Fotostoria di Homo sapiens e un riassunto

Rift Valley: veniamo da qui

Rift Valley

Scheletri a confronto

La stazione eretta comporta cambiamenti: guarda l'angolo del femore rispetto alla verticale.  Nell'uomo è più accentuato

Confronto tra gli scheletri

Posizione del foro occipitale

Capacità cranica: 1. Chimpanzee 2. Australopithecine 3. Homo erectus 4. Neanderthal 5. Cro-Magnon

Antenati e capacità craniche

Differenze anatomiche

Oggi assistiamo ad una revisione radicale dell’evoluzione umana.
L’albero genealogico che collega l’Homo sapiens con l’antenato comune fra noi e gli scimpanzé è composto da circa venti specie differenti. Due milioni di anni fa troviamo in Africa le australopitecine gracili, le prime forme del genere Homo e i parantropi robusti, mentre 50 mila anni fa, in Africa ed Eurasia convivono ben cinque forme umane contemporaneamente.

C’erano almeno altre quattro specie insieme a noi: il Neanderthal, il Floresiensis, l' Homo Erectus e l' Homo di Denisova (Siberia). Non siamo (quasi) mai stati soli! 

Le variazioni climatiche e i fattori ecologici hanno giocato un ruolo chiave nell’evoluzione umana. A partire da circa 10 milioni di anni fa la formazione di una barriera geologica lunga seimila chilometri, la Great Rift Valley, portò alla sostituzione della foresta pluviale con praterie e savane.

Qui cominciò la nostra carriera di bipedi. Gli scimpanzé percorrono anche lunghi tratti sugli arti inferiori, quando devono trasportare cibo e oggetti, ma le ragioni adattative iniziali della bipedia andarono oltre il vantaggio offerto dalla liberazione delle mani. La stazione eretta - difficile da apprendere per i cuccioli - comporta infatti una riorganizzazione di tutta l’anatomia, con alcuni svantaggi: siamo più instabili, i nostri organi vitali sono più esposti, il canale del parto nelle femmine è più stretto. L’ernia del disco e il mal di schiena ci ricordano che la stazione retta ci crea qualche difficoltà.

Dobbiamo dunque supporre che la selezione naturale abbia favorito tale cambiamento a causa di un suo vantaggio sostanziale e immediato. Se siete scimmie antropomorfe africane obbligate a sempre più frequenti spostamenti in radure aperte e infuocate, ridurre la superficie corporea esposta al sole può essere un’ottima idea, qui e ora, così come ergersi in allerta sopra le distese erbose (noi allora eravamo prede, e non predatori).

Due milioni di anni fa i primi rappresentanti del genere Homo, partiti da una vallata del Corno d’Africa, si affacciano in Medio Oriente e poi si diramano fino al Pacifico da una parte e all’Europa occidentale dall’altra.
Ottomila generazioni fa (circa 200 mila anni fa) compaiono i primi Homo sapiens in Africa subsahariana. È una popolazione con novità anatomiche importanti (vedi la capacità cranica), e il prolungamento delle fasi di crescita, che durano di più che in tutte le altre forme di Homo (ha influito sull’espansione e sulla riorganizzazione del cervello, sull’apprendimento, sull’organizzazione sociale e sul linguaggio). Siamo la specie ominina che resta immatura e giovane più a lungo.

Le espansioni di Homo sapiens hanno lasciato una traccia. I quasi sette miliardi di esseri umani che abitano oggi il pianeta presentano una variazione genetica molto ridotta e proporzionalmente più bassa mano a mano che ci si allontana geograficamente dal continente africano. Questo dato suggerisce che l’intera popolazione umana sia discesa da un piccolo gruppo iniziale, che conteneva gli antenati di tutti noi e che si stima non superasse le poche migliaia di individui. Poi questa popolazione originaria è cresciuta e si è diffusa, con nuovi gruppi fondatori di piccole dimensioni, i quali a partire da 60-50 mila anni fa hanno rapidamente colonizzato prima il Vecchio Mondo e poi per la prima volta anche l’Australia e le Americhe.

All’arrivo dei primi Homo sapiens, l’Eurasia era già abitata da altre specie umane, derivanti dalle precedenti ondate di espansione, come Homo neanderthalensis (estinto a Gibilterra intorno a 28 mila anni fa). Siamo insomma una specie africana geneticamente omogenea e giovane, che fino a poche migliaia di anni fa ha convissuto con altre forme umane. Intorno a 70-75 mila anni fa ci fu un disastro ecologico globale di natura climatica, che provocò riduzione della popolazione, al limite della scomparsa. Dai pochi sopravvissuti la specie ripartì.

Perché siamo rimasti l’unica forma umana sul pianeta? Che fine hanno fatto tutti gli altri? Li abbiamo estinti noi o sono stati altri eventi climatici come siccità e glaciazioni?


Infine due parole sul concetto di razza.
Il concetto di razza è ormai decisamente superato.

Come sostiene Cavalli Sforza:

"I gruppi che formano la popolazione umana non sono nettamente separati, ma costituiscono un continuum. ... le differenze tra singoli individui sono più importanti di quelle che si vedono fra gruppi razziali."

"Razzismo significa attribuire, senza alcun fondamento, caratteristiche ereditarie di personalità o comportamento a individui con un particolare aspetto fisico. Chiamiamo razzista chi crede che l’attribuzione di caratteristiche di superiorità o inferiorità a individui con un determinato aspetto somatico abbia una sua spiegazione biologica".

"La parola razza stava a significare un sottogruppo di una specie distinguibile da altri sottogruppi della stessa specie. Ma la distinguibilità [...] è inapplicabile nella specie umana perché qualunque sottogruppo, anche un villaggio, è in media distinguibile da un altro, almeno in teoria, senza che ne derivi una gerarchia chiara che permetta di distinguerli. Le migrazioni frequentissime hanno creato una continuità [genetica] quasi perfetta. Anche gli zoologi stanno rinunciando a usare il concetto di razza, perché troppo impreciso. Usiamo invece il concetto di popolazione, che non è biologico, ma statistico: è un gruppo di individui che occupa un'area precisa, qualunque essa sia."

Il grande balzo in avanti di Homo sapiens

All’incirca 40mila anni fa si registrano alcune trasformazioni dell’apparato che permette l’emissione di suoni – cioè l’abbassamento della faringe e un diverso posizionamento della laringe.
Queste novità anatomiche compaiono in un ominide che aveva già acquisito la stazione eretta. L’uso delle mani e lo sviluppo di un apparato capace di produrre una più vasta gamma di suoni sono gli strumenti con cui i nostri antenati svilupperanno le straordinarie capacità che cambieranno il corso dell’esistenza della nostra specie.

I paleoantropologi parlano di un grande balzo in avanti di Homo sapiens in termini di comparsa di capacità cognitive nuove e non confrontabili rispetto a quelle degli altri Primati: nascono la diversità culturale e linguistica, l'arte, le pratiche di sepoltura.

L’Homo sapiens possedeva il corredo anatomico, neurale e comportamentale necessario già centomila anni prima: perché ha aspettato tanto? Perché l’avvicinamento alla produzione simbolica, all’arte, alla spiritualità e alla diversità culturale non è stato graduale? Perché questa discontinuità? Non c’è stata la comparsa di strutture che non fossero già presenti nelle scimmie antropomorfe: è stata solo una questione di organizzazione e di connessione fra le parti.

Oggi molti scienziati, fra i quali principalmente Ian Tattersall e Jeffrey Lieberman, ipotizzano che intelligenza simbolica sarebbe connessa all’emergenza del linguaggio articolato. Quest’ultimo sarebbe un exaptation (vuol dire che in natura un organo può svolgere più funzioni o che una funzione può essere assolta da più organi. Un organo può dunque avere un “pre-adattamento” per una certa funzione e poi essere cooptato per un’altra: parliamo di pre-adattamento per indicare un carattere formatosi per una determinata ragione, o anche per nessuna ragione, poi convertito ad un altro utilizzo) legato alla morfologia allungata della gola.

L’abbassamento della laringe comporta un allungamento dello spazio faringeo, all’interno del quale avviene la modificazione del suono proveniente dalle corde vocali. È una trasformazione anatomica molto rischiosa per una specie, perché la discesa della laringe impedisce all’animale di deglutire e di respirare allo stesso tempo, esponendolo al rischio continuo di soffocamento.
Nessun mammifero eccetto Homo sapiens ha adottato questa modificazione e anche i cuccioli umani, fino all’età di due anni, rimangono con la laringe alta per poter succhiare il latte e respirare contemporaneamente: entrambi non possiedono l’apparato necessario per il linguaggio articolato. Il linguaggio articolato comporta rischio: per avere i suoi vantaggi si deve correre il pericolo del soffocamento ( il video sulla deglutizione è qui).

Forse, per quasi 80mila anni siamo stati una specie exattativa, cioè dotata di una riserva di strutture anatomiche ridondanti che poi, intorno a 40mila anni fa, abbiamo utilizzato per dare avvio all’intelligenza simbolica, al linguaggio articolato ed al ragionamento astratto. Questo potrebbe spiegare l’evoluzione separata dell’anatomia e dei comportamenti simbolici dell’Homo sapiens.

Qual è stato lo stimolo per passare all’intelligenza simbolica? La velocità di diffusione del nuovo comportamento è così alta che difficilmente l’innesco può essere stato di tipo anatomico, perché ciò presupporrebbe una sostituzione di popolazioni. È molto più probabile uno stimolo di tipo culturale o sociale, nato all’interno di una popolazione e poi trasmesso rapidamente a tutta la specie per diffusione.

In chiusura di uno dei suoi ultimi saggi, dedicato all’arte rupestre del Paleolitico, Stephen Jay Gould annota: Abbiamo sempre amato l’arcobaleno, da 30mila anni a questa parte. Per tutto il tempo trascorso da allora ci siamo sforzati di dipingere la bellezza e la forza della natura. L’arte di Chauvet (e di Lascaux, di Altamira, …) eleva il nostro cuore perché su quelle pareti noi vediamo i nostri inizi e sappiamo che, anche allora, avevamo in noi qualcosa di grande.

(adattato, con molte semplificazioni e spero senza errori significativi da Telmo Pievani)

Evoluzione

L’evoluzione è l’insieme delle modificazioni successive che portano, in un tempo sufficientemente lungo, a cambiamenti di tipo morfologico (=relativo alla forma), strutturali e funzionali nei viventi.
La sede di variazione è il DNA. Quando il patrimonio genetico di un individuo viene trasmesso alla sua progenie (i suoi figli) i cambiamenti passano alla nuova generazione, fino all'emergenza di nuove specie.
La selezione naturale è un meccanismo che conserva le variazioni favorevoli ed elimina quelle sfavorevoli, portando all’accumulo di cambiamenti in una popolazione. Ci sono le evidenze paleontologiche (fossili) a confermare che tutti gli organismi derivino, attraverso un processo di divergenza, da progenitori ancestrali comuni.

La conservazione delle differenze e variazioni individuali favorevoli e la distruzione di quelle nocive sono state da me chiamate "selezione naturale" o "sopravvivenza del più adatto". Le variazioni che non sono né utili né nocive non saranno influenzate dalla selezione naturale, e rimarranno allo stato di elementi fluttuanti… o infine, si fisseranno, per cause dipendenti dalla natura dell'organismo e da quella delle condizioni  (Charles Darwin, L'origine delle specie, 1859)

Esempio tipico è l'evoluzione del collo delle giraffe.
Una mutazione genetica che ha prodotto in alcuni individui un collo più lungo si è rivelata vantaggiosa, perché questi soggetti potevano raggiungere più facilmente le foglie di alberi alti, nutrirsi meglio e di più, rispetto agli individui che non potevano raggiungere le foglie poste in alto.
La conseguenza era una più elevata probabilità di sopravvivenza e di riproduzione (e dunque una maggiore probabilità di trasmettere il proprio patrimonio genetico): cioè un adattamento all'ambiente migliore rispetto agli individui col collo più corto.

Darwin, nel capitolo 4 del suo libro The Origin of Species, dedicò un paragrafo alla definizione di un altro tipo di selezione, distinta da quella prodotta dall’ambiente. nota come selezione sessuale ed operata dalla competizione tra maschi (che lottano per conquistare la compagna) e dalla scelta delle femmine, sulla base di caratteristiche comportamentali o ornamentali, come il canto ed il piumaggio degli uccelli (es. il pavone).

Darwin studiò gli animali delle isole Galapagos.

Il viaggio del Beagle

In particolare, in ognuna di queste isole viveva una diversa specie di fringuello che si distingueva dalle altre per dimensioni, piumaggio e per forma del becco.

Darwin notò che i fringuelli che si nutrivano di semi con guscio duro avevano un becco tozzo e robusto, mentre quelli che si nutrivano di insetti avevano un becco più sottile. Ipotizzò che le varie specie di fringuelli si fossero evolute a partire da un'unica specie più antica, adattatasi alle diverse caratteristiche ambientali ed alla conseguente dieta disponibile, suggerendo l'idea che l'evoluzione di una specie doveva far sì che questa si adattasse meglio all'ambiente circostante. In modo simile lavorano gli allevatori, che ottengono specie con le caratteristiche desiderate incrociando tra loro alcuni animali selezionati. Darwin concluse che in natura un meccanismo di selezione analogo a quello dell’allevatore, per cui gli individui adatti sopravvivono mentre i non adatti vengono eliminati.

 Un caso di evoluzione direttamente osservato è quello della farfalla delle betulle, la Biston betularia, che presenta, insieme ad individui con le ali chiare punteggiate di nero, delle forme melaniche ad ali scure. Questa farfalla notturna si posa sui tronchi di betulla, tipicamente chiari con screziature scure; su tale sfondo, la colorazione chiara le rende quasi invisibili ai predatori.

Fino al 1845 tutti gli esemplari osservati di Biston betularia erano prevalentemente di colore chiaro, ma con lo sviluppo delle fabbriche alimentate a carbone e la presenza di particelle di fuliggine nell’atmosfera, i tronchi di betulla vennero coperti da uno strato di polvere scura, sulla quale le farfalle ad ali bianche erano ben visibili. Le falene scure divennero favorite, ed il loro numero cominciò ad aumentare La sostituzione degli esemplari ad ali chiare con quelli ad ali nere fu molto rapida; si osservò un ritorno alla prevalenza di farfalle ad ali chiare solo dopo le norme antinquinamento che ridussero la presenza di fuliggine negli scarichi industriali.

Il concorso di Google

Come sapete, alcuni compagni della 3A hanno partecipato al concorso Google Science Fair.
Hanno fatto un lavoro impegnativo che li ha messi di fronte al metodo scientifico: guardarsi intorno, avere idee, svilupparle, fare ipotesi, raccogliere dati, elaborarli, verificare le ipotesi. Alla fine i gruppi hanno presentato i loro risultati allegando una presentazione che sarà proposta nell'ultima compresenza.

Intanto, qualche ampliamento del progetto di Veronica e Mattia Gli animali ci rendono più felici?
Nel loro studio è stato inserito il contributo dei nonni ospiti della Casetta d'Argento, una casa-famiglia che ospita anziani ed animali. Ecco la storia di Umbertino ed Abramino, un nonno molto anziano e un cagnolino vecchissimo, nelle parole di Fabiana del Progetto Quasi:

Abramino oggi ha 17 anni, è un cagnolino di taglia piccola, vissuto per anni e anni in un canile in mezzo a cani quattro volte più grandi di lui. Abramo è stato tirato fuori da un canile da una volontaria (del Progetto Quasi, che si occupa di cani con storie disastrose di incuria ed abbandono, n.d.r.), ma nessuno l'ha voluto, e quindi per un anno ha girato da una pensione all'altra, da uno stallo all'altro. 

I casi disperati sono la nostra specialità, così l'abbiamo accolto nella nostra Casa Famiglia. Un paio di settimane fa, finalmente, una telefonata per Abramino: è Sonia, che gestisce una Casa Famiglia per Anziani. Stavolta sono anziani "umani", ma come leggerete l'incontro di due r

ealtà con lo stesso nome tirerà fuori il meglio di tante persone, creando un circolo di energia positiva che non può e non deve rimanere fine a se stesso. Prendo un appuntamento, vado a vedere questa Casa Famiglia per capire se possa essere un luogo adatto ad Abramino. 

Trovo una festa con i clown, palloncini, dolci per tutti, e 12 anziani con i cappellini che ridono e festeggiano con i parenti. Ma l'aspetto più bello è che nella Casa Famiglia di Sonia vivono anche due cagnoline, Cinzia (adottata dalle Perreras spagnole) e Wilma (raccolta in strada), e due galline, Brigida e Celeste. Sonia mi porta in giardino dove girano tranquillamente sia le galline che i cani, che quando vogliono possono entrare (sì, tutti e quattro) a salutare gli ospiti e a prendersi le coccole. E' un posto bellissimo, dove ci si sente a casa. Un'oasi a cui non sono abituata: le residenze per anziani le conosco bene, molte sono tristi e fredde, luoghi di estrema solitudine dalle quali non si vede l'ora di uscire. Qui no. 

Sonia mi presenta gli ospiti, e mi porta a conoscerne uno che mi rimane nel cuore: è Umberto, ha più di 90 anni, è allettato e ha un'infermiera simpatica accanto che gli somministra l'ossigeno e l'aerosol. Non si alza da tanto tempo da quel letto, sembra voler sparire anche in un posto così bello. Non ce la fa a parlare, ha appena il fiato per respirare. Sonia mi dice che non vuole più mangiare, che forse si è stancato. Umberto, detto Umbertino: un uomo come tanti, il suo passato non lo conosco, ma conosco quello sguardo rassegnato, l'ho visto tante volte. "Amava tantissimo i cani", mi dice Sonia. Quando ti si spezza il cuore non fa rumore, ma fa male lo stesso. Esco dalla stanza, parlo con Sonia: ha cercato tanto un altro cagnolino, ma nessuno le ha voluto dare un cane perchè "con gli anziani il cane si stressa". E' arrabbiata, perchè la sua casa è aperta a tutti, e anche lei come me cerca di cambiare le cose, ma trova tanti muri. Parliamo a lungo, mi racconta la storia delle sue cagnoline, delle galline, anziane anche loro: "pensa! l'inverno scorso Brigida è stata tanto male, l'abbiamo ricoverata e si è ripresa!". Penso a questa donna che si occupa degli anziani e che fa ricoverare la gallina e gli fa fare le flebo, che si fa mandare un cane dalle Perreras perchè in Italia non glie lo danno. Rimango perplessa, ma neanche tanto: conosco questo mondo. Mi metto d'accordo, le faccio portare Abramino e le dò una settimana di tempo per verificare se effettivamente possa essere adatto per la sua situazione: cerco di scoraggiarla, è anziano, è sordo, è quasi cieco, fa pipì ovunque, abbaia tanto. Non le voglio creare problemi con la ASL, con i parenti, con i vecchini che potrebbero scivolare su una pipì e farsi male. Ma lei vuole provare: "vedrai che si abituerà". La chiamo tre volte al giorno, per due giorni. Chiedo di Abramo, chiedo di Umberto. 

Umberto aveva un cane, anni fa. Quando il cane è morto, lui ha avuto un infarto. Non ne ha voluti più. Al terzo giorno al telefono non c'è Sonia, c'è un filo di voce che si sente a stento tra i sospiri affaticati: "Fabiana, grazie". E' Umberto. Sonia gli ha detto che una certa Fabiana gli ha regalato un cane, anziano anche lui: ha preso Abramino e glie l'ha messo sul letto. Umberto si è fatto dare il telefono e ha raccolto tutte le sue energie per ringraziarmi e per farmi piangere per diversi minuti. "Sei contento, Umberto?" gli chiedo tra i singhiozzi, non so neanche se le mie parole siano comprensibili che non ce la faccio neanche a dirle. "Sì. grazie." Umbertino dopo mesi si è fatto vestire, preparare, alzare ed è andato in salotto a fare colazione con gli altri. Con Abramino in braccio. Va a dormire con Abramino sul letto. Sorride. Gli altri ospiti sono stati contagiati e un altro signore ospite della Casa Famiglia "La Casetta d'Argento", che non camminava più ha voluto passeggiare, a braccetto con la fisioterapista, dicendo a tutti: "Umbertino è contento perchè si è fatto il cane! Allora sono contento anch'io!". Sonia mi chiama due volte al giorno, mi dice: "è incredibile, questo giorno ce lo ricorderemo sempre". Sonia dice ridendo a Umberto: "Ora che sei anziano ti sei fatto un cane più anziano di te!". E Umberto piange di felicità. 


E Abramino, il cane che "nessuno voleva", il dimenticato tra i dimenticati, sordo, cieco, vecchio, se ne va in giro tra la casa e il giardino, accoglie tutti, scodinzola felice. 

Non ha mai fatto una pipì in casa da quando è arrivato, e a 17 anni ha conosciuto l'Amore. Io tornerò di nuovo, a salutare Abramo e ad abbracciare Umbertino, perchè per questo io mi prendo volentieri tutta la fatica, tutte le energie spese, tutto il tempo rubato al resto, tutte le lacrime versate per gli "ultimi" a due o a quattro zampe. Per un momento così, nella vita, io mi prendo tutto questo. Io, e tutti quelli che hanno incontrato Abramo: chi l'ha tirato fuori dal canile, chi l'ha portato fino a noi, chi l'ha curato mentre aspettava una casa, chi l'ha staffettato da Sonia: siamo tutti volontari. E Sonia, che ha dedicato la vita ed ha fatto della sua "passione" per gli anziani un lavoro. Fatto egregiamente, aggiungerei.

Tutta la storia è su facebook, qui, come la Casetta d'Argento e il Progetto Quasi.

Luke Skywalker

Esperimenti con l'elettricità

Una volta a Sesto c’era lo stabilimento Falck Decapaggio. Cosa facevano lì?

Nell'immagine da GoogleMaps vedi la zona del Centro Commerciale Vulcano e l'ex decapaggio.

L'area dismessa avrà una nuova destinazione. Ne abbiamo parlato per via del nostro piccolo esperimento di galvanostegia, che consiste nel depositare su un oggetto metallico un sottile strato di un altro metallo.

La soluzione liquida nella quale avviene il processo di galvanostegia è detta bagno galvanico. Tale soluzione è tipicamente formata da acqua e dal sale del metallo (per noi, solfato di rame) che si vuole depositare.

Facciamo un esperimento di galvanostegia

Gli elettrodi sono elementi di materiale conduttore immersi nella soluzione che permettono alla corrente elettrica di scorrere attraverso la soluzione. L'elettrodo collegato al polo negativo della batteria è detto catodo, ed è formato dall'oggetto da ricoprire (-). L'elettrodo collegato al polo positivo della batteria è detto anodo, e può essere fatto dello stesso metallo che si vuol depositare sull'oggetto da ricoprire, oppure di un altro metallo o grafite. Noi usiamo una barretta di rame.

La galvanostegia si può realizzare per piccoli oggetti o per grandi strutture, come le carrozzerie delle auto. I bagni galvanici possono avere concentrazioni molto basse o molto alte, mentre le correnti variano dai milliampere per piccoli oggetti, a molti ampere per grandi bagni galvanici.

La superficie da ricoprire deve essere perfettamente pulita. Le impurità infatti non permettono al metallo di depositarsi e di aderire all'oggetto. Tale operazione è chiamata decapaggio. Si fa una pulizia meccanica con spazzole di metallo o panni abrasivi seguita da una pulizia chimica. Nel bagno galvanico vengono immersi il catodo (-), formato dall'oggetto da ricoprire (noi lo colleghiamo direttamente a polo - della batteria), e l'anodo (+), formato da un altro oggetto conduttore. I due elettrodi sono collegati a un generatore di corrente. Quando viene acceso il generatore, la corrente inizia a scorrere attraverso gli elettrodi e la soluzione, e il metallo inizia a depositarsi.

Dopo la galvanostegia, l'oggetto deve essere lavato, per eliminare i residui del bagno galvanico.

Nel bagno galvanico vengono immersi il catodo (-), formato dall'oggetto da ricoprire, e l'anodo (+), formato nel nostro caso da una barretta di rame. I due elettrodi sono collegati alla batteria da 4,5 volt. Quando la corrente inizia a fluire attraverso gli elettrodi e la soluzione il metallo inizia a depositarsi. Dopo la galvanostegia, l'oggetto deve essere lavato, per eliminare i residui del bagno galvanico. Noi abbiamo usato il solfato di rame che si separa in Cu++ e SO4--.

Elettrolisi con cloruro di sodio NaCl

L'altro esperimento di oggi era lo studio di quello che accade se nella cella elettrolitica (un bicchiere di vetro con alloggiamenti per le barrette di grafite o metallo) aggiungiamo all'acqua del cloruro di sodio NaCl.

In acqua questo sale si dissocia in ioni Na+ e Cl-, che vengono attratti dagli elettrodi carichi - e +. Agli elettrodi compaiono delle bollicine.

Cosa sono le bollicine che vedo?
Qui, trascinando la batteria su NaCl e cliccando sul triangolino in basso, vedrai gli ioni Cl- andare all'elettrodo +, cedere un elettrone e sfuggire come cloro gassoso, mentre all'altro elettrodo si forma idrogeno gassoso. Anche Na+ va all'elettrodo negativo, ma non riesce a catturare gli elettroni (cosa che fa invece l'acqua). Si lega agli OH- per formare NaOH o idrossido di sodio.
In altre parole, lo ione Na⁺si trasforma in una particella di sodio atomico (Na) che reagisce con l'acqua e forma NaOH (detto anche soda caustica) ed idrogeno, che si libera dalla soluzione sotto forma di bollicine gassose. Il cloro, invece, giunto all'elettrodo positivo, si libera come cloro gassoso mentre una parte di esso reagisce con l'acqua formando cloro, acido cloridrico e acido ipocloroso:
2Cl- + H₂O → HCl + HOCl + 2e-.

Dunque si crea una soluzione acida all'elettrodo positivo, ed una soluzione alcalina all'elettrodo negativo. E' quello che si vede immergendo la cartina di tornasole.

Possiamo dire che gli ioni giungono a contatto con l'elettrodo di segno opposto e qui si neutralizzano: quelli positivi ricevono elettroni dal catodo (-) e quelli negativi cedono elettroni all'anodo (+). Dopo essere stati neutralizzati, queste particelle sono diventate degli atomi chimicamente attivi. Possono reagire con gli elettrodi o con l'acqua, o si liberano sotto forma di bollicine gassose.

Cos'è la corrente nelle soluzioni acquose?

Mentre nei conduttori metallici la corrente è costituita da un flusso di elettroni che si muovono tutti nello stesso senso, nelle soluzioni acquose degli elettroliti la corrente elettrica è costituita da due correnti opposte di ioni, positivi e negativi che trasportano le loro cariche al catodo ed
all'anodo.
La corrente, qui, non è data dagli elettroni, ma dagli ioni presenti in soluzione; un liquido può essere un conduttore se è capace di dissociarsi in ioni (lo zucchero è un elettrolita?).

Scienza Under 18 2013

Album di Scienza Under 18 2013:

La squadra

Il fotografo di SU18

Federico spiega

Cosa fa Federico?

Visitatori al nostro exhibit

Corrente dai limoni

Cos'è?

Mimetismo

Robotica

Non sentire un tubo

Fare come i pipistrelli

Torri di spaghetti

Ressa al nostro exhibit

Come vedono i serpenti?

Istruzioni per le torri

Fasi lunari

Modello per la meiosi

Scatti di scienza

Esercizi con i circuiti (applet)

Usa quest'applet sui circuiti e scopri la legge di Ohm.

Procedi così: fissa la resistenza R (per esempio 10 ohm) e la differenza di potenziale G (quella che di solito indichi con V e chiami anche tensione o voltaggio) del generatore a 5 volt. Chiudi l'interruttore blu trascinandolo con il mouse.
Sull'amperometro, che è lo strumento che misura la corrente, leggerai l'intensità di corrente che circola nel circuito. Varia G portando a 6 volt il suo valore. Che nuovo valore avrà la corrente?
Trascrivilo. Aumenta ancora G e così via (ripeti fino a G=20 volt).

Prepara una tabella con i valori di G in volt e la corrente I in ampere, poi costruisci il grafico. Cosa ottieni? Come sono tra loro la tensione e la corrente? - Esegui un secondo esperimento. Lascia G costante (12 volt). Varia R, da 2 a 10 ohm; ogni volta misura la corrente I. Indica con x la resistenza e con y la corrente. Costruisci tabella e grafico. Cosa trovi?

Avete costruito un Sapientino.
Alla base del Sapientino c'è il circuito semplice come questo:

La resistenza R rappresenta l'utilizzatore (nel nostro caso una piccola lampadina), la batteria è indicata con V (tensione o voltaggio o differenza di potenziale, misurata in volt), la corrente è indicata con I (intensità di corrente, misurata in ampere A).
Il circuito del disegno è chiuso, cioè in esso circola corrente.
Cosa accade in un circuito? Le cariche (rappresentate dal signor Coulomb) si riforniscono di energia elettrica nella batteria (fintanto che questa è carica), l'energia viene ceduta e trasformata in luce e calore nella lampadina. Poi la carica ritorna alla batteria per un nuovo rifornimento: la carica non varia (si conserva), l'energia viene trasformata.

Da dove arriva la corrente che usiamo a casa e a scuola? Arriva dalla centrale!

La bozza del Programma d'esame 2012-2013

PROGRAMMA DI SMCFN 2012-2013 

Algebra
L’insieme dei numeri relativi. Operazioni con i numeri relativi. Espressioni algebriche. Calcolo letterale. Espressioni letterali. Prodotti notevoli. Equazioni di I° grado e verifica della soluzione. Problemi risolvibili con le equazioni. Geometria analitica. Punti, segmenti, rette. Equazione generale della retta. Rette parallele e rette perpendicolari agli assi. Studio di figure piane. Condizioni di perpendicolarità e parallelismo. Iperbole equilatera. Grandezze direttamente proporzionali e grandezze inversamente proporzionali.
Statistica. Fasi di un’indagine statistica. Elaborazione e interpretazione dei dati. Calcolo della frequenza relativa, calcolo di percentuali. Media, moda , mediana. Istogrammi e aerogrammi.

Geometria
Misura di aree, volumi e capacità. Il peso specifico. Circonferenza e cerchio. Angoli al centro e alla circonferenza. Poligoni iscritti e circoscritti. Geometria nello spazio. Prismi. Solidi di rotazione. Solidi composti. Calcolo delle aree delle superfici laterali e totali e volumi dei solidi (esclusi tronco di piramide, tronco di cono, sfera).

Scienze
Come funziona il corpo umano. Il sistema nervoso. Il neurone. La sinapsi. Gli organi di senso. Ereditarietà: le leggi di Mendel. La genetica. Il DNA: la sua struttura, le sequenze di basi azotate, codifica delle informazioni.
Teoria dell’evoluzione. L’origine della nostra specie.
Le forze. L’euilibrio.Tipi di forze: forza peso, forza di attrazione gravitazionale, forza elettrica, forza magnetica. Caduta dei gravi. Galileo e Newton.
La Terra nell’Universo. Orientarsi sulla superficie terrestre: i punti cardinali, latitudine e longitudine. Osservazioni sperimentali: le ombre, levata e tramonto del sole, durata del dì e della notte. Moti della Terra: rotazione e rivoluzione. Conseguenze: alternanza del dì e della notte, stagioni. Il satellite della Terra: la luna. Moti della luna. Fasi. Eclissi. Il sistema solare. Stelle e costellazioni. Teorie cosmologiche. Effemeridi.
Lavoro ed energia. Tipi di energia: energia potenziale gravitazionale ed energia cinetica. Conservazione dell’energia. Fonti di energia e problemi ambientali.
Fenomeni elettrici e magnetici. La carica elettrica. Le cariche in movimento: la corrente. Differenza di potenziale, intensità della corrente e resistenza elettrica. I circuiti. La prima legge di Ohm. Fenomeni magnetici. Campo magnetico e bussola. Esperimento di Oersted. Induzione elettromagnetica. Motore elettrico (per questa parte si farà riferimento ai contenuti svolti da Educazione Tecnica).

Prova scritta di Matematica
Sarà articolata su più quesiti:
A- due equazioni, una a coefficienti interi e con verifica della soluzione, l’altra a coefficienti frazionari. B- un problema di geometria solida (studio di un solido anche composto o ottenuto per rotazione di una figura piana) con il calcolo delle aree delle superficie totale, del volume ed eventualmente del peso; il problema parte dalla geometria piana.
C- analisi di dati, determinazione di grandezze statistiche e costruzione di grafici
D- un quesito di Scienze sul peso specifico, sulla legge di Ohm o sulle leggi di Mendel.

Prova orale di Scienze
No tesine.
 NOTA BENE - Sono parte del programma gli esperimenti eseguiti, dei quali è fornito un elenco a parte. Per chi ha partecipato ad uscite, conferenze, concorsi è obbligatorio portare una cartelletta, un portalistini o un quaderno con le relazioni sugli esperimenti eseguiti o le attività a cui si è partecipato. Saranno richiesti in sede d’esame anche i manufatti o dispositivi costruiti durante l’anno.

Elenco degli esperimenti e delle attività di cui è richiesta la relazione
Il diagramma radar o a ragnatela con i dati sulle mele.
I sensi: la vista. Il taumatropio. Il Fenachistoscopio.
L'installazione di Carsten Nicolai all'Hangar Bicocca. Una punta, due punte: il senso del tatto. Il gioco del tatto. Il punto cieco della retina. Immagini postume.
Costruzione di un modello di DNA (nucleotide).
Open Day: Paura!
L’equilibrio: la libellula e la ballerina acrobata. I ”fagioli magici”.
Il piano inclinato. Applicazioni del piano inclinato: la vite. Modello della vite.
Composizione di forze.
Grafico delle effemeridi, con tabella e relazione.
Il concorso Google Fair Science 2013.
100 giorni di frutta: relazione (usare le schede dove è stata registrata l'adesione).
Il sestante: manufatto e relazione. Il mappamondo liberato. Lo gnomone. Esperimenti con i magneti. La bussola. L’esperimento di Oersted. Galvanostegia.
Nota-Per i circuiti elettrici si chiederanno quelli realizzati per Educazione Tecnica.
Power Point (Google Drive) su un esperimento concordato.
Progetto “App” e spesa consapevole.

La 2A a Scienza Under 18 2013

Pronti per domani!

Da dove veniamo?

La famiglia ominide fa la sua comparsa in un luogo imprecisato del continente africano intorno a 6-7 milioni di anni fa.
La specie Homo muove i suoi primi passi, sempre in Africa, molto tempo dopo, fra 160 e 200mila anni fa.
Fisicamente ci somiglia molto. Il suo universo cognitivo da cacciatore-raccoglitore, invece, è lontanissimo da noi. Si tratta di una specie ben adattata al clima africano, capace di spostarsi e di adattarsi. Ma per molti altri aspetti l’Homo sapiens è un ominide al pari di altri suoi predecessori o coetanei con i quali ha convissuto per decine di millenni, fino a poco meno di 30mila anni fa.

Circa 50mila anni fa compaiono sepolture rituali e arte rupestre. Con la “rivoluzione paleolitica” nasce la mente umana.
Nel 1872 Charles Darwin scrive nella sesta edizione dell’Origine delle specie una lunga dissertazione sull’origine degli organi di estrema complessità e perfezione.
I creazionisti avevano infatti notato, nella loro critica a Darwin, che era difficile spiegare come lo stadio iniziale di un organo, per esempio un 5% di un’ala o di un occhio, potesse essersi evoluto in vista della sua utilità attuale, dato che non poteva servire all’inizio per volare o per vedere. 
 Darwin sostenne che in natura un organo può svolgere più funzioni o, viceversa, una funzione può essere assolta da più organi.
In tal modo, la selezione naturale può convertire una struttura da una certa funzione primaria a un’altra nel corso dell’evoluzione. Un organo può dunque avere un pre-adattamento per una certa funzione e poi essere utilizzato per un’altra. 
Come dire che l’utilità attuale di una struttura o di un comportamento non coincide necessariamente con la sua origine storica.

All’incirca dai 45mila ai 34mila anni fa emergono capacità cognitive inedite e incommensurabili rispetto a quelle degli altri primati. I comportamenti sociali raggiungono livelli complessi. 

Un nuovo fenomeno ha fatto la sua comparsa sul pianeta: una specie dotata di linguaggio articolato e di spiccate capacità relazionali e simboliche, con forti tendenze all’elaborazione di concetti astratti.
Da un ramoscello laterale dell’evoluzione nasce la prima specie biologica autocosciente in grado di porsi domande sul proprio destino e, qualche millennio a venire, sulla propria evoluzione. 
Se proviamo a elencare, con l’aiuto della letteratura paleoantropologica più aggiornata, le caratteristiche che l’umanità manifesta nei siti europei in concomitanza con questo grande balzo, gli elementi di discontinuità appaiono davvero straordinari. Compaiono le prime forme di innovazione culturale; le popolazioni umane si dividono in gruppi stabili e omogenei, nasce la diversità culturale e linguistica; esplode la produzione di rappresentazioni simboliche e artistiche; si ritualizzano le pratiche di sepoltura; compaiono i primi indizi di un interesse per la comprensione dei fenomeni naturali; le società di caccia e raccolta si raffinano enormemente.

Cosa può avere innescato questa esplosione di creatività, di mobilità, di immaginazione e di spiritualità?

(adattato da Telmo Pievani)

Galleria degli antenati: Darwin and Co.

Charles Robert Darwin (1809 –1882) nacque a Shrewsbury, in Inghilterra, quinto dei sei figli di Robert Darwin, medico, e Susannah Wedgwood.

Già da scolaro Darwin iniziò a collezionare insetti, rocce e minerali, ad osservare gli uccelli. Terminate le scuole primarie fu inviato nella rinomata scuola del dottor Butler a Shrewsbury, imparando la geometria e la matematica, trascurando lo studio dei classici antichi, che non riuscivano a coinvolgerlo pienamente. Nel tempo libero collezionava uova di uccelli, insetti e assieme al fratello eseguiva esperimenti chimici nel capanno degli attrezzi. A 16 anni fu iscritto dal padre, all'università di Edimburgo, presso la facoltà di Medicina che però abbandonò nel 1827. Suo padre, insoddisfatto che non fosse diventato medico e temendo divenisse un buono a nulla, lo spedì nel 1828 nel Christ's College a Cambridge, sperando in una sua carriera ecclesiastica.
A Cambridge, Darwin fu fortemente influenzato da personalità scientifiche , soprattutto dal botanico ed entomologo John Henslow. Questa esperienza, unitamente all'interesse per le collezioni di coleotteri sviluppatosi accompagnandolo in escursioni in campagna alla caccia di insetti, lo indirizzò verso la storia naturale.
Nell'estate del 1831 termina gli studi. Partecipa alla spedizione della nave Beagle, comandata da Robert Fitzroy, in partenza per una spedizione cartografica di cinque anni attorno alle coste del Sud America. Nel lungo periodo trascorso in viaggio registrò con estrema precisione moltissime osservazioni naturalistiche, poi pubblicate in celebre diario.

Durante la spedizione studiò direttamente sia le caratteristiche geologiche dei luoghi visitati, sia un gran numero di organismi viventi e fossili.
Il più celebre saggio di Darwin, L'origine delle specie, fu pubblicato solo nel 1859; la prima edizione (in 1250 copie) andò esaurita in due giorni. Nelle sue opere successive lo scienziato sviluppò altri temi.
Ne L'espressione delle emozioni negli animali e nell'Uomo, affrontò per la prima volta lo studio del comportamento animale secondo una prospettiva evoluzionistica.

Thomas Henry Huxley (1825 –1895) è stato un biologo e filosofo inglese. Convinto sostenitore dell'evoluzionismo darwiniano venne soprannominato il "mastino di Darwin". A differenza degli eminenti scienzati che avrebbe in seguito frequentato, Huxley non proveniva da una famiglia agiata. Da ragazzo aveva frequentato la scuola per soli due anni; un giovane meno dotato sarebbe potuto diventare un emarginato, ma non Thomas Henry: si fece autodidatta, e studiò scienza e logica, oltre ad imparare il tedesco da solo. A sedici anni era praticamente presso un medico, e a diciassette vinse una borsa di studio della Charing Cross School of Medicine di Londra. Intorno ai vent'anni pubblicò il suo primo articolo scientifico.

Nel 1860 partecipò al famoso dibattito nel quale sostenne, contro il vescovo di Oxford Samuel Wilberforce, la teoria dell’evoluzione del suo maestro Darwin, della cui validità, sebbene in disaccordo su alcuni punti, era convinto sostenitore.
Conseguì l'incarico di professore di storia naturale alla Royal School of Mines, incarico che avrebbe mantenuto per più di trent'anni.

Samuel Wilberforce (1805 –1873) Noto con il soprannome di "Soapy Sam" (untuoso), Wilberforce fu un grande parlatore, famoso per il suo eloquio . Oggi è ricordato per il famoso dibattito contro Huxley che sosteneva la teoria di Darwin. Non fu solo vescovo di Oxford – una posizione importantissima alla sua epoca – ma anche membro della camera dei Lords e della Royal Society.

Robert Fitzroy (1805 – 1865) è stato un navigatore britannico, celebre per aver condotto in qualità di capitano il brigantino Beagle nel viaggio in Patagonia e nello stretto di Magellano. Durante il viaggio sul brigantino Beagle tiene un diario di bordo sul quale annota le proprie esperienze, proprio come Darwin. Fitzroy è anche considerato uno dei pionieri della meteorologia, egli infatti diede vita alle prime previsioni del tempo. Nel febbraio del 1818, a soli 12 anni, entrò a far parte del Royal naval College e l'anno seguente entrò nella Royal Navy. Completò il suo corso con successo e nel 1824 fu promosso luogotenente avendo passato l'esame con il massimo del punteggio. Eletto deputato e successivamente governatore della Nuova Zelanda, incarico che dovette lasciare dopo soli due anni per motivi legati al suo pessimo carattere, nel 1854 divenne direttore del nascente ufficio meterologico inglese. Pioniere di questa scienza nata per esigenze legate alla marineria, fu sua anche l'idea di pubblicare le previsioni sui giornali per renderle disponibili al grande pubblico. Religiosissimo e profondo assertore del libro della Genesi, FitzRoy tentò di trovare attraverso lo studio delle scienze naturali una conferma alle Scritture, in particolare al Diluvio. Convinzioni che si scontrarono con l'apertura mentale e il genio di Darwin. I due da amici (scrissero anche un libro insieme al ritorno in patria) divennero antagonisti, soprattutto dopo la pubblicazione di L’evoluzione della specie.

Prova d'esame

SCIENZE – Risolvi l’esercizio:

L’emofilia A è una condizione recessiva vincolata al sesso per la quale in sangue non coagula correttamente; qualsiasi piccola ferita può dare un’emorragia grave che, se non è prontamente arrestata, può causare morte. E’ una malattia relativamente rara (1 caso ogni 10.000 persone) ma di rilevante importanza sociale ed economia. E’ caratterizzata dalla carenza della globulina antiemofiliaca o fattore VIII, ed è legata al sesso, perché il gene che presiede alla sintesi della globulina antiemofiliaca è localizzato sul cromosoma X ed ha carattere recessivo. L’emofilia può manifestarsi nella donna solo in quanto figlia di un emofiliaco e di una portatrice, oppure come risultato di un complesso fenomeno di disattivazione del cromosoma sano. 

Dopo aver spiegato il significato del termine recessività, spiega come l’emofilia può manifestarsi nella donna solo in quanto figlia di un emofiliaco e di una portatrice.
Rispondi, quindi, ai quesiti seguenti.
1. Mostra, avvalendoti dei quadrati di Punnett, quale sia la probabilità che si manifesti la malattia nella donna in quanto figlia di un emofiliaco e di una portatrice.
2. Se una malattia dipende da un gene residente sul cromosoma Y, qual è la probabilità per un uomo malato di avere figli maschi sani? E di avere figlie sane?

ALGEBRA – Risolvi la seguente equazione. Esegui la verifica della soluzione:
 3(6x+5) - 7(2x+3) = 5(3x+6) - 7x

GEOMETRIA Risolvi uno dei seguenti problemi:
1-Un prisma di legno (Ps=0,8 g/cm3) ha per base un triangolo isoscele di base 12 cm e lato obliquo di 10 cm. Sapendo che l’altezza è di 15 cm, trova l’area della superficie totale del solido, il suo volume e il peso. Disegna il solido.
2-Un oggetto di legno è formato da due parallelepipedi sovrapposti. Il primo è a base quadrata, ha lo spigolo di base di 24 cm e l’altezza di 10 cm. Le dimensioni del secondo parallelepipedo sono 8 cm, 3 cm e 14 cm. Calcola il peso del solido in kg, sapendo che il Ps è 0,8 kg/dm^3 e l’area della superficie totale del solido. Disegnalo.

ALTRI ESERCIZI
A-Un trapezio possiede l'area A pari al valore di 42 cm^2 e la sua altezza h misura 7 cm. La base minore b è 1/3 della maggiore B. I- Calcolare la misura delle due basi b e B. II- Il trapezio è la base di un prisma avente l'altezza di 10 cm. Calcolare il volume del prisma. III- Stabilire se il prisma è equivalente a un cono avente l'altezza di 21 cm e l'apotema di 29 cm.

B-Fissando come unità di misura il metro (due quadretti del foglio = 1 m = unità di misura) rappresenta in un piano cartesiano ortogonale i punti di coordinate note:
A(4;1), B(4;10), C(8;10) e D(8;1).
Unisci, in ordine alfabetico, i punti dati e scrivi la misura dei segmenti AB, BC, CD, DA.
Scrivi il nome della figura ottenuta. Calcolane area e perimetro.
Volendo coprire la figura con piastrelle quadrate di 50 cm di lato, quante ne occorrono.
Individuate il punto E di coordinate (4,-2). Considera la figura BCDE ottenuta. Di quale figura si tratta? Facendo ruotare la figura di cui al punto precedente attorno alla sua base maggiore che solido otterresti e come opereresti per calcolarne il suo volume?

(Soluzioni: 2; 2; 1)

Il percorso del sole e le ombre

Il Sole sorge a est, raggiunge la massima altezza sull'orizzonte e poi scende a ovest.
Un'asta verticale (gnomone) fissata al suolo proietta un'ombra la cui lunghezza e direzione varia durante la giornata.
Lo abbiamo visto con l'ombra della matita sul banco!
Nel momento in cui il Sole raggiunge la sua massima altezza sull'orizzonte (mezzogiorno) l'ombra raggiunge la sua minima lunghezza. Per linea meridiana si intende proprio la retta Nord-Sud che, in quell'istante, si trova nella stessa direzione dell'ombra e giace sul piano orizzontale. Identifica la direzione dei punti cardinali SUD (verso il Sole, nel nostro emisfero) e NORD (dalla parte opposta al Sole). La retta Est-Ovest, perpendicolare alla meridiana passante per O e giacente sul piano orizzontale, identifica le direzioni cardinali EST (a sinistra di chi guarda a sud) e OVEST (a destra):


Cosa sono l'altezza del sole e l'azimut visti nei diagrammi del widget e del sito dell'osservatorio negli altri post?
Altezza: è la distanza angolare dall'orizzonte di un punto (T nel disegno) sulla sfera celeste misurata lungo il cerchio verticale passante per quel punto.
Azimut: è l'angolo formato dal piano del cerchio verticale passante per il punto con il piano del meridiano del luogo.

Il meridiano  è un cerchio sulla sfera celeste individuato dai punti N, P, Z e S (rispettivamente: punto cardinale NORD, polo nord celeste, zenit e punto cardinale SUD). 

Il meridiano celeste o meridiano dell'osservatore è il cerchio massimo sulla sfera celeste che contiene i poli celesti, lo zenit e il nadir:

Le foto e le definizioni sono tratte da http://vialattea.net, un sito ricco di approfondimenti per tutti gli interessati.

Abbiamo parlato molto di Nord e Sud, Est ed Ovest. Come li trovo?

Con la bussola per esempio. Il piano della bussola deve essere orizzontale rispetto al terreno. Non bisogna stare sotto le linee dell'alta tensione o in vicinanza di masse metalliche che possono influenzare l'ago magnetico.

Il nord geografico è quello che troviamo di solito sulla parte alta di ogni cartina, e che indica il polo nord geografico. Il nord magnetico invece è quello indicato dall'ago della bussola.

Questi due Nord non coincidono: infatti mentre in Nord geografico è situato al Polo Nord, il Nord magnetico si trova a una distanza di circa 2.200 km da esso. Inoltre annualmente il Nord magnetico cambia posizione. 

L'ago della bussola non punta al Nord geografico, ma è leggermente spostato verso ovest di alcuni gradi. 

Sito con un widget per calcolare la declinazione magnetica a Sesto.

Sito per imparare a usare bene la bussola. Un altro sito utile.