Lezioni di Biologia: come iniziare un anno coinvolgente ?

La prima lezione dell’anno scolastico in una classe seconda del primo biennio ci riporta a scrivere sul registro di classe qualcosa di prevedibile: “incontro con la classe e indicazioni generali di programmazione”. Il primo momento di incontro però è sempre importante e può segnare l’andamento dell’intero anno. Quindi alle domande scontate del tipo:

– Cosa facciamo quest’anno?
– Come sarà il programma?

dobbiamo già avere risposte che soddisfino una platea, solo apparentemente distratta e ancora immersa nel rassicurante periodo delle vacanze. Anche quest’anno gli studenti desiderano recuperare la certezza di un ritmo costante del tempo scuola; da parte nostra quindi è giusto porre stimoli che siano un collegamento con il primo anno e possano ispirare un buon grado di entusiasmo per questo nuovo inizio.

Gli studenti più diligenti hanno già tra le mani il testo di Biologia del nuovo anno e ci chiedono:

• A che cosa serve quanto abbiamo studiato lo scorso anno di Scienze della Terra? Perché si passa a Biologia?

Ecco una proposta di lavoro per rendere più semplice parlare di programmazione.

Prepariamoci alcune slide che abbiano come fil rouge (o meglio, bleu) l’acqua, un argomento che unisce con evidenza Scienze della Terra alla Biologia.

Quindi ricordiamo che H₂O:

• è una risorsa limitata del pianeta, sull’argomento è importante fare domande sull’esperienza di quest’estate sulle restrizioni
• è una ricchezza, interrogate i vostri studenti se secondo loro è possibile sostituire questa risorsa preziosa
• è in grado di modellare la superficie della terra e sconvolgere il paesaggio, chiedete esempi
• crea ambienti unici, anche qui portate esempi di ghiacciai o ambienti antartici
• introducete l’argomento inquinamento ambientale: fiumi, laghi, mare lasciando che siano gli studenti a fare esempi concreti, magari riconducendoli a loro esperienze personali
• affrontate l’argomento risorse e carenze idriche sul territorio italiano

Riprendere le caratteristiche dell’acqua

Dopo questa breve introduzione partecipativa, sarà bene riprendere le caratteristiche chimiche dell’acqua:

• un legame robusto che lega ogni atomo di ossigeno a due atomi di idrogeno
• la presenza di una parte con parziali cariche positive e negative che la rendono un ottimo solvente per sostanze con uguali caratteristiche (polarità)
• legami ad idrogeno intermolecolari che le conferiscono delle caratteristiche del tutto particolari

Senza acqua non c’è nessuna forma di vita

A tutte queste caratteristiche che già conosciamo, ne aggiungeremo una nuova, importantissima: l’acqua è un fattore che condiziona la presenza di vita sulla terra.

Approfittiamo quindi per offrire brevi anticipazioni del programma del secondo anno che facciano riflettere su queste affermazioni e mantenere il confronto con quanto si è studiato per Scienze della Terra. Cerchiamo in modo specifico spunti capaci di far emergere le interazioni tra il mondo fisico e quello vivente. Qui sono proposti attraverso affermazioni seguite da domande aperte di confronto con il programma dell’anno precedente.

Cominciamo con un aspetto quantitativo:

È la sostanza più abbondante presente nel nostro corpo. La percentuale di acqua nel corpo umano è in media del 70%. Volendo possiamo fare un cenno alla compartimentalizzazione dell’acqua sulla terra come studiata l’anno precedente in scienze della Terra. Ci possono essere delle oscillazioni che variano dal 55% al 75% da una persona all’altra, così come nello stesso individuo in base a diversi fattori:

• il peso – in caso di sovrappeso, ovvero di maggiore massa grassa, la percentuale di acqua del corpo umano è minore;
• l’età – la percentuale di acqua del corpo umano in un neonato un neonato (85%) è molto maggiore rispetto ad un adulto (60%) o a una persona un anziana (55%).
• il sesso – gli uomini presentano una maggiore percentuale di acqua nel corpo rispetto alle donne, perché hanno una massa magra maggiore;

L’acqua si distribuisce tra i vari compartimenti e organi del corpo umano in base alle esigenze funzionali delle differenti cellule, dei tessuti e degli organi che lo compongono. Per esempio:

• i muscoli e gli organi interni contengono il 75% di acqua corporea
• il tessuto adiposo il 10%
• lo scheletro il 3%.

L’acqua è presente negli organi e nei tessuti ma distribuita in maniera differente tra cellule e liquidi extra cellulari:

• il 70% l si trova dell’acqua si trova livello intracellulare
• mentre il 30% costituisce fluidi extracellulari come per esempio il sangue

Collegamento: Volendo possiamo fare un cenno alla compartimentalizzazione dell’acqua sul nostro pianeta come studiata l’anno precedente in scienze della Terra, per introdurre l’argomento

L’acqua è un solvente

Sappiamo che l’acqua riesce adavvicinare tra loro o allontanare molecole diverse; come si comportano le molecole in natura in presenza dell’acqua?

Le molecole si comportano in acqua in maniera differente a seconda delle loro caratteristiche chimiche. Per esempio se una sostanza è apolare non si scioglie in acqua. Una molecola è apolare quando non si presentano parti con carica elettrica, anche solo parzialmente, positiva o negativa. Sono sicuramente apolari le molecole formate dagli stessi atomi come H₂, Br₂, I₂, Cl₂, F₂ , O₂ e N₂. Anche una molecola come CCl₄ , il tetracloruro di carbonio, è apolare, a causa della disposizione nello spazio dei suoi legami. Tutte le sostanze formate da carbonio e idrogeno, gli idrocarburi, sono apolari come CH₄, il metano, oppure composti aromatici come C₆H_6, il benzene. In generale, le molecole apolari sono gassose; sono presenti anche in fase liquida, la benzina, il toluene, e in fase solida, la naftalina.

Altre sostanze invece si sciolgono in acqua perché sono caratterizzate da natura polare. In queste molecole la carica, anche parzialmente, negativa si dispone in prossimità dell’atomo di alcuni elementi e non di altri. Esempi sono forniti dai sali, come il cloruro di sodio NaCl, dall’ammoniaca, NH₃, disolfuro di idrogeno, H₂S e l’etanolo, alcol etilico CH₃CH₂OH e dal glucosio C₆H₁₂O₆(gli elementi con carica anche solo parziale negativa sono sottolineati nelle formule precedenti).

Adattamento ambientale

Collegamento con scienze della terra: ricordiamo ai nostri studenti che l’acqua stimola gli organismi a grandi sforzi di adattamento nei diversi ambienti terrestri, così come condiziona la struttura del paesaggio superficiale terrestre.

Per quanto riguarda il regno animale tra i primi problemi da affrontare dell’ambiente acquatico troviamo il galleggiamento e il mantenimento della posizione. La risposta adattativa a proposito del galleggiamento è molto varia e curiosa: il plancton assume una forma appiattita e sviluppa strutture, come le setole, per contrastare l’affondamento. Altre strategie sono adottate dai molluschi: il Nautilus, un cefalopode con conchiglia settata, sostituisce l’acqua con gas nell’ultima camera della conchiglia. Particolarissima la soluzione realizzata dal gasteropode Janthina; a differenza della chiocciola di terra non si sposta su un substrato solido, ma si lascia trasportare dalla corrente. Il suo piede permette il galleggiamento attraverso la produzione di una sostanza che riesce a incorporare molte bollicine di aria; per questo motivo la conchiglia di Janthina è rivolta verso il basso. I pesci ossei utilizzano la vescica natatoria, una sorta di camera d’aria a riempimento variabile che permette loro di controllare facilmente la profondità.

Gli animali dotati di movimenti attivi nell’acqua assumono forme affusolate per ridurre la resistenza del mezzo e favorire un assetto idrodinamico.

Proposta di attività: Hai sentito parlare del dragon blue? Documentati sul Glaucus atlanticus e su come riesce a galleggiare con facilità.