della clorofilla Classificazione foglie Differenza tra l’aspetto della pagina inferiore e superiore della foglia COME FANNO LE RADICI AD ASSORBIRE L’ ACQUA MATERIALI: 2 vaschette di vetro una patata di grandezza media zucchero acqua PROCEDURA Sbuccia la patata e dividila in due parti. Scava in ciascuna delle due parti una cavità . Riempi la cavità di una delle mezze patate con lo zucchero e ponila nella vaschetta A. Versa nella vaschetta 2 o 3cm di acqua. Osserva dopo alcuni minuti. Riempi di acqua la cavità della seconda mezza patata e versa una soluzione concentrata di zucchero (ottenuta sciogliendo molto zucchero in poca acqua), nella vaschetta B. Osserva dopo alcuni minuti. CONCLUSIONE L’ acqua si dirige sempre da una soluzione meno concentrata verso una più concentrata, passando attraverso la membrana delle cellule della patata. La stessa cosa avviene nei peli radicali. QUESTO FENOMENO PRENDE IL NOME DI OSMOSI LA FUNZIONE DEL FUSTO OCCORRENTE: Sedano Bicchiere d’ acqua Inchiostro rosso Coltello PROCEDURA Taglia un gambo di sedano. Aggiungi qualche goccia di inchiostro del bicchiere. Immergi il gambo nell’ acqua colorata. dopo due o tre ore osserva ed esegui delle sezioni trasversali con il coltello. CONCLUSIONE Il colore rosso dell’ inchiostro si è diffuso fino alle foglie; ciò prova che l’ acqua è salita attraverso il fusto. STUDIAMO LE FOGLIE… OSSERVAZIONE MACROSCOPICA DELLE FOGLIE Attraverso l’osservazione macroscopica, sia ad occhio nudo che con la lente di ingrandimento, si focalizza l’attenzione in particolare sui margini e sulla lamina lamina.. Quindi con l’aiuto di uno schema riassuntivo, si procede alla classificazione delle foglie raccolte raccolte.. ATTIVITÀ LABORATORIALI Scuola Primaria PERCHE’ LE FOGLIE SONO VERDI ? Le foglie hanno generalmente un colore verde verde.. A cosa è dovuto tale colore? Per scoprirlo facciamo questo ESPERIMENTO MATERIALE OCCORENTE : foglie verdi di spinaci alcool acqua due barattoli pentolino fornello PROCEDIMENTO Sistemare nei due barattoli alcune foglie di spinaci sminuzzate.. sminuzzate Contrassegnare i due barattoli con le lettere A e B. Aggiungere acqua nel barattolo A, mentre nel barattolo B versare alcool alcool.. Disporre i due barattoli nel pentolino, contenente acqua bollente Attendere per alcuni minuti ed osservare cosa succede.. succede COSA SI PUO’ OSSERVARE? Ø L’alcool del barattolo B è diventato……………………, mentre le foglie……… Ø Invece nel barattolo A l’acqua è …………………………... CONCLUSIONI: CONCLUSIONI: Il liquido prelevato dal barattolo A lascia sulla carta da filtro una macchia chiara LA CLOROFILLA contenuta nei cloroplasti della foglia non si scioglie in acqua Il liquido che invece viene prelevato dal barattolo B lascia sulla carta da filtro una macchia verde LE PIANTE RESPIRANO ? Per scoprire se le piante respirano facciamo il seguente ESPERIMENTO: COSA SERVE Una piantina verde Un barattolo con il coperchio Un foglio di carta nera. 1. 2. 3. 4. PROCEDIMENTO Chiudere la piantina nel barattolo Coprire il barattolo con il foglio nero, in modo che non passi la luce. Attendere un giorno. Poi … Togliere la carta e, sollevando il meno possibile il coperchio del barattolo, introdurre un fiammifero acceso. OSSERVAZIONI E CONCLUSIONI COSA SUCCEDE ? Il fiammifero ……………………………………………. CERCHIAMO DI SPIEGARE PERCHE’ Lo sai che una sostanza per bruciare ha bisogno di ossigeno? Se il fiammifero si spegne vuol dire che nel barattolo non c’è più ………………………………. Perché? Chi ha consumato l’ossigeno che era dentro il barattolo? …………………………………………….. Ciò significa che la pianta ha utilizzato l’ossigeno per ……………………………………….. Per scoprire alcune funzioni delle foglie facciamo i seguenti esperimenti : ESPERIMENTO COSA SERVE Piantina con foglie ampie e sottili ( primula o viola ) Due sacchetti di plastica Elastici PROCEDIMENTO 1. Innaffiare la pianta. 2. Mettere il vaso dentro un sacchetto di plastica, fissandolo con l’ elastico alla base del fusto. 3. Coprire con l’ altro sacchetto la piantina, chiudendo il sacchetto in basso con l’elastico. 4. Attendere qualche ora. POI OSSERVARE… Che cosa si può notare all’ interno del sacchetto che copre piantina ? ………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………….. la CONCLUSIONI Le piante attraverso le foglie emettono …………………………., eliminando così cos’ acqua in eccesso : questo fenomeno si chiama TRASPIRAZIONE RAPPRESENTA L’ESPERIMENTO ATTIVITÀ LABORATORIALI Scuola Secondaria di I °grado Osservazione al microscopio di sezioni di radice, fusto e foglia.. foglia Distinzione tra specie legnose, arbustive ed erbacee mediante percezione visiva e tattile tattile.. Riconoscimento delle specie vegetali con l’aiuto di un esperto o di un testo testo.. Osservazione di foglie modificate e, attraverso domande stimolo, individuazione del loro adattamento Differenza tra l’aspetto della pagina inferiore e superiore della foglia OSSERVAZIONE MICROSCOPICA DELLA FOGLIA MATERIALE OCCORRENTE - Vari tipi di foglie raccolte durante - Microscopio - Vetrini - Bisturi Procedimento Tagliare con il bisturi una sezione di foglia e disporla su un vetrino . Aggiungere alcune gocce di acqua e/o alcol Osservare al microscopio OCCORRENTE Metro Elementi naturali di una zona scelta nel percorso percorso.. PROCEDIMENTO Individuare, durante il percorso, una zona strategica in cui il sole, non essendo in posizione perpendicolare su un albero, possa proiettare l’ ombra dell’ albero sul suolo suolo.. Scegliere quindi un punto di riferimento (sasso, roccia, pianta ) in cui finisce l’ombra dell’albero individuato individuato.. Misurare l’altezza di un ragazzo prescelto e la sua ombra ombra.. A questo punto insieme ai ragazzi si imposta una semplice proporzione in cui l’incognita viene rappresentata dalla misura dell’ altezza dell’ albero albero.. Per calcolare il termine incognito basta moltiplicare la lunghezza dell’ombra dell’albero per la misura dell’ altezza del ragazzo e dividere poi il risultato ottenuto per la misura della lunghezza dell’ombra del ragazzo ragazzo.. Si ottiene così la misura dell’ altezza dell’ albero prescelto. Esempio: 2,55 m = misura della lunghezza dell’ombra del ragazzo sul suolo suolo.. 1,30 m = misura dell’altezza del ragazzo ragazzo.. 5,70 m = misura della lunghezza dell’ombra dell’albero sul suolo suolo.. Ed ora è possibile scrivere una proporzione: 1,30 : 2,55 = X : 5,70 X = 5,70 1,30 : 2,55 X = 2,90 m Quindi l’altezza dell’albero considerato è di 2,90 m. ATTIVITÀ LABORATORIALI Scuola Secondaria di II °grado STUDIO DELLA VEGETAZIONE E DELLA FLORA CLASSIFICAZIONE DELLE SPECIE CON L’AIUTO DI UN ESPERTO O CON CHIAVI DICOTOMICHE E IMMAGINI ALLESTIMENTO DELL’ERBARIO CON SCHEDE DI APPROFONDIMENTO OSSERVAZIONE MICROSCOPICA DI PREPARATI VEGETALI STUDIO DELLA VEGETAZIONE Osservazione : - Sintetica - Analitica Valutazione della copertura , della altezza media della vegetazione e della composizione floristica. Raccolta di campioni vegetali in diverse aree di osservazione e loro classificazione in laboratorio Confronto delle aree osservate Tecniche per studiare la vegetazione IL METODO DEL TRANSETTO MATERIALI : corda paletta PROCEDURA : Si fa un segno su una corda ogni 10 10,, 50 o 100 cm, a seconda della densità della vegetazione vegetazione.. Si lega la corda tra due paletti paletti.. Partendo da una estremità del transetto , si annota il nome delle piante che si incontrano via via sulla corda corda.. Se l’ambiente non è omogeneo si ripete il transetto due o più volte in altri punti dell’ area, mantenendo i paletti sempre paralleli.. paralleli IL METODO DEL QUADRATO MATERIALI : • quattro asticelle • vegetazione PROCEDURA Si costruisce un quadrato di legno con quattro asticelle di 25,50 o 100 cm , a seconda della densità della vegetazione ; Si getta il quadrato in una direzione casuale , senza orientarlo in maniera volontaria ( buttandolo, per esempio , dietro le spalle) ; Si registra il nome delle piante all’ interno del quadrato e si annota il numero di individui di ogni specie. Si fanno dieci passi e si ripetono sia il lancio sia la registrazione dei dati ; il tutto alcune volte. Con opportuni metodi di analisi , i dati raccolti con questo tipo di campionamento possono essere usati per studi sull’ abbondanza delle varie specie in una certa area . COSA SERVE COSA FARE INIZIO Un paio di forbici Fogli di carta di giornale Raccogli una bella foglia Mettila tra le pagine di giornale Schiaccia con libri pesanti Una pressa formata da libri molto pesanti Aspetta alcuni giorni E’ secca? Fogli di carta bianca No Sì Fissa essiccatosu sufogli Fissaililcampione campione essiccato Un foglio bianco bianchi Colla, etichette, buste trasperenti Una guida per il riconoscimento dell’albero a cui appartiene ogni foglia Riporta su un’etichetta il nome dell’albero a cui la foglia appartiene Inserisci il foglio in una busta trasparente da conservare in un raccoglitore FINE RAPPORTI TRA ORGANISMI In un ecosistema ogni essere vivente stabilisce con gli altri organismi rapporti di rivalità o di alleanza indispensabili per sopravvivere e per garantirsi una discendenza: • • • • la predazione il mimetismo la simbiosi il parassitismo HABITAT E NICCHIA ECOLOGICA L'habitat indica il luogo fisico, la nicchia ecologica indica il ruolo della specie all'interno dell'ecosistema, ossia il suo modo di vivere e le risorse che utilizza. I trampolieri che vivono nelle acque salmastre riescono a trovare il cibo in zone diverse, suddividendosi il territorio in base alla lunghezza delle zampe. CATENA ALIMENTARE La catena alimentare è il percorso che la materia compie nell'ecosistema. Parte delle sostanze chimiche inorganiche presenti nel terreno (cioè acqua e sali minerali)e nell'aria (anidride carbonica), vengono trasformate in sostanze organiche, che costituiscono prima di tutto i tessuti degli organismi vegetali, le piante , che sono il primo anello della catena alimentare, e vengono definite produttori. I consumatori primari, cioè gli erbivori (insetti ed animali superiori) se ne nutrono, e sfruttano l'energia chimica immagazzinata nelle sostanze organiche prodotte dai produttori. A loro volta questi consumatori primari sono preda dei consumatori secondari e terziari cioè dei carnivori, predatori. Quando produttori e consumatori muoiono e non vengono divorati, i decompositori (batteri, funghi) trasformano le sostanze organiche in elementi e composti inorganici che concimeranno il terreno ed entreranno di nuovo nel ciclo. Catena alimentare dello stagno Decompositori Produttori Consumatori Produttori (alghe canne) Decompositori (batteri, funghi) FIUME Consumatori I° ordine (pesci erbivori) Consumatori III° ordine (gabbiani) Consumatori II° ordine (trote) Nel mare i produttori sono rappresentati da piante acquatiche come le posidonie o dalle alghe,i pesci erbivori sono i consumatori primari e i pesci carnivori sono i consumatori secondari,batteri e funghi rappresentano i decompositori decompositori.. POSIDONIE PRODUTTORI DECOMPOSITORI MARINI PESCI CONSUMATORI