Prova nazionale biennio 2009 finale

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in collaborazione con
Anisn
in occasione del 150° anniversario della Casa Editrice
OLIMPIADI DELLE SCIENZE NATURALI 2009 – FASE NAZIONALE (BIENNIO)
La prova è costituita da 6 parti, da pagina 1 a pagina 7, per un totale di 30 domande.
PARTE PRIMA – Ore 10.00: Lezione di biologia - Ironie evolutive e sorprese ecologiche
Questa mattina non si va in laboratorio o sul campo ma si legge un brano sulla diffusione della malaria e dell’anemia
falciforme in alcuni paesi africani. La sua lettura offre spunti per riflettere su alcuni concetti fondamentali di biologia.
Dopo aver letto attentamente il brano introduttivo scrivi la risposta a ciascuna delle 6 domanda che seguono nel foglio
risposte allegato.
“In alcuni paesi africani la malaria infetta un gran numero di individui. Gli abitanti di questi
villaggi sono afflitti da tempo anche da un’altra grave malattia, l’anemia falciforme. Essa è ereditaria ed è
caratterizzata dalla presenza di una forma anormale di emoglobina, l’emoglobina S, le cui molecole
alterano la forma discoidale degli eritrociti conferendo loro una forma a mezzaluna. Gli eritrociti di forma
anomala tendono a ostruire i vasi sanguigni più piccoli e la risposta del corpo è quella di distruggerli,
producendo una penuria di eritrociti, cioè anemia. Sebbene l’anemia falciforme sia quasi letale, si è visto
che circa il 40% degli abitanti di questi villaggi, pur soffrendo di una forma blanda di anemia, conduce
un’esistenza normale e difficilmente contrae la malaria, al contrario degli abitanti non anemici, più
suscettibili alla malattia. Gli eritrociti degli individui affetti dalla forma blanda di anemia contengono solo una
piccola quantità di emoglobina S e mostrano solo una leggera alterazione della loro forma che non provoca grossi
problemi.
Per uccidere le zanzare che diffondono la malaria si è deciso di irrorare i villaggi con la dieldrina,
un insetticida clorurato come il DDT. Il programma ha avuto successo e la paurosa malattia è stata
virtualmente eliminata. Gli abitanti applaudiscono a questi eventi, ma cose inaspettate, tuttavia,
incominciate a accadere.
La dieldrina aveva ucciso anche altri insetti, incluse le mosche e gli scarafaggi che abitavano le
case. In conseguenza di ciò le piccole lucertole, che vivevano anch’esse nelle case, dopo essersi cibate degli
insetti contaminati dalla dieldrina, incominciano a morire. Dopo poco, dopo essersi nutriti delle lucertole,
incominciano a morire anche i gatti. A questo punto, senza più gatti, i ratti aumentano di numero e invadono
i villaggi. La popolazione è così ora minacciata dalla peste, una malattia trasmessa dalle pulci dei ratti, e
per cercare di controllare i ratti, si introducono nei villaggi dei gatti sani.
Poi i tetti di legno delle case dei villaggi incominciano a crollare a causa del proliferare di un gran
numero di bruchi in grado di scavare gallerie al loro interno. La dieldrina aveva infatti ucciso le vespe e gli
altri insetti che si cibano di quel tipo di bruchi mentre non era risultata nociva per gli stessi bruchi.
1.Dalla lettura del brano quale delle affermazioni che seguono esprime compiutamente il senso delle sorprese
ecologiche:
a) L’azione dell’uomo sugli ecosistemi può avere diversi effetti anche collaterali, molti dei quali non si possono
predire.
b) L’azione dell’uomo non può avere sulla natura effetti di vario tipo.
c) L’azione dell’uomo semplifica necessariamente gli ecosistemi eliminando alcuni predatori.
d) L’azione dell’uomo degrada sempre gli habitat.
e) L’azione dell’uomo sugli ecosistemi può avere diversi effetti anche collaterali, tutti facilmente prevedibili.
2. Quale di questi non è un effetto inatteso dell’irrorazione dei villaggi con la dieldrina?
a) La morte delle mosche, degli scarafaggi, delle lucertole, dei gatti, delle vespe e di altri insetti.
b) La diffusione della peste.
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c) La morte degli insetti che trasmettono la malaria.
d) La sopravvivenza di alcuni bruchi che sfuggono alla dieldrina.
e) Il crollo dei tetti delle case del villaggio.
3. Avanza un’ipotesi plausibile che spieghi l’alta percentuale, circa il 40% degli abitanti, che è affetta dalla forma di
anemia blanda, nonostante l’anemia falciforme sia una malattia letale (max 2 righe).
(scrivi la risposta nell’apposito spazio del foglio risposte)
4. La maggiore diffusione dell’anemia falciforme nelle zone malariche è il risultato della selezione naturale, uno dai
capisaldi della teoria dell’evoluzione di Darwin. L’evoluzione avviene:
a) A livello delle popolazioni.
b) A livello dei singoli individui.
c) A livello delle specie.
d) Grazie ai caratteri acquisiti, come la resistenza alla malaria, che vengono ereditati.
e) Grazie ai caratteri acquisiti, come la resistenza alla dieldrina, che vengono ereditati.
5. Se due individui affetti dalla forma blanda di anemia falciforme si sposano i loro figli saranno:
a) Tutti affetti dalla forma blanda di anemia.
b) Tutti affetti dalla forma letale di anemia.
c) Il 50% affetto dalla forma blanda di anemia e il 50% affetto dalla forma letale di anemia..
d) Il 25% affetto dalla forma blanda anemia, il 50% affetto dalla forma letale di anemia e il 25% sano.
e ) Il 25% affetto dalla forma letale di anemia, il 50% affetto dalla forma blanda di anemia e il 25% sano.
6. Quale delle seguenti caratteristiche dei sistemi viventi è più facilmente deducibile dalla lettura del brano?
a) La diversità e la capacità dei sistemi viventi di evolvere nel tempo.
b) La capacità di adattamento.
c) I limiti che caratterizzano i sistemi viventi in quanto sistemi complessi .
d) L’importanza della riproduzione sessuale al fine di assicurare variabilità all’interno di una popolazione.
e) L’interdipendenza delle diverse popolazioni tra loro.
PARTE SECONDA - Il sistema nervoso
I nostri sensi sono la nostra finestra sul mondo e il nostro sistema nervoso è il portale della nostra interazione con il
mondo delle cose e quello delle persone, comprese noi stessi. Le 5 domande che seguono riguardano proprio il sistema
nervoso. Scrivi la risposta a ciascuna domanda nel foglio risposte allegato.
7. In classe si è terminato lo studio del sistema nervoso e si discute su quale possa essere il modello più coerente per la
sua struttura e la sua funzione. Quale modello tra quelli sotto elencati ti sembra il più appropriato:
a) Una rete elettrica continua.
b) Un insieme frazionato di tante unità discrete ma senza una interconnettività diffusa.
c) Una macchina elettrica che distribuisce ed incanala gli impulsi in una sola direzione.
d) Una macchina elettrica che distribuisce e incanala gli impulsi in tutte le direzioni.
e) Una rete con tanti nodi in corrispondenza dei quali gli impulsi possono propagarsi in una sola direzione.
8. Quale delle seguenti caratteriste dei neuroni è errata?
a) I neuroni comunicano tra di loro tramite processi elettrochimici.
b) Rispetto alle altre cellule dell’organismo i neuroni contengono meno RNA condensato sul reticolo
endoplasmatico.
c) I neuroni hanno estensioni specializzate che si chiamano dendriti e assoni.
d) La connessione fra neuroni avviene grazie a strutture specializzate chiamate sinapsi.
e) Le sinapsi contengono speciali sostanze chimiche.
9. Quale delle seguenti caratteriste degli assoni è errata?
a) Trasmettono gli impulsi dal corpo cellulare alla periferia.
b) Generalmente ne è presente uno solo per cellula.
c) Possono essere rivestiti da una guaina di mielina.
d) Si ramificano lontano dal corpo cellulare.
e) Hanno generalmente uno spessore minore di quello dei dendriti.
10. Quale delle seguenti caratteriste dei dendriti è errata?
a) Trasmettono gli impulsi nervosi al corpo cellulare.
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b)
c)
d)
e)
Generalmente ne sono presenti molti per cellula.
Possono essere rivestititi da una guaina mielinica.
Si ramificano vicino al corpo cellulare.
Sono più corti rispetto agli assoni.
11. Quale di questi aspetti, tutti relativi alla conduzione nervosa, è errato?
a) La membrana plasmatica del neurone è polarizzata poiché esiste una piccola differenza di potenziale tra la sua
superficie interna e la sua superficie esterna.
b) In una fibra nervosa non stimolata l’esterno è elettricamente positivo, l’interno è elettricamente negativo.
c) Il potenziale d’azione è costituito da un’onda di depolarizzazione che si propaga lungo la fibra nervosa e
trasmette l’impulso nervoso.
d) A stimoli più intensi corrispondono potenziali d’azione più veloci e più ampi.
e) Nel corso dell’evoluzione gli invertebrati sono riusciti a realizzare una trasmissione più veloce aumentando il
diametro delle loro fibre nervose.
PARTE TERZA - Una passeggiata in un paesaggio carsico
Le 5 domande seguenti riguardano il carsismo, uno degli aspetti più interessanti del nostro paesaggio. Esse sono
introdotte da un breve testo al quale potrai fare riferimento per fornire le risposte. Scrivi la risposta a ciascuna
domanda nel foglio risposte allegato.
Le acque dilavanti penetrando nel sottosuolo possono svolgere un’intensa azione solvente, un fenomeno che è
caratteristico del carsismo. Esso generalmente si verifica in rocce molto solubili, come quelle costituite da carbonato di
calcio, un sale molto poco solubile in acqua. L’acqua, infatti, contiene sempre disciolta una certa quantità di anidride
carbonica che, reagendo con il carbonato di calcio, lo trasforma in bicarbonato di calcio, un sale molto solubile che
viene così asportato.
12. Quale delle seguenti rocce non è caratteristica del paesaggio carsico: (vale doppio per le IESO)
a) Calcare
b) Gesso
c) Dolomia
d) Salgemma
e) Basalto
13. Quale delle seguenti morfologie non è caratteristica del paesaggio carsico: (vale doppio per le IESO)
a) Presenza in superficie di conche di varie dimensioni con voragini che danno accesso a piccole grotte.
b) Presenza in superficie di profonde incisioni con fianchi ripidi.
c) Presenza di una rete idrografica superficiale permanente.
d) Presenza nel sottosuolo di grotte, gallerie e pozzi.
e) Presenza in alcuni luoghi di cavità in cui il calcare invece di essere sciolto si deposita.
14. Quale di questi fattori è il motore che genera il processo carsico? (vale doppio per le IESO)
a) Il clima.
b) Il processo magmatico.
c) Il ciclo idrogeologico.
d) La composizione chimica delle rocce.
e) Le proprietà chimico-fisiche delle rocce.
15. Le doline rappresentano una delle morfologie più diffuse nel paesaggio carsico. Una dolina può essersi formata:
(vale doppio per le IESO)
a) Per la dissoluzione accelerata in corrispondenza delle fessurazioni presenti nelle rocce.
b) Per le forti escursioni termiche.
c) Per un repentino movimento sismico di rocce molto antiche del Mesozoico.
d) Per la disgregazione della superficie rocciosa calcarea in seguito a ripetuti disboscamenti.
e) Per l’azione biochimica sulle rocce calcaree dovuta alle radici delle piante e all’attività dei batteri del suolo.
16. Quale delle seguenti morfologie non appartiene al processo carsico? (vale doppio per le IESO)
a) Foiba
b) Campi carreggiati
c) Marmitta dei giganti
d) Concrezioni di travertino
e) Inghiottitoio
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PARTE QUARTA – I terremoti
Le 5 domande seguenti riguardano alcuni aspetti del fenomeno sismico.. Esse sono introdotte da un breve testo e da
una cartina ai quali dovrai fare riferimento per fornire le risposte. Scrivi la risposta a ciascuna domanda nel foglio
risposte allegato
Nel sito della protezione civile al link del rischio sismico si trova la seguente cartina. In essa la linea nera indica il
confine tra la placca africana e la placca euro-asiatica mentre le frecce indicano, a secondo dei casi, movimenti
compressivi o distensivi
17. Osserva attentamente la carta. Quale delle seguenti affermazioni è errata? (vale doppio per le IESO)
a) Lungo le zone di confine tra le due placche possono avvenire sollecitazioni caratterizzate da movimenti sia
distensivi sia compressivi.
b) La sismicità dell’Italia è legata alla sua particolare posizione geografica.
c) Lungo tutta la catena appenninica, dall’Emilia Romagna all’Appennino Calabro, si possono verificare
terremoti con meccanismi simili.
d) Lungo le Alpi la sismicità si concentra in particolare nella zona orientale.
e) Il meccanismo del terremoto che ha recentemente colpito L’Aquila è a carattere compressivo.
18. Considera le seguenti caratteristiche delle onde:
 Si propagano come le onde sonore.
 Non causano variazione di volume al loro passaggio.
 Al loro passaggio le rocce si comprimono e si dilatano alternativamente.
 Viaggiano attraverso i solidi ma vengono assorbite dai liquidi.
 Non riescono ad attraversare la parte esterna del nucleo terrestre.
Indica nella tabella presente sul foglio risposte quali di esse sono possedute dalle onde P e quali dalle onde S. (vale
doppio per le IESO)
(scrivi la risposta nell’apposito spazio del foglio risposte)
19. Quale delle seguenti affermazioni relative al rischio sismico non è corretta: (vale doppio per le IESO)
a) Nonostante si conoscano alcuni segni premonitori che possono preannunciare il verificarsi di un terremoto, il
momento preciso in cui esso avverrà non è prevedibile.
b) Sulla base dei terremoti che si sono già verificati in un’area nel passato, possono essere costruite carte che
indicano le aree caratterizzate da una maggiore probabilità che si verifichino dei terremoti.
c) Il rischio sismico è dato dal prodotto della probabilità che si verifichi un forte terremoto per la stima dei danni
che esso potrà produrre in quell’area.
d) Non esistono misure in grado di attenuare gli effetti degli eventi sismici.
e) Per esprimere l’intensità di un terremoto si adopera una scala diversa da quella adoperata per esprimere la
magnitudo.
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20. Dalla lettura del seguente diagramma
“distanza percorsa dalle onde-tempo di
tragitto” delle onde P, S e L si possono
dedurre diverse riflessioni. Quale delle
seguenti è errata? (vale doppio per le
IESO)
a) I tempi di tragitto delle onde P e S
aumentano con la distanza delle
stazioni dall’epicentro.
b) Le onde P sono più veloci delle
onde S e delle onde L .
c) L’intervallo S-P aumenta con la
distanza
delle
stazioni
dall’epicentro.
d) Dalla differenza tra il tempo di
arrivo della prima onda P e quello
della prima onda S, misurata sul
sismogramma di una delle stazioni,
si può ricavare l’esatta posizione
dell’epicentro.
e) Il tempo di tragitto delle onde P
nella stazione C è di circa 12
minuti.
21. Viene svolta in classe un’esercitazione sui comportamenti più idonei da attuare durante il verificarsi di un terremoto.
Vengono considerati i seguenti posti:
 Parete portante
 Finestra
 Angolo dell’aula
 Porte a vetri
 Architravi
 Libreria
Indica nella tabella presente sul foglio risposte quali sono quelli più sicuri e quelli pericolosi? (vale doppio per le
IESO)
(scrivi la risposta nell’apposito spazio del foglio risposte)
PARTE QUINTA - L’espansione dei fondi oceanici
Le 3 domande seguenti riguardano uno degli aspetti centrali del modello della tettonica delle placche: l’espansione dei
fondi oceanici, un fenomeno in grado di spiegare ciò che A. Wegener definì “deriva dei continenti”. Scrivi la risposta a
ciascuna domanda nel foglio risposte allegato.
22. Quale di queste osservazioni, tutte relative alle dorsali medio-oceaniche, non è corretta: (vale doppio per le IESO)
a) Sono situate al centro nel bacino dell’Oceano Atlantico e spostate ai lati nei bacini degli Oceani Indiano e
Pacifico.
b) Sono percorse al centro da una fossa tettonica (Rift Valley).
c) In prossimità delle loro creste sono costituite da rocce vulcaniche nude mentre lungo i fianchi sono ricoperte
da sedimenti.
d) Sono sede di frequenti terremoti e mostrano un elevato flusso di calore.
e) In loro corrispondenza il campo gravitazionale è particolarmente intenso.
23. L’età della crosta oceanica aumenta allontanandosi dalle dorsali medio-oceaniche. Questo dato: (vale doppio per le
IESO)
a) Suggerisce che nuova crosta oceanica venga continuamente prodotta dalle dorsali, i cui margini poi si
allontanano progressivamente dalla Rift Valley.
b) Indica che l’attività vulcanica delle dorsali è incrementata col tempo.
c) Indica che l’attività distruttiva che si verifica a livello delle fosse oceaniche è diminuita col tempo.
d) Ci dà l’idea del movimento della crosta oceanica, che subduce al di sotto della dorsale medio-oceanica.
e) È una conseguenza dell’erosione delle rocce magmatiche che si formano a livello delle dorsali operata dalle
acque marine.
25. Lo spessore dei sedimenti che ricoprono i fondali oceanici si riduce sempre più avvicinandosi alle dorsali mediooceaniche. Quale è l’interpretazione corretta di questo dato? (vale doppio per le IESO)
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a)
Le dorsali medio oceaniche si sono formate in tempi molto recenti: ciò ha impedito la sedimentazione di
spessi strati di detriti.
b) La forte attività vulcanica nei pressi delle dorsali ha impedito e impedisce la sedimentazione.
c) La crosta oceanica in prossimità delle dorsali si espande molto velocemente, consentendo la deposizione solo
di strati di sedimenti molto sottili.
d) Poiché la velocità del processo di sedimentazione può essere considerata approssimativamente costante, più la
crosta oceanica è antica, maggiore è lo spessore dei sedimenti che lo ricoprono.
e) Le forti correnti oceaniche presenti in prossimità delle dorsali hanno impedito la sedimentazione.
PARTE SESTA - MISCELLANEA
Le 6 domande che seguono riguardano argomenti sia di scienze della Vita sia di scienze della Terra e sono tutte
indipendenti l’una dall’altra. Scrivi la risposta a ciascuna domanda nel foglio risposte allegato.
25. Lo schema qui a lato rappresenta un’alga unicellulare del
genere Acetabularia costituita da un gambo e da un cappello.
Quando essa viene divisa in due parti la parte inferiore (il
gambo) può dare origine a una cellula completa mente la parte
apicale (il cappello) degenera. Da questa esperienza è possibile
concludere che:
a) La maggior parte del citoplasma si trova alla base della
cellula.
b) I ribosomi si trovano all’apice della cellula.
c) Il nucleo si trova alla base della cellula..
d) La maggior parte dei cromosomi si trova all’apice della
cellula.
e) I mitocondri si trovano tutti alla base della cellula.
26. Il grafico mostra la relazione fra una
popolazione di protisti predatori e la loro preda. Si
tratta di un’esperienza di laboratorio che è stata
arrestata dopo 5 ore. Se l’andamento descritto nel
grafico continuasse, a partire dal momento
dell’inizio dell’esperimento, le prede verrebbero
completamente eliminate in:
a) 6 ore
b) 7 ore.
c) 8 ore
d) 9 ore
e) 10 ore
27. La foresta tropicale pluviale ha le seguenti caratteristiche tranne:
a) Piogge abbondanti.
b) Elevata umidità.
c) Uno spesso strato di humus molto ricco di elementi nutrizionali.
d) Le sue piante competono per la luce.
e) Le temperature medie annuali sono elevate.
28. Negli ecosistemi soltanto il 10% dell’energia immagazzinata dagli organismi di un livello trofico può essere
trasmessa al livello successivo; la restante viene utilizzata per i processi vitali degli stessi organismi che l’hanno
prodotta. Alla fine il 90% dell’energia:
a) Viene utilizzata per la riproduzione.
b) Viene immagazzinata sotto forma di sostanze di riserva.
c) Viene dissipata sotto forma di calore.
d) Si trasforma in compost.
e) Viene trasferita ai tessuti o alle cellule dell’organismo.
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29. Quale di queste è un’ osservazione scientifica che indica che la Terra possiede un campo magnetico? (vale doppio
per le IESO)
a) Circa 600 anni prima di Cristo i Greci scoprono la magnetite.
b) L’ago di una bussola libero di ruotare in un piano orizzontale si dispone pressappoco in direzione Nord-Sud.
c) Nel primo secolo dopo Cristo i Cinesi inventano la bussola.
d) Il campo magnetico terrestre è dipolare.
e) Un magnete attrae piccoli pezzi di acciaio e di ferro che vi aderiscono in misura più accentuata in prossimità
dei suoi estremi.
30. Nell’emisfero settentrionale un fiume scorre in direzione Sud a velocità costante per parecchi chilometri. Quale
delle seguenti affermazioni non è corretta? (vale doppio per le IESO)
a) A causa della rotazione terrestre l’acqua del fiume possiede una velocità tangenziale in direzione Ovest-Est.
b) Poiché l’acqua del fiume si muove verso Sud la sua velocità tangenziale aumenta progressivamente.
c) Il fiume tenderà a erodere le sponde orientali più di quelle occidentali.
d) Sull’acqua del fiume agisce una forza di trascinamento rivolta verso destra rispetto alla sua direzione.
e) La velocità della corrente è maggiore al centro del fiume.
…
con il contributo di