Obiettivi formativi
Il corso di ecologia intende fornire i fondamenti scientifici su cui si è connotata l'evoluzione del pensiero e della ricerca ecologica nell'ultimo secolo, tenendo conto della fisionomia professionale sempre più marcata che i laureati in scienze della natura e dell'ambiente potranno assumere rispetto ai problemi di gestione e conservazione delle risorse naturali e dei processi ambientali alterati.
Lo studente acquisisce le conoscenze di base nei diversi settori dell’ecologia generale: adattamento degli organismi all'ambiente, ecologia di popolazione e comunità, struttura e processi dell’ecosistema.
La capacità di applicare la conoscenza acquisita è sviluppata con esercizi ed esercitazioni tenute dal docente con il coinvolgimento degli studenti. A completamento di questa attività sarà organizzata la partecipazione ad almeno due seminari o eventi, in modalità webinar, nei quali emerga l'utilità delle applicazioni dell'ecologia alla soluzione dei problemi ambientali
Prerequisiti
Conoscenze di base acquisite nel corso del primo anno.
Contenuti dell'insegnamento
L’insegnamento è articolato in cinque parti.
Nella prima parte sono presentati i fondamenti scientifici dell'ecologia rispetto ai problemi di gestione e conservazione delle risorse naturali e dei processi ambientali alterati.
Nella seconda parte sono illustrati i principali fattori abiotici e il loro effetto sugli organismi viventi. In particolare viene sviluppato l’approccio auto ecologico focalizzato su condizioni ambientali e adattamenti. Sono quindi presentati i concetti di habitat, nicchia, disturbo e tolleranza.
Nella terza parte viene affrontato lo studio dell’ecosistema, come unità fondamentale per l’analisi dei sistemi ambientali, avendo come riferimento gli aspetti energetici e i cicli della materia.
Nella quarta parte viene sviluppata l’ecologia delle popolazioni, con particolare riferimento a struttura, dispersione, crescita e fattori limitanti.
Nella quinta parte è presentata l’ecologia delle comunità come risultante delle interazioni tra popolazioni, con particolare riferimento a competizione interspecifica e predazione Viene quindi presentato il concetto di rete trofica.
Programma esteso
Concetti di base e storia dell’ecologia. Organizzazione gerarchica dei sistemi ecologici e proprietà emergenti. Scale spaziali e scale temporali in ecologia. Fattori fisici e clima. Fattori chimici e principali matrici ambientali: atmosfera, idrosfera, litosfera/pedosfera e biosfera. Composizione elementare e ruolo ecologico degli elementi con numero atomico < 30. Acqua e termoregolazione. Energia e sistemi ecologici. Condizioni ambientali e adattamenti degli organismi. Habitat, nicchia, disturbo e tolleranza.
Ecologia dell’ecosistema. Il ciclo del carbonio come legame tra mondo abiotico e sistema vivente. Produzione primaria e decomposizione: reazioni, processi e fattori limitanti. Modelli concettuali dell’analisi energetica: Elton, Lindeman e Odum. Le piramidi di numeri, biomasse ed energia. Critiche al modello trofo-dinamico.
Principali cicli biogeochimici. Il ciclo dell’acqua. Acqua come solvente e stechiometria ecologica. Cicli della materia nella foresta pluviale tropicale, nella foresta temperata decidua, in un lago ed in un agro-sistema. Concetti base dei cicli di C, N, P e degli elementi minori (Si, Fe e S). Buffer capacity biogeochimica.
Ecologia di popolazione. Metapopolazioni. Dispersione e distribuzione. Metodi di campionamento. Crescita esponenziale. Limitazione da risorse, competizione intraspecifica e crescita logistica. Competizione interspecifica: esclusione e coesistenza. Equazioni di Lotka Volterra. Interazioni predatore-preda. Altre interazioni biologiche: mutualismo, simbiosi, parassitismo, mimetismo e coevoluzione.
Ecologia di comunità. Organizzazione e struttura trofica. Indici ecologici. Reti trofiche. Effetti della limitazione: interazioni trofiche a cascata, regolazione top-down e bottom-up. Successione ecologica. Perturbazioni, resilienza, resistenza e regime shift.
Bibliografia
Libro di testo adottato: Pusceddu A., Sarà G., Viaroli P., 2020. Ecologia. UTET Università, Novara
Diapositive delle lezioni in formato pdf scaricabili da Elly (https://elly2020.scvsa.unipr.it/course/view.php?id=60)
Video-registrazione della lezione accessibile attraverso il link pubblicato in Elly (https://elly2020.scvsa.unipr.it/course/view.php?id=60)
Metodi didattici
Tutte le attività didattiche saranno svolte in modalità mista, ovvero in diretta streaming con presenza in aula di un numero limitato di studenti, in ottemperanza alle norme di Ateneo per il contrasto alla pandemia da corona virus. Le attività si suddividono in
- lezioni frontali nelle quali sono enucleati e discussi i concetti principali della moderna ecologia.
- attività di ripasso, dimostrazioni ed esercizi a piccoli gruppi (10-15 studenti) in presenza e a distanza
- partecipazione a un evento -seminario o conferenza - (modalità webinar) su temi ecologici applicati in campo ambientale.
Modalità verifica apprendimento
Alla fine del corso lo studente è in grado di analizzare e comprendere le principali caratteristiche strutturali degli ecosistemi ed i processi ad esse correlati. Sulla base di tali conoscenze, lo studente possiede le conoscenze e gli strumenti per affrontare lo studio di problemi ambientali con diversi livelli di complessità.
L'acquisizione delle conoscenze è verificata mediante esame scritto ch sarà svolto in presenza con un numero limitato di studenti, in ottemperanza alle norme sanitarie in vigore. nel caso di numeri elevati di studenti, l'esame sarà svolto in più turni. La traccia del compito è costituita in media da 4-5 domande a risposta multipla da 1 punto ciascuna, 3-4 domande a risposta aperta da 2-3 punti ciascuna e 2-3 problemi da 3-4 punti ciascuno, per un totale complessivo di 35 punti. L'esame è superato con il punteggio di 18 punti. La lode è acquisita con punteggio maggiore o uguale a 33 punti. Gli studenti che superano l'esame scritto sono ammessi all'esame del modulo integrato di Analisi dei sistemi ambientali.
Altre informazioni
Il corso di Ecologia è integrato con il corso di Analisi dei Sistemi Ecologici. 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.
