Saper guardare differenze e cambiamenti Individuare variabili nei fenomeni Cercare la variabilità nei fenomeni o nelle collezioni di oggetti

VARIABILI E VARIABILITA’ CHE COSA SI INTENDE PER (CARATTERISTICA) “VARIABILE”? PER ESEMPIO: UNA CARATTERISTICA CHE PUO’ ESSERE MISURATA RISPETTO AD UNA SCALA CONTINUA E CHE PUO’ ASSUMERE VALORI DIVERSI UNA QUANTITA’ SOGGETTA A VARIAZIONI, ENTRO UN INSIEME DI VALORI POSSIBILI UNA QUANTITA’ CHE PUO’ ASSUMERE UN DATO VALORE ENTRO UN INSIEME DI VALORI DEFINITI UN SIMBOLO CHE RAPPRESENTA QUESTA QUANTITA’

QUANTITA’ CHE POSSONO VARIARE E/O ESSERE DIVERSE PER ESEMPIO: LA VARIABILE ALTEZZA (il peso, l’età, la pressione sanguigna…) PUO’ VARIARE NEL TEMPO IN UNO STESSO INDIVIDUO PUO’ ESSERE DIVERSA, SIMULTANEAMENTE, IN PIU’ INDIVIDUI PUO’ ESSERE MISURATA LA VARIABILE GENERE (SESSUALE) E’ UNA COSTANTE NELLO STESSO INDIVIDUO PUO’ ESSERE DIVERSA, SIMULTANEAMENTE, IN PIU’ INDIVIDUI NON HA MOLTO SENSO MISURARLA IN GENERE SI GUARDANO DIFFERENZE SINCRONICHE SI GUARDANO VARIAZIONI DIACRONICHE

IN MODO CONTINUO O IN MODO DISCRETO QUANTITA’ CHE VARIANO IN MODO CONTINUO O IN MODO DISCRETO PER ESEMPIO: IL PESO DI UNA PERSONA VARIA IN MODO CONTINUO NEL TEMPO, E PUO’ ANCHE MANTENERSI COSTANTE PER GUARDARE LE VARIAZIONI, LE MISURE DEL PESO DIPENDONO DAL MOMENTO IN CUI VENGONO EFFETTUATE LE VARIAZIONI POSSONO ESSERE RAPPRESENTATE DA UNA LINEA IN UNO SPAZIO CARTESIANO PESO/TEMPO SE SI PESANO PATATE IL PESO SULLA BILANCIA VARIA IN MODO DISCRETO, LA MISURA CAMBIA ALL’AGGIUNTA DI OGNI PATATA IL PESO COMPLESSIVO DIPENDE DAL NUMERO DI PATATE MA IN UNO SPAZIO CARTESIANO PESO/ NUMERO DI PATATE NON SI PUO’ TRACCIARE UNA LINEA CONTINUA

PESO DI BAMBINO TEMPO

PESO DI PATATE NUMERO DI PATATE

VARIABILI INDIPENDENTI E VARIABILI DIPENDENTI QUI ENTRANO IN GIOCO TECNOLOGIA E MATEMATICA IL TACHIMETRO E’ CAPACE DI INDICARE LA VELOCITA’ ISTANTANEA DI UNA MACCHINA A VOLTE SI PUO’ LEGGERE SUL DISPLAY LA VELOCITà MEDIA MA NELLE GARE DI VELOCITA’ BISOGNA SAPERE PER OGNI CONCORRENTE QUANTO SPAZIO HA PERCORSO (MISURARE LA VARIABILE SPAZIO) IN QUANTO TEMPO (MISURARE LA VARIABILE TEMPO) E FARE IL RAPPORTO TRA LE DUE MISURE (OPERAZIONE MATEMATICA) LA VELOCITA’ E’ UNA VARIABILE CHE DIPENDE DA LLA RELAZIONE DI ALTRE DUE VARIABILI: LO SPAZIO E IL TEMPO (il male ai piedi è trascurabile)

LE VARIABILI CONTINUE: GRAFICI E ORDINAMENTI DI SOLITO, A SCUOLA: 1- SI INDIVIDUANO DELLE VARIABILI E SI GUARDA COME CAMBIANO (quasi sempre nel tempo, ma non solo!) FACENDO CONFRONTI IN UNO STESSO INDIVIDUO O FENOMENO (registrando i dati in tabelle: un riscaldamento un appassimento, una cottura, l’altezza) SI TRATTA QUASI SEMPRE DI VARIABILI CONTINUE, CIOE’ CHE CAMBIANO CON CONTINUITA’, SENZA SALTI 2- SI INDIVIDUANO DELLE VARIABILI E SI GUARDA COME SONO DIVERSE SINCRONICAMENTE IN FENOMENI O INDIVIDUI DIVERSI. (la velocità di più corridori, le altezze… le intensità) FACENDO CONFRONTI, GLI INDIVIDUI O I FENOMENI POSSONO ESSERE ORDINATI SECONDO IL VALORE DELLA VARIABILE CHE SI VEDE CAMBIARE DA UN + A UN – (O VICEVERSA) 3- SI INDIVIDUA UNA VARIABILE E SI GUARDA COME CAMBIA IN UN INDIVIDUO O IN UN FENOMENO IN RELAZIONE AL CAMBIAMENTO DI UN’ALTRA VARIABILE (non solo il tempo) (lo sforzo in relazione a un peso da sollevare, la fame in funzione delle ore di digiuno…)

LE VARIABILI DISCRETE O DISCRETIZZATE: CLASSI E ISTOGRAMMI DI SOLITO, A SCUOLA: 4 - SI INDIVIDUANO DELLE VARIABILI (colore dei capelli biondo, profumo di rosa… la bontà disciplinata) GLI INDIVIDUI (FENOMENI) CHE LE PRESENTANO E QUELLI CHE NON LE PRESENTANO SI DIVIDONO IN CLASSI BEN SEPARATE (i biondi e i non biondi, le rose e le non rose, i buoni e i cattivi) SI POSSONO COSTRUIRE ISTOGRAMMI CHE VISUALIZZANO LA QUANTITA’ DEGLI APPARTENENENTI AD OGNI CLASSE 5- SI INDIVIDUA UNA VARIABILE CONTINUA (l’età) LA SI DIVIDE ARTIFICIALMENTE IN INTERVALLI BEN DEFINITI (i nati dal febbraio 05 al febbraio 06; dal febbraio 06 al febbraio 07…) SI TRASCURA LA VARIAZIONE CHE NECESSARIAMENTE ESISTE IN OGNI INTERVALLO SI RIPARTISCONO GLI INDIVIDUI NELLE CLASSI PREDISPOSTE EVENTUALMENTE COSTRUENDO DEGLI ISTOGRAMMI

Numero di bambini Numero di bambini buoni pessimi cattivi Classi di età

IL GIOCO DI INDOVINARE UN PERSONAGGIO UOMO O DONNA? VARIAB. DISCRETA (classificazione) VECCHIO O GIOVANE VARIABILE CONTINUA (discretizzata arbitrariamente) ALTO O BASSO? MAGRO O GRASSO? VARIABILI CONTINUE (discretizzate arbitrariamente) PARENTE, AMICO CONOSCENTE VARIABILE DISCRETA (classificazione) LAVORA A SCUOLA? INSEGNANTE O ALUNNO? VARIABILI DISCRETE (classificazione) RICCO O POVERO? Per misurare alcune di queste variabili bisognerebbe fare ricorso ad altre variabili: Così si distinguono le variabili indipendenti da quelle dipendenti

IL LAVORO DA FARE NEI MATERIALI A DISPOSIZIONE (SEMI, FOGLIE, PATATE…) INDIVIDUATE UNA CARATTERISTICA (VARIABILE: DIVERSA NEI DIVERSI OGGETTI) (il profumo, la capacità di rimbalzare, di galleggiare, l’elasticità… le giravolte nel cadere, il peso, il numero di nervature, la lunghezza… FATE CONFRONTI E SE POSSIBILE MISURE RELATIVE ALLA VARIABILE INDIVIDUATA Distinguete CARATTERISTICHE “PER CLASSIFICARE” E VARIABILI “PER ORDINARE” ORGANIZZATE IL MATERIALE SECONDO LA VARIABILE INDIVIDUATA COSTRUITE ISTOGRAMMI IN CUI RAGGUPPARE GLI OGGETTI (per esempio: numero dei semi/peso dei semi) CERCATE I PLUS-VARIANTI E I MINUS-VARIANTI PER OGNI VARIABILE

LA VARIAZIONE TRA INDIVIDUI PUO’ ESSERE DI TIPO CONTINUO IN BIOLOGIA LA VARIAZIONE TRA INDIVIDUI PUO’ ESSERE DI TIPO CONTINUO O TIPO TUTTO-O-NULLA Nelle variazioni continue si ha una distribuzione intorno ad un valore medio (una curva a campana) LE VARIAZIONI SONO DOVUTE IN PERCENTUALE DIVERSA ALLA GENETICA E ALL’AMBIENTE

CARATTERE PERCENTUALE DETERMINATA DALL’ EREDITA’ PERCENTUALE DETERMINATA DALL’AMBIENTE Velocità di nascite in bovini 5 95 Lunghezza delle spighe del mais 17 83 Produzione di uova nei polli 20 80 Resa in mais 25 75 Contenuto di olio nel mais 65 35 Peso delle uova nei polli 60 40 Lunghezza della radice nei ravanelli Peso di carni bovine macellate 85 15 I caratteri fenotipici sono ereditati, cioè trasmessi dai genitori alla progenie

LA VITA DEGLI INDIVIDUI DIPENDE DALLE CONDIZIONI AMBIENTALI IN BIOLOGIA LA VITA DEGLI INDIVIDUI DIPENDE DALLE CONDIZIONI AMBIENTALI CI SONO DIFFERENZE TRA SPECIE (SPECIE-SPECIFICITA’) CHE PERMETTONO LA CLASSIFICAZIONE C’E’ VARIABILITA’ TRA INDIVIDUI DELLA STESSA SPECIE CHE PERMETTONO GLI ORDINAMENTI E LA RICERFCA DEL VALORE MEDIO CI SONO CAMBIAMENTI AMBIENTALI DI GRANDE RILEVANZA I CAMBIAMENTI AMBIENTALI POSSONO AVVENIRE IN TEMPI MOLTO LUNGHI, CON GRADUALITA’ O IN TEMPI MOLTO BREVI, BRUSCAMENTE

Diverse specie di farfalle

VARIABILITA’ ENTRO UNA STESSA SPECIE

VARIABILITA’ ENTRO UNA STESSA SPECIE

Il solito schema delle modificazioni della vita… Il solito schema delle modificazioni della vita…. Senza ambiente intorno

1 Estinzioni di massa 1.1 Ordoviciano superiore (circa 444 milioni di anni fa) 1.2 Tardo Devoniano (circa 375 milioni di anni fa) 1.3 Permiano-Triassico (circa 251 milioni di anni fa) 1.4 Triassico-Giurassico (circa 180 milioni di anni fa) 1.5 Cretaceo-Terziario (circa 65 milioni di anni fa) 1.6 Piccole estinzioni

ESTINZIONE PRECAMBRIANA ESPLOSIONE CAMBRIANA ESTINZIONE ORDOVICIANA ESTINZIONE DEVONIANA ESTINZIONE PERMIANA ESTINZIONE GIURASSICA ESTINZIONE CRETACICA

In realtà, noi dipendiamo dai vivi sopravvissuti più che dai morti estinti. Che caratteristiche avevano quelli che hanno superato i grandi periodi di crisi?

Una estinzione tra le tante Alla fine del cretacico, circa 65.000.000 anni fa, in un periodo durato circa 20.000.000 di anni si sono estinte il 75% delle specie vegetali 700 specie di gimnosperme (500 specie di conifere) da 250.000 a 750.000 angiosperme: 17.000 generi, 300-400 famiglie La biodiversità è drasticamente diminuita: Oggi 31 famiglie vegetali comprendono il 62% delle specie totali Si nota una leggera somiglianza con la distribuzione della ricchezza nel mondo Oggi i tassi di estinzione sono aumentati E fanno sparire ogni 10 anni dall’1% all’11% delle specie vegetali totali Nello stessa estinzione, insieme a moltissime altre specie, scomparvero i grandi rettili (compresi i dinosauri) che avevano popolato la terra per circa 200.000.000 anni

Evoluzione biologica: cosa concludere? La maggior parte delle funzioni essenziali alla vita si sono conservate nel tempo dell’evoluzione con piccole modificazioni. Forme di animali diverse sono “costruite” con geni molto simili, la cui attività è regolata da sistemi di controllo molto antichi, anche essi conservati con piccole modificazioni. Le mutazioni intervenute casualmente sul DNA (genotipo) a livello dei sistemi di controllo hanno potuto orientarne lo sviluppo in varie direzioni, costruendo all’interno delle specie degli individui (fenotipi) che possono sopravvivere, trasmettere alla discendenza le loro peculiarità, o essere selezionati contro dalle potenzialità dell’ambiente (morire senza discendenza). Le combinazioni di sistemi che regolano e modulano l’espressione genica negli individui hanno reso possibile la varietà delle specie viventi che partecipano ai processi dell’evoluzione e in cui si conservano, tuttavia, somiglianze di base nelle strutture e nel funzionamento cellulare, nello sviluppo. Le modificazioni casuali (mutazioni) nei sistemi di regolazione e di controllo alterano le modalità (spaziali, temporali, quantitative…) con cui vengono espressi i geni che si attivano in momenti sequenziali della esistenza. Mutazioni a questi livelli possono provocare cambiamenti nella funzionalità dei sistemi proteici, che diventano capaci di svolgere nuove funzioni. Ma soprattutto, nei tempi evolutivi, possono agire nello sviluppo embrionale, nelle proporzioni, nelle forme di arti, nella struttura complessiva, nelle strutture per l’accoppiamento… e contribuire all’isolamento genetico di specie che conservano – modificato - un comune piano di organizzazione. Le nuove potenzialità degli organismi dovranno realizzarsi nella interazione con l’ambiente originario o in un nuovo ambiente compatibile con la loro sopravvivenza .

LA VARIETA’ DELLE SPECIE E LA VARIABILITA’ ALL’INTERNO DI OGNI SPECIE INDICANO LA COMPLESSITA’ DEL PATRIMONIO GENETICO DELLA VITA CHE SI MANIFESTA NELLA BIODIVERSITA’ DEGLI ORGANISMI CHE OGGI POPOLANO LA TERRA