Obiettivi formativi
- Esaminare principi, concetti, incertezze e controversie nello studio dei sistemi ecologici
- Comprendere i fattori fisici, chimici e biologici che controllano la dinamica degli ecosistemi
- Apprendere come i processi ecosistemici sono analizzati da un punto di vista scientifico
- Aumentare la consapevolezza degli impatti antropici a scala locale e globale e i loro effetti sugli ecosistemi
- Fornire competenze di base per la gestione e il recupero degli ecosistemi
- Acquisire familiarità con la letteratura scientifica
- Integrare le conoscenze, gestire la complessità, formulare giudizi
- Accrescere la capacità di discussione, comunicazione e di valutazione critica degli studenti.
Prerequisiti
Il corso di Analisi dei Sistemi Ecologici è integrato con il corso di Ecologia (Prof. Pierluigi Viaroli). I due corsi sono valutati con esami distinti. L'ammissione all'esame di Analisi dei sistemi ecologici è subordinata al superamento dell'esame di Ecologia. Il voto finale è dato dalla media pesata per i crediti dei voti dei due esami.
Contenuti dell'insegnamento
Il corso si propone di illustrare agli studenti i principali approcci scientifici che hanno contribuito alla formulazione di importanti concetti e teorie riguardanti i sistemi ecologici. Saranno analizzati aspetti strutturali, trofici e biologici degli ecosistemi. Pattern e processi sono poi integrati e discussi alla luce dei principali paradigmi e teorie sviluppati negli ultimi decenni. Una parte del corso è dedicata all’analisi della biodiversità e del suo ruolo nel funzionamento degli ecosistemi.
Durante il corso si farà costante riferimento ad articoli scientifici fondamentali per capire l’evoluzione dell’ecologia acquatica e a review recenti su aspetti rilevanti dell’analisi dei sistemi ecologici.
Programma esteso
Parte generale
Contenuti ed approcci della ricerca ecologica. Il paradigma della complessità. Sviluppi recenti nella teoria degli ecosistemi per affrontare lo studio dei sistemi naturali e di quelli a forte impatto antropico. Sistemi complessi adattativi e “bilancio della natura”: mito o realtà? Ordine e caos nei sistemi ecologici. Metodi di analisi. Scale spaziali e temporali. Scaling in ecologia. Disturbo e successione. Resilienza e resistenza. “Regime shift” in sistemi ecologici. Predittività ed affidabilità dei modelli ecologici. Ricerche ecologiche di lungo termine. Biodiversità e relazioni con il funzionamento degli ecosistemi. Servizi ecosistemici. Gestione e recupero degli ecosistemi.
Casi di studio ed attività di campo
1. Analisi di struttura e funzionamento di un lago e possibili applicazioni ambientali
1.1. Teoria: come si studia un lago
Morfologia e morfometria
Termica e bilancio energetico
Idrologia
Proprietà ottiche
Chimica delle acque
Comunità lacustri
1.2. Applicazioni: progettazione e riqualificazione dei laghi di cava.
1.3. Visita a un lago di cava rinaturato.
2. Diversità e distribuzione degli organismi
2.1 Teoria: diversità biologica e relazioni che governano la distribuzione degli organismi
Definizioni di biodiversità
Come si misura la biodiversità
Pattern spaziali e temporali della diversità biologica
Principali minacce per la biodiversità
Possibili scenari in relazione a cambiamenti su scala globale
Biogeografia ed ecologia: due visioni dello stesso mondo
Assembly rules
Dispersione e colonizzazione
Metapopolazioni e metacomunità
La teoria dell’equilibrio di McArthur e Wilson (1967)
Ecologia della conservazione
2.2. Applicazioni: casi di studio su diversità e pattern di distribuzione di invertebrati di acque interne.
2.3. Esercitazione: relazione specie area in prati stabili.
3. Indici ed indicatori in ecologia
3.1. Teoria: valutazione della funzionalità ecosistemica mediante l’integrazione di fattori abiotici e biotici
3.2. Applicazione dell'Indice di Funzionalità Fluviale.
4. Escursione didattica nel Parco Nazionale dell’Appennino Tosco-Emiliano (da confermare).
Bibliografia
Libro di testo
Galassi S., I. Ferrari, P. Viaroli. 2014. Introduzione all'ecologia applicata. Dalla teoria alla pratica della sostenibilità. CittàStudi, 270 pp.
Testi di consultazione
Libri e manuali
Gotelli, N.J. (2001). A primer of ecology. Third Edition. Sinauer Associates, 215 pp.
Muzzi E., G. Rossi (Eds). 2003. Il recupero e la riqualificazione ambientale delle cave in Emilia - Romagna. Manuale Teorico - Pratico. Regione Emilia-Romagna, 491 pp.
Siligardi M., S. Bernabei, C. Cappelletti, E. Chierici et al., 2007. I.F.F. 2007. Indice di Funzionalità Fluviale. Manuale APAT/2007, 325 pp.
Smith T.M., R.L. Smith. 2009. Elementi di Ecologia. 6^ edizione. Pearson Italia. Mondadori.
Weathers K.C., D.L. Strayer, G.E. Likens. 2013. Fundamentals of Ecosystem Science. Academic Press, 312 pp.
E.books
Conoscere un lago (http://www.ise.cnr.it/ebooks/eConoscere_lago.pdf).
Millennium Ecosystem Assessment (http://www.millenniumassessment.org).
Articoli su rivista
A fine corso sarà resa disponibile la lista degli articoli scientifici citati a lezione per eventuali ulteriori approfondimenti.
Software
PAST: Paleontological statistics software package for education and data analysis. http://nhm2.uio.no/norlex/past/download.html
Metodi didattici
Lezioni frontali ed esercitazioni in campo.
Modalità verifica apprendimento
I risultati dell'apprendimento saranno valutati in base a:
- partecipazione degli studenti alle discussioni in aula;
- prova finale consistente nella redazione di una relazione sulle esercitazioni (si veda sotto il formato consigliato) e in una presentazione, indicativamente della durata di 10-12 minuti, di un argomento a scelta (preventivamente concordato con il docente). Seguirà una discussione sulla relazione e sulla presentazione, con riferimenti agli argomenti trattati nella parte generale del corso.
Modalità di valutazione
Frequenza delle lezioni e contributo alla discussione 20%
Relazione scritta e discussione 40%
Presentazione e discussione di un argomento a scelta 40%
Ogni studente dovrà inviare al docente, almeno una settimana prima dell’esame orale, la relazione in formato pdf (indicativamente 5-8 pagine escludendo bibliografia, tabelle e figure, con spaziatura 1.5 e carattere 12) riguardante le esercitazioni. La consegna della copia cartacea può essere fatta prima o durante l’esame. Ogni relazione deve contenere la dichiarazione esplicita e firmata che si tratta di un lavoro originale ed individuale. Il giudizio sarà dato sulla base della struttura e dei contenuti del lavoro. Tutte le fonti, anche quelle su Internet, devono essere citate. La struttura consigliata è la seguente:
- breve introduzione per illustrare i riferimenti teorici e gli obiettivi del lavoro
- materiali e metodi
- risultati
- discussione e conclusioni
- bibliografia e sitografia.
Inoltre, sempre almeno una settimana prima dell’esame orale, gli studenti dovranno inviare al docente la presentazione dell’argomento a scelta come file in formato pdf (massimo 1 Mb). Anche in questo caso è richiesta una dichiarazione che attesti l’originalità del lavoro nella pagina del titolo.
Gli studenti che non invieranno la documentazione richiesta entro i termini stabiliti (una settimana prima dell’esame) non saranno ammessi all’esame orale e saranno rinviati all’appello successivo.
Si ricorda che è vietato l'uso improprio di materiale di altrui proprietà intellettuale nella redazione degli elaborati finali. In caso accertato di plagio si applicheranno i provvedimenti disciplinari previsti dai regolamenti vigenti.
Altre informazioni
La frequenza del corso (obbligatoria) sarà attestata dalle firme di presenza. Gli studenti impossibilitati a seguire il corso per comprovati e documentabili motivi dovranno darne comunicazione scritta al docente.
