MODULO ECOLOGIA
cod. 1004527

Anno accademico 2022/23
2° anno di corso - Primo semestre
Docente
VIAROLI Pierluigi
Settore scientifico disciplinare
Ecologia (BIO/07)
Campo
Discipline ecologiche
Tipologia attività formativa
Caratterizzante
52 ore
di attività frontali
6 crediti
sede: PARMA
insegnamento
in ITALIANO

Modulo dell'insegnamento integrato: ECOLOGIA

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 e con approfondimenti relativi alle applicazioni dell'ecologia alla soluzione di 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 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 terza 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.
Nella quarta parte viene sviluppata l’ecologia delle popolazioni, con particolare riferimento a struttura, dispersione, crescita e fattori limitanti.
Nella quinta parte sono trattate le relazioni tra organismi e ambiente. Sono quindi presentati i concetti di habitat, nicchia, disturbo e tolleranza.

Programma esteso

PARTE 1. CONCETTI DI BASE E STORIA DELL’ECOLOGIA.
Di cosa si occupa l’ecologia. Ecologia e movimenti ambientali. La nascita del problema ambientale e lo sviluppo dell’ecologia scientifica. Le sfide per l'ecologia nel XXI secolo.

PARTE 2. ECOLOGIA DELL’ECOSISTEMA.
Organizzazione gerarchica dei sistemi ecologici e proprietà emergenti nei sistemi sovraordinati. Scale spaziali e scale temporali in ecologia.
Ecosistema: concetto unificante dell’ecologia
2.1. La struttura dell’ecosistema
Componenti e fattori abiotici. Il ciclo dell’acqua. Acqua, termoregolazione e funzionamento degli ecosistemi acquatici. Acqua e clima.
Energia e sistemi ecologici: rilevanza e ruolo della radiazione ultravioletta, visibile e infrarossa. Interazioni tra radiazione e gas atmosferici.
Fattori chimici e principali matrici ambientali: atmosfera, idrosfera, litosfera/pedosfera e biosfera. Composizione elementare e ruolo ecologico degli elementi con numero atomico minore di 30.
2.2. Componenti e fattori biotici: relazioni con energia e materia
Acquisizione di energia degli organismi autotrofi fotosintetici: fattori limitanti, allocazione delle risorse, adattamenti alle condizioni ambientali
Acquisizione di energia degli organismi eterotrofi (cenni).
2.3. Processi dell’ecosistema
Flusso dell’energia e modelli concettuali dell’analisi energetica. Elton: ciclo del cibo, Lindeman: modello trofodinamico, Odum: modello idraullico.
La rappresentazione del flusso dell’energia: piramidi di numeri, biomasse ed energia. Concetto di rete alimentare: reti alimentari del pascolo e del detrito. Critiche al modello trofo-dinamico. Teoria metabolica.
Il ciclo del carbonio come legame tra mondo abiotico e sistema vivente. Produzione primaria e decomposizione: reazioni, processi e fattori limitanti.
Cicli della materia (biogeochimici). Cicli fondamentali in ecosistemi tipo: foresta pluviale tropicale, foresta continentale decidua, lago e agro-sistema.
Principali cicli biogeochimici: azoto, fosforo, silicio, ferro e zolfo. Autoregolazione degli ecosistemi: buffer capacity biogeochimica.

PARTE 3. ECOLOGIA DI COMUNITÀ.
3.1. La comunità come componente biologica dell'ecosistema che risulta delle interazioni tra popolazioni. Composizione in specie: indici di Simpson e Shannon. Organizzazione e struttura trofica. Reti trofiche. Effetti della limitazione: interazioni trofiche a cascata, regolazione top-down e bottom-up. Il disturbo come fattore destrutturante. Risposte adattative. Ipotesi del disturbo intermedio.
3.2. Evoluzione temporale: successione ecologica. Approccio biogeografico. Le fasi pioniera e climax della successione: Relazione successione-processi dell’ecosistema (P/B, P/R). Fattori che guidano la successione: energetici, trofici, competizione, facilitazione.
Perturbazioni, resilienza, resistenza e regime shift (cenni).

PARTE 4. ECOLOGIA DI POPOLAZIONE.
4.1. Popolazioni e meta-popolazioni. Metodi di campionamento. Crescita esponenziale. Limitazione da risorse, competizione intraspecifica e crescita logistica. Strategia r e K.
4.2. Interazioni tra popolazioni. Competizione interspecifica: esclusione e coesistenza. Equazioni di Lotka Volterra. Interazioni predatore-preda. La difesa delle prede dai predatori. Optimal foraging. Altre interazioni biologiche (cenni): mutualismo, simbiosi, parassitismo.

PARTE 5. ORGANISMI E AMBIENTE
Habitat. Nicchia ecologica: le risposte ecologiche a livello di singolo organismo. Tratti funzionali. Tratti delle storie vitali. Tratti effetto/risposta. Mass hypothesis ratio. Ruolo del disturbo e adattamento.

Bibliografia

Libro di testo adottato: Pusceddu A., Sarà G., Viaroli P., 2020. Ecologia. UTET Università, Novara
Materiale didattico messo a disposizione dal docente e scaricabile da Elly
- diapositive proiettate a lezione (in formato pdf),
- dispensa con la presentazione schematica degli argomenti trattati; sono sottolineati gli aspetti più rilevanti e le integrazioni tra i vari argomenti,
- materiale per l'approfondimento individuale da parte dello studente.

Metodi didattici

Tutte le attività didattiche saranno svolte in in presenza, in ottemperanza alle norme di Ateneo per il contrasto alla pandemia da COVID-19. 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
Le modalità di erogazione della didattica potranno subire modifiche legate all'evoluzione della situazione sanitaria.

Modalità verifica apprendimento

Si assume che alla fine del corso lo studente sia 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 acquisisce le conoscenze e gli strumenti per affrontare lo studio di problemi ambientali con diversi livelli di complessità.
Il raggiungimento degli obiettivi è verificato mediante esame scritto. La traccia del compito è costituita da domande a risposta multipla, domande a risposta aperta e da problemi con punteggio proporzionale al livello di difficoltà, per un totale complessivo di 35 punti. L'esame è superato con il punteggio di 18 punti. La lode è acquisita con punteggio >32 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 (prof. Giampaoo Rossetti). 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 dei voti dei due esami.