Attraverso questo attività si vuole riprodurre uno degli esperimenti sul campo che hanno portato Darwin alla formulazione della teoria dell’evoluzione per selezione naturale. Darwin cercò di dare una spiegazione su come le specie di piante dalla terraferma avrebbero potuto colonizzare isole lontane. Egli ipotizzò che i semi caduti in mare, protetti dal guscio, riuscivano ad attraversare gli oceani per crescere altrove e continuare ad evolversi.
Scheda sintetica delle attività
L’esperienza si divide in quattro parti. Prima parte: presentazione dell’esperienza, visione del film “Darwin e la evoluzione della specie”, lettura e discussione della lettera di Darwin al Gardener’s Chronicle and Agricultural Gazette, April 14, 1855.
Seconda parte: divisione degli alunni in gruppi di lavoro, preparazione dell’acqua salata e non salata e immersione dei semi. Registrazione delle osservazioni (galleggiamento, cambiamento di aspetto) e controllo giornaliero per 4 settimane.
Terza parte: interrare i semi in piccoli vasi di terriccio umido e controllare e registrare giornalmente se i semi germinano per due settimane.
Quarta parte: raccolta ed elaborazione dei dati. Discussione
Risorse necessarie
Film “Darwin e la evoluzione della specie”;
copia dell’articolo di Darwin “Does Sea-Water Kill Seeds?” Gardener’s Chronicle and Agricultural Gazette, May 26, 1855;
copia della lettera di Darwin al Gardener’s Chronicle and Agricultural Gazette, April 14, 1855;
semi, 12 per ogni tipo di pianta. E' preferibile usare semi a rapida germinazione per ridurre i tempi di attesa. Darwin avena utilizzato: mais, broccoli, ravanelli, lino, spinaci, piselli, peperoni e lattuga. Nella nostra esperienza abbiamo utilizzato i semi di bietola, cicoria, mais, fave e piselli;
acqua di mare (oppure acqua salata al 3% ottenuta aggiungendo 3 grammi di NaCl per ogni 100 ml di acqua);
bottiglie di plastica (PET);
cotone idrofilo;
cilindro graduato;
bilancia;
sale;
imbuto;
piccoli vasi o bottiglie di plastica (PET) tagliate a metà;
terriccio umido;
etichette;
cucchiaio;
pennarello;
computer;
guanti da giardinaggio;
colino;
spruzzetta.
Figura 1: materiale necessario
Prerequisiti necessari
Conoscere i concetti fondamentali della teoria di Darwin sull’evoluzione;
conoscere la morfologia e fisiologia delle piante;
sapere come si esprime la concentrazione di una soluzione;
saper preparare una soluzione;
conoscere la lingua inglese.
Obiettivi di apprendimento
Obiettivi e competenze generali:
saper lavorare in gruppo;
saper condurre un esperimento;
saper interpretare i dati ottenuti sperimentalmente;
saper formulare ipotesi e darne spiegazioni.
Obiettivi e competenze specifiche
verificare l’ipotesi di Darwin e cioè che i semi immersi in acqua di mare possono ancora germinare e comprendere le condizioni che influenzano la germinazione;
comprendere che la distribuzione di piante e animali sul nostro pianeta è una prova dei processi evolutivi in atto.
Dotazioni di sicurezza
Nessuna
Svolgimento
Procedura
L’esperienza si divide in quattro parti.
Prima parte
Presentazione dell’esperienza, visione del film “Darwin e la evoluzione della specie”, lettura e discussione della lettera di Darwin al Gardener’s Chronicle and Agricultural Gazette, April 14, 1855.
Figura 2: film "Darwin e la evoluzione della specie"
Seconda parte
Divisione degli alunni in gruppi di quattro (a ciascun gruppo vengono assegnati 36 semi per ogni tipo di pianta:12 semi da porre in acqua salata (3%NaCl) per simulare la permanenza in mare; 12 semi da porre in acqua non salata e 12 semi non immersi in acqua come controllo della germinabilità). Allestimento di bottiglie contenenti acqua salata o non salata, immersione dei semi. Registrazione delle osservazioni (galleggiamento, cambiamento di aspetto) e controllo ad intervalli regolari.
Figura 3: preparazione delle bottiglie contenenti acqua di mare o soluzione al 3% di NaCl
Si preleva dell’acqua di mare. Se si è impossibilitati si prepara una soluzione al 3% di cloruro di sodio utilizzando: NaCl, bilancia, cucchiaio, becher, bottiglia di plastica, imbuto, acqua distillata, cilindro graduato e spruzzetta. Si aggiungono, a questo punto, 500 mL di soluzione in ogni bottiglia. Si preparano altrettante bottiglie con acqua non salata da usare come controllo.
Figura 4: semi utilizzati e loro inserimento nelle bottiglie contenenti acqua salata
Si inseriscono 12 semi per tipo all’interno di ogni bottiglia contenente acqua salata e altrettanti in quelle di controllo con acqua non salata, si etichetta e si chiude la bottiglia con cotone idrofilo per permettere il passaggio di aria e impedire l'introduzione di agenti estranei e nello stesso tempo impedire la fuoriuscite dell'odore dovuto all'eventuale imputridimento dell'acqua.
Figura 5: i semi durante il periodo di osservazione
Si effettuano controlli ad intervalli regolari, ogni giorno, per quattro settimane e si annotano le osservazioni su una tabella (galleggiamento, cambiamento di aspetto, colore, dimensione, durezza, struttura, odore, ecc.). (Si veda tabella allegata)
Terza parte
Trascorsi i 28 giorni, i semi vengono interrati in piccoli vasi di terriccio umido. Oltre ai semi immersi in acqua salata o in acqua non salata, vengono interrati, come controllo, 12 semi per tipo non trattati in acqua.
Figura 6: interramento dei semi
Per un periodo di due settimane si effettua una osservazione giornaliera al fine di registrare l'avvenuta germinazione e il numero dei semi che germinano (Si veda tabella allegata).
Figura 7: la germinazione dei semi
La germinazione è influenzata da diversi fattori esterni che bisogna prendere in considerazione: acqua, ossigeno, temperatura e luce.
L'acqua è fondamentale per attivare la germinazione per cui è importante mantenere umido il terriccio.
Per quanto riguarda la temperatura, l'intervallo termico specifico ottimale è di 10-20 °C (per le piante dei climi temperati) per cui è essenziale collocare i vasi in ambienti nei quali venga rispettato questo parametro.
Durante la germinazione il metabolismo può essere inizialmente anaerobio ma diviene aerobio appena il tegumento si rompe e l’O2 può penetrare per cui è fondamentale che il substrato sia ben aerato.
Per quanto riguarda la luce, nella maggioranza dei casi essa non influenza la germinazione. Vi sono tuttavia semi la cui germinazione è influenzata positivamente da questo fattore ed addirittura casi in cui viene inibita. Per cui è necessario conoscere bene la biologia delle piante prese in considerazione.
Quarta parte: Raccolta, elaborazione dei dati e discussione
I dati raccolti dai diversi gruppi di lavoro vengono elaborati e si costruisce un istogramma con il numero di semi germinati di ciascun tipo nelle diverse condizioni di trattamento e nel controllo non trattato. Mettendo in evidenza le differenze di germinazione dei diversi tipi di semi si apre una discussione sui risultati ottenuti confrontandoli con quelli ottenuti da Darwin ed esposti nell’articolo "Does Sea-Water Kill Seeds?" in Gardener’s Chronicle and Agricultural Gazett, May 26, 1855. In effetti nell’esperimento originale Darwin pone l’attenzione sul fatto che tutti i semi utilizzati andavano a fondo, evento da lui considerato a sfavore dell’ipotesi della dispersione delle specie mediante le correnti marine e la colonizzazione di terre lontane. Egli concluse che in realtà i semi possono galleggiare in quanto inclusi nei frutti disseccati (baccelli, silique etc). Quindi l’esperimento così come realizzato va considerato solo in relazione all’effetto del sale (i.e. acqua di mare) sulla germinabilità.
Note e storia
Alcune brevi note storiche
Chi era Charles Darwin?
Nato a Shrewsbury nel 1809 fu educato al Christ’s College di Cambridge.
Navigò intorno al mondo con il brigantino HMS Beagle dal 1831 al1836.
Divenne un famoso gentiluomo naturalista e produsse diverse pubblicazioni scientifiche.
Visse e lavorò a Down House, nel Kent. Scrisse Sulla origine delle specie (On the Origin of Species) nel 1859, proponendo la teoria dell'evoluzione attraverso la selezione naturale.
Morì a Down House nel 1882.
Darwin e i suoi esperimenti
Tra il 1842 e il 1882, Darwin condusse esperimenti scientifici all'interno ed intorno alla sua casa (giardino, orto, serra, frutteto, prato e bosco).
Egli osservava con attenzione il mondo naturale quando faceva lunghe passeggiate attraverso il paesaggio rurale attorno a Down House.
Aveva. inoltre, facile accesso al cuore della comunità scientifica britannica di Londra, distante circa 20 miglia.
Scrisse e ricevette più di 15.000 lettere nel corso della sua vita, corrispondendo con naturalisti amatoriali e professionisti della Gran Bretagna e di tutto il mondo. Usò la sua corrispondenza per raccogliere dati sul mondo naturale e utilizzò questi dati per elaborare le sue teorie.
Durante la sua permanenza a Down, Darwin scrisse 15 libri e 130 pubblicazioni scientifiche, tra cui On theOrigin of Species.
L’acqua di mare uccide i semi? (“Does Sea-Water Kill Seeds?”)
Mentre era sul Beagle, Darwin osservò esemplari di piante molto simili tra loro che crescevano sia sulla terraferma che su isole distanti molti chilometri.
Nel 1850 Darwin, insoddisfatto della spiegazione classica, secondo la quale le piante sono state progettate per sopravvivere in una determinata area geografica, ipotizzò che i semi caduti in mare, protetti dal guscio, riuscivano ad attraversare gli oceani, grazie all’azione delle correnti marine, per crescere altrove e continuare così ad evolversi.
A tal proposito, a Down House, Darwin condusse una serie di esperimenti per verificare se i semi potevano realmente sopravvivere dopo essere stati immersi in acqua salata.
Bibliografia
DVD “Darwin e la evoluzione della specie” - Cinehollywood;
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