Obiettivi formativi
Il Modulo di ecologia si propone di illustrare i fondamenti scientifici su cui si sono sviluppati il pensiero e la 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. Al termine del corso ci si attende che lo studente sia in grado di:
- conoscere e analizzare argomenti fondamentali dell’ecologia generale: struttura e processi dell’ecosistema; relazione tra organismi e ambiente, ecologia di popolazione e comunità;
- capire che il sistema naturale è estremamente complesso e le interazioni che agiscono a diversi livelli di organizzazione e su scale spaziali differenti influenzano la sua struttura e il suo funzionamento;
- essere in grado di valutare criticamente le interrelazioni tra specie umana e ambiente e di individuare ed analizzare, almeno per linee generali, problemi ambientali legati all’uso improprio e/o sovra-sfruttamento delle risorse.
Prerequisiti
Conoscenze di base acquisite nel corso del primo anno.
Contenuti dell'insegnamento
L’insegnamento è articolato in quattro 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 e viene presentato il concetto di ecosistema, come unità fondamentale per l’analisi dei sistemi ambientali. Sono quindi analizzati gli aspetti energetici e i cicli della materia.
Nella seconda parte sono trattate le relazioni tra organismi e ambiente. Sono quindi presentati i concetti di habitat, nicchia, disturbo e tolleranza.
Nella terza parte sono sviluppate l’ecologia delle popolazioni, con particolare riferimento a struttura, dispersione, crescita e fattori limitanti ed è presentata l’ecologia delle comunità come risultante delle interazioni tra popolazioni. Viene quindi presentato il concetto di rete trofica.
Nella quarta parte sarà affrontato il tema dei fattori che controllano la struttura e il funzionamento delle comunità e degli ecosistemi.
Programma esteso
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. Ecologia e sviluppo sostenibile.
Introduzione all’ecosistema come concetto unificante dell’ecologia: caratteristiche strutturali e funzionali. Tipi di ecosistemi.
2 Struttura e processi dell’ecosistema.
Le componenti abiotiche dell’ecosistema: materia e energia.
Fattori chimici e principali matrici ambientali: Atmosfera, idrosfera, litosfera/pedosfera e biosfera.
Macro e micronutrienti. Stechiometria ecologica e fattori limitanti. Acqua e proprietà dell’ecosistema.
Flusso dell’energia e modelli concettuali dell’analisi energetica. La rappresentazione del flusso dell’energia: piramidi di numeri, biomasse ed energia. Concetto di rete alimentare: reti alimentari del pascolo e del detrito.
Acquisizione di energia degli organismi autotrofi fotosintetici: fattori limitanti, allocazione delle risorse, adattamenti alle condizioni ambientali. Acquisizione di energia degli organismi eterotrofi (cenni).
Produzione primaria e decomposizione: reazioni, processi e fattori limitanti.
Principali cicli della materia: carbonio, azoto e fosforo. Cicli fondamentali in ecosistemi tipo: foresta pluviale tropicale, foresta continentale decidua, lago e agro-ecosistema. Alterazione antropica dei cicli biogeochimici: cause e conseguenze.
3 Interazioni tra organismi, popolazioni e ambiente
Habitat. Nicchia ecologica: le risposte ecologiche a livello di singolo organismo. Tratti funzionali. Tratti delle storie vitali. Tratti effetto/risposta. Ruolo del disturbo e adattamento.
Popolazioni e meta-popolazioni. Crescita esponenziale. Limitazione da risorse, competizione intraspecifica e crescita logistica. Strategia r e K.
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.
La comunità come componente biologica dell'ecosistema che risulta delle interazioni tra popolazioni. Organizzazione e struttura trofica. Reti trofiche. Evoluzione temporale: successione ecologica.
4 Fattori di controllo della struttura e del funzionamento degli ecosistemi.
Interazioni trofiche a cascata, regolazione top-down e bottom-up. Il disturbo come fattore destrutturante. Ipotesi del disturbo intermedio. Interazione tra fattori biotici e abiotici. La bioturbazione e gli “ingegneri” degli ecosistemi. Uomo e ambiente: servizi dell’ecosistema.
Bibliografia
Le diapositive delle lezioni sono scaricabili dal portale ELLY sezione "Materiale didattici"
libri di testo consigliati:
Pusceddu A., Sarà G., Viaroli P., 2020. Ecologia. UTET Università, Novara
Smith TM and Smith RL., 2023 Elementi di Ecologia. X Edizione. Pearson Italia, Torino
Metodi didattici
Tutte le attività didattiche saranno svolte in presenza:
- lezioni frontali nelle quali sono enucleati e discussi i concetti principali della moderna ecologia.
- attività di ripasso
-dimostrazioni ed esercizi
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 della durata massima di 2 ore. 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. Giampaolo 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.
