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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 INDIVIDUOPUO’ ESSERE DIVERSA, SIMULTANEAMENTE, IN PIU’ INDIVIDUIPUO’ ESSERE MISURATA
LA VARIABILE GENERE (SESSUALE)E’ UNA COSTANTE NELLO STESSO INDIVIDUOPUO’ ESSERE DIVERSA, SIMULTANEAMENTE, IN PIU’ INDIVIDUINON HA MOLTO SENSO MISURARLA
IN GENERESI GUARDANO DIFFERENZE SINCRONICHESI GUARDANO VARIAZIONI DIACRONICHE
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 LINEAIN UNO SPAZIO CARTESIANO PESO/TEMPO
SE SI PESANO PATATEIL PESO SULLA BILANCIA VARIA IN MODO DISCRETO, LA MISURA CAMBIA ALL’AGGIUNTA DI OGNI PATATA
IL PESO COMPLESSIVO DIPENDE DAL NUMERO DI PATATEMA IN UNO SPAZIO CARTESIANO PESO/ NUMERO DI PATATENON SI PUO’ TRACCIARE UNA LINEA CONTINUA
TEMPO
PESODIBAMBINO
PESODIPATATE
NUMERO DIPATATE
VARIABILI INDIPENDENTI E VARIABILI DIPENDENTI
QUI ENTRANO IN GIOCO TECNOLOGIA E MATEMATICA
IL TACHIMETRO E’ CAPACE DI INDICARE LA VELOCITA’ ISTANTANEA DI UNA MACCHINAA 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 VARIABILIE 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 VARIABILECHE SI VEDE CAMBIARE DA UN + A UN – (O VICEVERSA)
3- SI INDIVIDUA UNA VARIABILEE SI GUARDA COME CAMBIA IN UN INDIVIDUO O IN UN FENOMENOIN 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 PRESENTANOSI 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 ESISTEIN OGNI INTERVALLOSI RIPARTISCONO GLI INDIVIDUI NELLE CLASSI PREDISPOSTEEVENTUALMENTE COSTRUENDO DEGLI ISTOGRAMMI
buoni cattivi
Numero dibambini
pessimi
Classi di età
Numero dibambini
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? VARIABILE CONTINUA
(discretizzata arbitrariamente)
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
IN BIOLOGIALA VARIAZIONE TRA INDIVIDUI PUO’ ESSERE
DI TIPO CONTINUOO TIPO TUTTO-O-NULLA
Nelle variazioni continue si ha una distribuzione intorno ad un valore medio (una curva a campana)
IN BIOLOGIALE 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
65 35
Peso di carni bovine macellate
85 15
I caratteri fenotipici sono ereditati, cioè trasmessi dai genitori alla progenie
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…. 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 PRECAMBRIANAESPLOSIONE 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 aumentatiE 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