I.T.I.S Liceo Scientifico Tecnologico B. PASCAL - ROMA Classe V G - V F --- A.S

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1 Materia: BIOLOGIA I.T.I.S Liceo Scientifico Tecnologico B. PASCAL - ROMA Classe V G - V F --- A.S Proff. Rinaldo Arena, Paolo Bonavita, Laura De Mattheis. OBIETTIVI GENERALI La programmazione per il corso di Biologia è stata formulata tenendo conto delle indicazioni programmatiche previste dalla struttura generale del Progetto Brocca per il triennio ad indirizzo scientifico tecnologico, ma vuole anche essere una logica e coerente prosecuzione del lavoro già svolto negli anni precedenti. Obiettivi cognitivi e formativi - acquisire livelli crescenti di attenzione e concentrazione durante il lavoro in classe, anche a livello individuale - saper selezionare criticamente le informazioni - saper utilizzare le informazioni anche a livello operativo - saper affrontare una situazione problematica costruendo una corretta metodologia con ricerca di soluzioni idonee anche personali ed originali - affinare capacità linguistiche e logiche - operare autonomamente collegamenti multidisciplinari METODOLOGIA Lezione frontale Discussione in aula Lavoro in gruppi Attività di laboratorio STRUMENTI DI VERIFICA Prove scritte Test a risposta aperta Prove orali Esercitazioni di laboratorio Lavori individuali Lavori di gruppo LIBRO DI TESTO ADOTTATO - Sadava et al. - BIOLOGIA. Tomo B e D. Zanichelli ed. Griglia di valutazione come da allegato 1. Per l attribuzione del voto di condotta, essendo di pertinenza dei consigli di classe, si rimanda alle decisioni che saranno prese in quella sede. Per gli obiettivi formativi generali e minimi didattici, la metodologia e gli strumenti di verifica e valutazione, si rimanda alle linee guida esplicate dal Dipartimento di Scienze.

2 Con l asterisco (*) vengono individuati i requisiti minimi. L evoluzione biologica e la teoria di Darwin Acquisire informazioni riguardo la storia della vita sulla Terra e sulle tappe che hanno portato alla formulazione della teoria evolutiva Comprendere come le osservazioni compiute da Darwin durante il suo viaggio intorno al mondo abbiano fornito allo scienziato il materiale di base per la sua famosa teoria *Comprendere come la selezione naturale tenda ad adattare gli organismi al rispettivo ambiente *Darwin e le tappe della formulazione della sua teoria evolutiva Selezione naturale e selezione artificiale Saper distinguere le intuizioni positive dagli errori presenti nella teoria di Lamarck Saper spiegare in che modo Lyell, pur non essendo un naturalista, diede un importante contributo alla costruzione dell idea di evoluzione Saper spiegare le motivazioni che addusse Darwin per confutare la teoria fissista *Saper collegare la selezione naturale al principio che ogni essere vivente sembra essere perfettamente adattato all ambiente in cui vive *Saper fare alcuni esempi di selezione naturale in atto sia nel mondo animale sia in quello vegetale Saper individuare le convergenze tra il lavoro di Darwin e quello di Malthus *Saper trovare analogie tra i processi di selezione naturale e quelli di selezione artificiale Le prove dell evoluzione Capire come molteplici discipline scientifiche possono fornire prove a favore della teoria evolutiva *Importanza dei fossili (paleontologia) La distribuzione geografica delle specie (biogeografia) *Somiglianze e differenze morfologiche tra individui (anatomia comparata) Il confronto dello sviluppo embrionale in specie diverse Individuazione del grado di parentela per mezzo della biologia molecolare Saper spiegare che cos è una documentazione fossile e in quale tipo di roccia è possibile trovarla distribuzione geografica delle specie in un contesto evolutivo, portando alcuni esempi *Saper motivare la presenza di ossa di falangi nella pinna di un delfino o di una balena, e spiegare come ciò rappresenti una prova del processo evolutivo Saper motivare la presenza di branchie nell embrione umano, così come in quello di

3 gran parte dei vertebrati lo studio comparato delle proteine ha fornito una prova dell evoluzione Da Darwin alla sintesi moderna Comprendere le novità dal punto di vista evolutivo fornite dalla genetica delle popolazioni *Capire quali possono essere i fattori che influiscono sulla microevoluzione La genetica delle popolazioni e il pool genico *L equilibrio di Hardy- Weinberg *La deriva genetica: l effetto del fondatore e il collo di bottiglia Il flusso genico e il ruolo delle mutazioni la teoria sintetica dell evoluzione è considerata un applicazione moderna della teoria di Darwin Saper definire con precisione i termini specie e pool genico Saper spiegare l equilibrio di Hardy- Weinberg in termini di frequenza degli alleli nel pool genico *Saper dimostrare come la deriva genetica può provocare cambiamenti nella frequenza allelica nel pool genico Saper spiegare che il flusso genico e le mutazioni possono essere cause di microevoluzione Variabilità e selezione naturale *Comprendere lo stretto rapporto esistente tra variabilità genetica ed evoluzione Capire le tre modalità d azione della selezione naturale *La variabilità genetica: cause e conseguenze *Rapporto tra selezione naturale e variabilità Il successo riproduttivo Le selezioni stabilizzante, direzionale, divergente e sessuale *Saper dimostrare l importanza della variabilità quale materiale di base perché possa attuarsi un processo evolutivo Saper dimostrare che il processo meiotico, la fecondazione e le mutazioni sono tra le cause della variabilità genetica di una popolazione Saper spiegare che cosa si intende per successo riproduttivo (o fitness) Saper spiegare in che modo la seleziona naturale può ridurre, ma anche favorire, la variabilità all interno di una popolazione

4 Dalla microevoluzione alla macroevoluzione: il concetto di specie *Comprendere le cause della biodiversità *Acquisire il concetto di specie e le diverse tipologie di definizione Capire quali sono i fattori che mantengono separate le specie Concetto di macroevoluzione *Definizione di specie biologica *Le barriere riproduttive prezigotiche e postzigotiche differenza tra microevoluzione e macroevoluzione non è sufficiente che due organismi siano molto simili per far parte della stessa specie Saper descrivere quali aspetti devono essere presi in considerazione per poter affermare che due organismi appartengono alla stessa specie *Saper distinguere tra isolamento prezigotico e postzigotico Saper ipotizzare in che modo la fioritura delle piante possa essere influenzata da un isolamento di tipo temporale la non-vitalità e la sterilità degli ibridi sono esempi di isolamento postzigotico I meccanismi della speciazione *Capire quali sono le cause che determinano la comparsa di nuove specie Comprendere perché la teoria gradualista e quella degli equilibri intermittenti non devono essere considerate antitetiche *La speciazione allopatrica La speciazione simpatrica La radiazione adattativa La teoria gradualista La teoria degli equilibri intermittenti *Saper spiegare in che modo due popolazioni separate geograficamente possono diventare due specie distinte Saper elencare i possibili fattori che favoriscono l insorgere di barriere riproduttive tra due popolazioni isolate si può instaurare un isolamento riproduttivo senza che vi sia stato un isolamento geografico Saper interpretare il caso dei fringuelli delle Galapagos come esempio di radiazione adattativa Saper citare alcuni esempi che confermino la teoria gradualista e altri che illustrino la teoria degli equilibri intermittenti

5 I biomi terrestri *Comprendere i criteri mediante i quali gli ecosistemi terrestri sono stati suddivisi in biomi Acquisire informazioni sui fattori biotici e abiotici che determinano la caratteristiche dei biomi terrestri *Fattori che influenzano la distribuzione dei diversi biomi Le foreste tropicali Le savane I deserti La macchia mediterranea Le praterie Le foreste temperate Le foreste di conifere La tundra *Saper definire su una carta geografica la localizzazione dei principali biomi terrestri, mettendoli in relazione con le rispettive latitudini, condizioni climatiche e con la disponibilità stagionale di acqua Saper descrivere, per ogni bioma, quali sono gli organismi animali e vegetali più comuni è possibile trovare il bioma tundra anche in regioni poste a latitudini diverse da quelle delle regioni artiche Struttura e dinamica delle popolazioni Comprendere che, col passare del tempo, tutte le popolazioni di organismi sono soggette a cambiamenti *Capire che la dimensione di una popolazione viene definita dai suoi tassi di natalità e mortalità Cogliere nello studio delle popolazioni l importanza dell analisi sia dei modelli di crescita sia dei fattori che ne limitano lo sviluppo numerico Comprendere l importanza del rapporto tra prede e predatori presente in una comunità La dinamica di popolazione e i suoi ambiti di studio I modelli di crescita esponenziale e logistica *Concetto di capacità portante *Fattori che limitano la crescita di una popolazione lo studio dello sviluppo numerico di una popolazione deve prendere in considerazione anche la sua densità Saper leggere i grafici relativi alle curve di sopravvivenza *Saper spiegare perché il modello di crescita esponenziale di una popolazione è solo teorico, oppure è limitato nel tempo Spiegare l importanza dei fattori limitanti in un modello di crescita logistica Saper spiegare come le oscillazioni numeriche di una popolazione possano dipendere dallo stretto rapporto esistente tra prede e predatori Cicli vitali e gestione delle risorse *Comprendere che la selezione naturale favorisce in ogni popolazione la strategia vitale che garantisce il massimo successo riproduttivo *Strategie vitali opportunista ed equilibrata *Saper individuare le differenze tra la strategia vitale opportunista e quella equilibrata tendenza di ciascuna popolazione a mantenere la propria strategia vitale anche in condizioni diverse

6 da quelle naturali Saper ipotizzare i modelli di strategia vitale adottati dagli elefanti e dai ricci di mare La popolazione umana Comprendere in che cosa consiste lo studio della dinamica demografica riferita alla popolazione umana Capire perché la popolazione umana non può continuare a crescere in modo esponenziale Concetto di crescita zero La transizione demografica Crescita della popolazione umana negli ultimi diecimila anni Saper spiegare che cosa si intende per crescita zero La struttura delle comunità *Comprendere che una comunità viene definita in base a certe sue proprietà *Capire come la composizione di una comunità possa essere regolata anche in base al principio dell esclusione competitiva di Gause Cogliere l importanza della predazione nell equilibrio di una comunità Comprendere come la selezione naturale abbia potuto dar luogo alla coevoluzione La comunità biologica e le proprietà che la caratterizzano *Competizione intraspecifica e interspecifica *Il principio dell esclusione competitiva di Gause Il concetto di nicchia *La predazione e i diversi tipi di mimetismo Le specie chiave di volta La coevoluzione *Le simbiosi: parassitismo, commensalismo e mutualismo *Le catene alimentari e i diversi livelli trofici *Reti alimentari differenza tra la ricchezza di specie e l abbondanza relativa delle specie che compongono una comunità nella stessa identica nicchia non possono coesistere due specie Saper fare esempi di mimetismo criptico, batesiano e mülleriano Saper ipotizzare cosa potrebbe accadere se una delle due specie legate tra loro da una coevoluzione si dovesse estinguere *Saper fare esempi di parassitismo legati alla specie umana Saper fare esempi di commensalismo e di mutualismo *Saper costruire la catena alimentare di un bosco deciduo che preveda anche il livello dei consumatori quaternari e quello dei detritivori *Saper spiegare la differenza tra una catena e una rete alimentare La struttura e le dinamiche degli ecosistemi *Comprendere in che modo la materia viene riciclata all interno degli ecosistemi Il flusso dell energia all interno di un ecosistema Il principio del Saper costruire un modello che illustri il flusso dell energia attraverso un

7 Capire l importanza della produttività primaria quale base su cui si costruisce un ecosistema riciclaggio chimico Biomassa e produttività primaria *Le piramidi alimentari e la loro interpretazione *I cicli biogeochimici e le fasi di cui sono composti *Il ciclo dell acqua e le sue possibili alterazioni Il ciclo del carbonio e i livelli di CO2 atmosferici Il ciclo dell azoto e l azione dei batteri nitrificanti e denitrificanti ecosistema come, per esempio, una prateria differenza tra biomassa e produttività primaria di un ecosistema alla base del ciclo del carbonio ci sono i processi fotosintetici Saper descrivere il ciclo del fosforo e (*)i danni prodotti da un eccesso di fosfati negli ecosistemi acquatici Panoramica sulla crisi della biodiversità *Comprendere l estrema importanza della biodiversità Capire che la biodiversità deve essere mantenuta mediante il rispetto e la salvaguardia degli habitat *Biodiversità ed estinzioni di massa La diversità genetica La IUCN e il documento chiamato Lista Rossa L influenza dell estinzione di una specie sulla diversità interna a un ecosistema Strategie per il mantenimento della biodiversità minacciata dalla distruzione degli ecosistemi Pericoli ambientali rappresentati dalla introduzione di nuove specie e dallo sfruttamento eccessivo delle risorse naturali *Saper mettere in relazione lo sviluppo della specie umana con la minaccia alla biodiversità Saper descrivere a quali differenti livelli può manifestarsi una diversità biologica Saper argomentare in merito all importanza della biodiversità in un ottica ecologica globale Saper ipotizzare come si potrebbe agire per la difesa degli habitat e degli ecosistemi e perché lo sfruttamento delle risorse naturali non debba più costituire una minaccia ambientale Attività di laboratorio sicuramente previste: 1. Simulazione sperimentale della selezione naturale. 2. Simulazione sperimentale della deriva genetica. 3. Lettura carte topografiche 4. Uso filmati didattici e simulazioni digitali di vari argomenti 5. Variabilità intraspecifica e interspecifica: riconoscimento di specie diverse con analisi quantitative e qualitative. 6. La speciazione nel complesso delle salamandrine della California. 7. Le comunità: misurazione della diversità e della similarità di alcune comunità a Coleotteri Carabidi tramite l indice di Shannon.