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 esercitazioni tenute dal docente con il coinvolgimento degli studenti e con la partecipazione ad una conferenza/evento nel quale emerga l'utilità delle applicazione 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, tolleranza e stress.
Nella terza parte viene sviluppata l’ecologia delle popolazioni, con particolare riferimento a struttura, dispersione, crescita e fattori limitanti.
Nella quarta sezione è presentata l’ecologia delle comunità come risultante delle interazioni tra popolazioni, con particolare riferimento a competizione interspecifica e predazione. Viene proposto un primo approccio quantitativo con i modelli elementari di Lotka-Volterra. Viene quindi presentato il concetto di rete trofica.
Nella quinta sezione 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.
Programma esteso
Concetti di base e storia dell’ecologia. Organizzazione gerachica 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, tolleranza e stress.
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.
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.
Bibliografia
Libro di testo consigliato: Smith T.M. & Smith R.L., 2013. Elementi di Ecologia. 8^ edizione. Pearson Italia, Milano-Torino.
Dispense del docente e Diapositive delle lezioni in formato pdf scaricabili dalla sezione "Materiale didattici" (http://scienzenatamb.unipr.it/cgi-bin/campusnet/corsi.pl)
Metodi didattici
Lezioni frontali del docente nelle quali sono enucleati e discussi i concetti principali della moderna ecologia.
Esercizi svolti in classe dal docente e dagli studenti con l’assistenza del docente.
partecipazione ad una conferenza/evento 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. 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. Esempi di tracce d'esame sono disponibili nella sezione "Materiale didattico" (http://scienzenatamb.unipr.it/cgi-bin/campusnet/corsi.pl)
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.
