MODULO:FUNZIONI, SERVIZI E RIQUALIFICAZIONI DEGLI ECOSISTEMI
cod. 1009369

Anno accademico 2022/23
2° anno di corso - Secondo semestre
Docente
VIAROLI Pierluigi
Settore scientifico disciplinare
Ecologia (BIO/07)
Campo
Attività formative affini o integrative
Tipologia attività formativa
Affine/Integrativa
60 ore
di attività frontali
6 crediti
sede: PARMA
insegnamento
in ITALIANO

Modulo dell'insegnamento integrato: CAPITALE NATURALE E SERVIZI ECOSISTEMICI

Obiettivi formativi

Il corso è offerto a studenti del 2^ anno della Laurea Magistrale che sono in grado di affrontare in modo maturo e responsabile la valutazione e la gestione ambientale di problemi complessi che hanno implicazioni rilevanti per la società umana e per le attività antropiche. Sono proposti quattro obiettivi formativi principali.
1) Analizzare il grande quadro delle implicazioni dei processi ecologici per l'umanità. In questo contesto sono illustrate le principali funzioni e i servizi dell'ecosistema da essi dipendenti, lo stato di conservazione e di degrado degli ecosistemi e le possibilità di ripristino degli ecosistemi degradati. In particolare sono considerati ambienti acquatici e zone umide in accordo con gli orientamenti a livello internazionale.
2) Studiare una serie di processi biogeochimici che sono alla base di importanti funzioni e servizi dell'ecosistema, enfatizzandone gli aspetti quantitativi.
3) Verificare alla scala locale/regionale la rilevanza di alcuni di questi processi e di funzioni e servizi ecosistemici correlati.
4) Analizzare gli orientamenti generali della restoration ecology finalizzati al ripristino degli ecosistemi degradati. Le applicazioni sono proposte mediante l'analisi di casi di studio a livello locale/regionale.
Gli obiettivi 1 e 2 sono finalizzati al completamento delle conoscenze di base e all'acquisizione di nuove conoscenze e competenze nei settori dell'ecologia degli ecosistemi.
Gli obiettivi 3 e 4 sono finalizzati all'applicazione delle conoscenze acquisite in un contesto professionale, nell'ambito del quale sia richiesta la capacità di identificare e analizzare i problemi, sapendo proporre possibili soluzioni. Contestualmente, con attività didattiche dedicate, lo studente sviluppa la capacità di comunicazione, giudizio e autoapprendimento.

Prerequisiti

Conoscenze di base acquisite nella laurea triennale

Contenuti dell'insegnamento

L'insegnamento è articolato in tre parti.
Parte 1. Riepilogo dei principali concetti su struttura e processi dell’ecosistema rilevanti per la gestione ambientale. L’attività serve ad allineare ed armonizzare le conoscenze di partenza in una classe di studenti provenienti da lauree triennali ed esperienze formative diverse.
Parte 2. Presentazione dei servizi dell’ecosistema e delle infrastrutture verdi e blu come sistemi che ne garantiscono la disponibilità. Gli aspetti ecologici sono integrati con quelli economici per valutare potenzialità e limiti dei servizi ecosistemici nella gestione ambientale.
Parte 3. Gestire, riparare e ricostruire gli ecosistemi. Sono presentati i concetti fondamentali e i metodi della restoration ecology come modalità di gestione del disturbo antropico, delle risposte dell’ecosistema e della riparazione dei danni. Questa parte del corso è organizzata per casi di studio trattati in collaborazione con specialisti, enti e aziende del settore.

Programma esteso

PARTE 1. ECOSISTEMA: STRUTTURA, PROCESSI E FUNZIONI
CONTESTO - Nascita del problema ambientale ed evoluzione dell’ecologia e delle sue applicazioni.
ECOSISTEMA - Riepilogo sulle attuali conoscenze su struttura e processi dell’ecosistema. Relazioni tra ecosistemi e biodiversità. Funzioni ecosistemiche. L’ecosistema come unità di base nella gestione ambientale.

PARTE 2. ECOSISTEMA, BENI E SERVIZI DELL’ECOSISTEMA E SOLUZIONI BASATE SULLA NATURA
BENI E SERVIZI DELL’ECOSISTEMA. Gli ecosistemi costituiscono un capitale (capitale naturale) e forniscono servizi e benefici per l’umanità. Cosa sono i servizi dell’ecosistema: struttura e schema operativo, classificazione ed esempi. I grandi progetti internazionali (es. MEA, PEER, TEEB, CICES). Introduzione alla valutazione economica dei servizi ecosistemici. Pagamento dei servizi ecosistemici
SERVIZI ASSOCIATI AL CICLO DEL CARBONIO - Carbon sink e regolazione del clima. Esempi. Il bosco planiziale. Metodologie per la misura dello stock di carbonio nei vegetali e nel suolo. Il canneto come zona umida modello: bilancio di CO2 e CH4 e valutazione del servizi di regolazione del clima.
SERVIZI ASSOCIATI AL CICLO DELL’AZOTO - Processi, funzioni e servizi di regolazione del ciclo: azoto-fissazione, nitrificazione e denitrificazione. Azoto, agricoltura e allevamento animale. Inquinamento da nitrati: cause, effetti e possibili rimedi. Direttiva nitrati. La rimozione del nitrato nei sistemi di depurazione convenzionali e in sistemi alternativi basati su soluzioni naturali: zone umide, canali e laghi di cava.
SERVIZI ASSOCIATI AL CICLO DEL FOSFORO - Il fosforo come fattore limitante. Principali fattori di controllo geochimici: metalli, carbonati e argille. Fosforo e eutrofizzazione delle acque. Prevenzione e rimedi. Il successo delle norme per la riduzione del P nei detersivi.
INFRASTRUTTURE VERDI E BLU E SOLUZIONI BASATE SULLA NATURA
Ecosistemi come “infrastrutture naturali” verdi (terrestri) e acquatiche (blu). Definizioni e documenti di riferimento, ad esempio: infrastrutture verdi e blu per l’Europa. Le infrastrutture naturali come componenti fondamentali per la conservazione del capitale naturale e dei servizi ecosistemici, e dei benefici per la società umana. Esempi: zone umide di acque interne, mangrovie, praterie di fanerogame marine, estuari e foci fluviali, margini fluviali e interfacce terra-acqua.

PARTE 3. GESTIRE, RIPARARE E RICOSTRUIRE GLI ECOSISTEMI PER MANTENERE E MIGLIORARE I SERVIZI CHE OFFRONO
INQUADRAMENTO - Considerazioni di carattere generale e prospettive di sviluppo della restoration ecology. Condizioni di riferimento. Approccio ecologico analitico e integrativo. Gestione adattativa degli interventi. Evoluzione dell'ecosistema e scale temporali degli interventi e della gestione: perturbazioni, resilienza e regime shift. Iniziative a livello internazionale: United Nation decade on ecological restoration (2021-2030); strategia europea per la biodiversità 2030.

CASI DI STUDIO. Lo studio della riparazione e della ricostruzione degli ecosistemi è proposto attraverso alcuni casi di studio riferibili all’esperienza di ricerca e a collaborazioni del docente e a progetti e applicazioni che sono stati avviati nel bacino del fiume Po.
CASO 1. Riqualificazione dei canali di bonifica: metodi, obiettivi e primi risultati.
I canali come sistemi per il trattamento del carico diffuso di azoto e fosforo e come supporto alla conservazione della biodiversità. L’attività è svolta in collaborazione con il Consorzio di Bonifica dell’Emilia Centrale (CBEC) ed è articolata in due attività
- lezione introduttiva sui servizi forniti dai canali e sull'importanza della loro riqualificazione con intervento di tecnici del consorzio.
- visita guidata ai cantieri di riqualificazione dei canali del CBEC a Carpi (MO) e Gualtieri (RE) con attività sul campo, guidata dai tecnici del CBEC.
CASO 2. Progettazione ambientale e riqualificazione delle cave in acqua: metodi, obiettivi e risultati.
L’attività è riferita ad un settore di ricerca in cui il docente è impegnato da circa 30 anni; è svolta in collaborazione con aziende del settore degli inerti e materiali da costruzione. L’attività consiste in una lezione introduttiva del docente, seguita da una visita in una serie di cave nella golena del Po in provincia di Piacenza e da un incontro con i tecnici del settore.
CASO 3. I servizi ecosistemici nei centri urbani: tetti e pareti verdi, community garden e food forest. Seminario e visita guidata alla Food Forest del quartiere Picasso a Parma, curati dalla dott.ssa Francesca Riolo (Fruttorti, Parma)
CASO 4. Le riserve MaB UNESCO come strumento per raggiungere lo sviluppo sostenibile. La riserva MaB UNESCO “Po grande”. Questa attività è svolta con il supporto dell’Autorità di Bacino Distrettuale del fiume Po.
CASO 5. Il progetto di rinaturazione del fiume Po nell'ambito del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza. Questa attività è svolta con il supporto dell’Autorità di Bacino Distrettuale del fiume Po.

Bibliografia

Testo adottato: Galassi, Ferrari, Viaroli, 2014. Introduzione all'Ecologia Applicata. Dalla teoria alla pratica della sostenibilità. CittàStudi Edizioni, Milano.
All'inizio del corso il docente fornisce un elenco di testi e pagine web consultabili con accesso libero e/o disponibili nelle biblioteche dell’Ateneo.
Sono inoltre rese disponibili in Elly le diapositive delle lezioni e dispense relative a concetti e contenuti fondamentali.

Metodi didattici

L’organizzazione della didattica consta di tre modalità con diversi livelli di partecipazione degli studenti.
Modalità 1 (~40% delle ore). Lezioni frontali del docente nelle quali sono presentati i temi generali ed enucleati e discussi i problemi ambientali rilevanti per i quali l’ecologia può presentare soluzioni.
Modalità 2 (~40% delle ore). È guidata dal docente, ma con la partecipazioni di esperti e di enti che si occupano di riqualificazione ambientale. Sono trattati casi di studio rilevanti per le applicazioni ecologiche. Le attività frontali sono affiancate da escursioni didattiche e visite guidate in ambienti in cui sono stati attuati o sono in corso interventi di restoration ecology. Le escursioni sono la parte
preponderante di questa attività.
Modalità 3 (~20% delle ore). Due-tre workshop degli studenti (dipende dalla numerosità della classe). Gli studenti identificano e scelgono argomenti trattati nel corso e li sviluppano in workshop da loro organizzati e gestiti secondo norme prestabilite.

Modalità verifica apprendimento

Si assume che alla fine del corso lo studente abbia acquisito conoscenze e competenze che gli consentono di analizzare, in modo critico, i benefici prodotti dagli ecosistemi. Si ritiene inoltre che possa essere in grado di distinguere tra processi naturali e processi alterati, sappia identificare le cause delle alterazioni e individuare le componenti critiche, e sia capace di proporre soluzioni.
La preparazione è valutata con un esame finale nel quale gli studenti presentano e discutono un argomento a programma con modalità liberamente scelta. L'esame deve trattare in modo specifico la valutazione e la valorizzazione dei servizi ecosistemici e gli strumenti ecologici per la cura e la riqualificazione degli ecosistemi. Il voto di questa prova è attribuito per il 50% al contenuto (capacità di applicare la conoscenza e possesso di competenze tecniche), e per il 50% alla discussione (capacità di comunicazione e giudizio). Il voto finale è compreso tra 0 e 30. L’esame superato con 18/30. Esami eccellenti saranno valutati con la lode.
La partecipazione attiva ai workshop viene complessivamente valutata fino ad un massimo di 3 punti che si aggiungono al voto dell’esame finale.

Altre informazioni

Questo Modulo è integrato con il Modulo "Qualità, funzionalità ed uso sostenibile dei suoli" (Prof.ssa Cristina Menta).