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Oggetto:
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ECOLOGIA APPLICATA

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APPLIED ECOLOGY

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Anno accademico 2023/2024

Codice attività didattica
MFN0412
Docenti
Consolata Siniscalco (Titolare)
Francesca Bona (Titolare)
Valentina La Morgia
Corso di studio
Scienze Biologiche D.M. 270
Anno
3° anno
Periodo
II semestre
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
9
SSD attività didattica
BIO/03 - botanica ambientale e applicata
BIO/07 - ecologia
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Lezioni facoltative e esercitazioni obbligatorie
Tipologia esame
Scritto
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Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Questo insegnamento dell'area ecologico-ambientale  mira a formare gli studenti /le studentesse  a comprendere  le relazioni ecologiche tra fattori biotici e abiotici negli ecosistemi naturali ed antropizzati. Fornisce le conoscenze fondamentali sulle problematiche ambientali derivanti dall'impatto antropico sulla biosfera, con particolare riguardo all'inquinamento di aria, suolo ed acqua. Inoltre, il modulo di ecologia quantitativa ha come obiettivo quello di fornire gli strumenti di analisi necessari per garantire un approccio scientifico alle problematiche di gestione e conservazione delle singole specie e di tutela della biodiversità. Queste competenze potranno essere utili agli studenti e alle studentesse che si affacceranno al mondo del lavoro, ad esempio per svolgere attività tecniche all'interno di Enti pubblici locali o aree protette.

Per il modulo di Ecologia vegetale: L'insegnamento concorre agli obiettivi formativi del corso di Laurea nell'ambito ecologico, in quanto si propone di formare lo studente alla comprensione dei rapporti tra singole specie e comunità vegetali e fattori ambientali. Lostudente dovrà essere in grado, sulla base del riconoscimento delle specie vegetali e dell'osservazione delrelativo tipo funzionale, di ricavare indicazioni sulle condizioni climatiche,  pedologiche e di uso del territorio nonché di evidenziarne l'importanza nell'ambito dei cicli biogeochimici.

According to the general objectives of the ecological curriculum, this course aims at forming students to the comprehension of the relationships between biotic and abiotic elements in natural and anthropized ecosystems. It provides knowledge on environmental issues stemming from anthropogenic impacts on the biosphere, specifically regarding the pollution of soil, air, and water. The objective of quantitative ecology lessons is to provide analytical tools to tackle issues related to single species management and conservation and for the protection of biodiversity. These skills can be useful for access to employment, for example, to carry out technical activities within local public bodies or protected areas.

For the part on Plant ecology:This course contributes to the objectives of the study course in its ecological part since it aims at forming  students in understanding and discussing the relationships between single plant species and communities and environmental factors. At the end of the course the student should be able, recognizing the most common plant species and their functional type, to acquire indicationinformations on climate, soil and land use in the study area. Moreover he should be able tohighlight the role of plants in the biogeochemical cycles.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

CONOSCENZA E CAPACITA' DI COMPRENSIONE

Modulo generale: Alla fine del corso, lo studente/la studentessa dovrebbe aver acquisito le seguenti competenze:

  • Capire la struttura generale delle principali matrici della biosfera: atmosfera, pedosfera, idrosfera  e gli scambi di materia ed energia tra di esse
  • Capire il funzionamento degli ecosistemi nelle tre matrici
  • Possedere conoscenze specialistiche su alcuni ecosistemi: fiumi, laghi, agroecosistemi
  • Comprendere l'effetto delle attività umane sulle tre matrici: uso delle energia, del suolo, delle acque, inquinamento, effetti sul cambiamento climatico globale e sulla biodiversità
  • Conoscenza dei principali strumenti e indici dell'ecologia quantitativa per le applicazioni concernenti lo studio delle popolazioni e delle comunità biologiche.
  • Capacità di utilizzare autonomamente approcci analitici per la valutazione dello stato delle specie della biodiversità

 

Per il modulo di Ecologia vegetale: Al termine del corso lo studente dovrà dimostrare di:

1) Aver compreso le relazioni esistenti tra singole specie e comunità vegetali e  vari fattori ambientali (climatici, pedologici e di uso del suolo)

  • 2) Aver compreso il ruolo dell'evoluzione nella definizione di tali relazioni e della plasticità ecologica delle specie al variare dei fattori ambientali

    3) Conoscere le caratteristiche delle più importanti comunità vegetali (prati, zone umide e boschi) e il loro ruolo nei cicli biogeochimici definendono anche i servizi ecosistemici forniti anche in relazione alla dinamica vegetazionale nel tempo

    4) Conoscere le definizioni di biodiversità vegetale e saper evidenziare alcuni dei ruoli della biodiversità nella risposta alle variazioni ambientali nel tempo

  • CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
    Lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito le seguenti capacità:
    1) Essere in grado di fare elaborazioni semplici su dati relativi alla bioindicazione
    2) Saper rappresentare in grafici i dati climatici e le relazioni tra fattori biologici e fattori ambientali
    3) Saper utilizzare correttamente i nomi scientifici delle specie e delle comunità vegetali

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING

General Applied Ecology

  • At the end of the course, the student should possess the knowledge and skills to be able to:
  • Understand the overall structure of the three main matrices of the biosphere. atmosphere, pedosphere and hydrosphere, and the energy and material fluxes between them
  • Understand the functioning of the ecosystems in the three matrices
  • Achieve a specialized knowledge of some ecosystems such as rivers, lakes and agroecosystems
  • Knowledge of the main tools and indices of quantitative ecology for the study of populations and biological communities.
  • Ability to autonomously use analytical approaches to assess the conservation status of species and for biodiversity assessments.
  • Understand the influence of human activities on natural resources:  energy, soil, water, pollution, global change, biodiversity

 Part on plant ecology:

At the end of the course the student should have acquired the ability to:
1) understand the relationships between  plant species (single species and communities) and the most important environmental factors (climate, soil and land use)

2) understand the role of evolution in defining those relationships and ecological plasticity of plant species at varying environmental factors

3) analyze the properties of the most important plant communities (prairies, wetlands and woods) and their role in biogeochemical cycles also considering the provided ecosystem services during the vegetational dynamic stages

4) analyze the definitions of plant biodiversity and highlight some of the roles that biodiversity has in response to environmental variation in time

APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING 
Through practical activities, the student should learn to:
1) elaborate data on bioindication based on the presence of plant species and indices
2) draw graphs on climatic data and on the relationships between biological and environmental factors
3) use the correct scientific names for single species and for communities

 

Oggetto:

Programma

Modulo  generale 

Prof Bona

1)Classificazione dei corpi idrici: acque lentiche e lotiche, acque interne, di transizione, costiere. Proprietà fisiche e chimiche, alterazioni (temperatura, pH, ossigeno disciolto). Caso studio Liming nel Lago d’Orta (articolo Calderoni & Tartari 2000 Limnol., 60 (Suppl 2): 69-78). L’ autodepurazione dei fiumi, curva a sacco. Il sistema saprobico di classificazione. Indici biotici: i macroinvertebrati bentonici e l'indice IBE (esercitazione).  Carichi inquinanti diffusi e puntuali e parametri di misura.  Trattamento delle acque reflue: trattamenti primari, secondari, terziari. Trattamento dei fanghi.  L’ecologia dei laghi. L’eutrofizzazione, cause, conseguenze e metodi di misura.   Ecologia dei fiumi. Funzionamento dei fiumi e principali cause di alterazione. L'indice di funzionalità fluviale e applicazione al Parco della Mandria (Venaria, Torino)

Articolo: Calderoni & Tartari 2000 Limnol., 60 (Suppl 2): 69-78).

2) gradienti della biodiversità e minacce globali. Criteri di conservazione delle specie. Calcolo dei principali indici di ricchezza e diversità: Margalef, Shannon, Pielou, Simpson.

 

3) Composizione dell'atmosfera. Strato dell'ozono. Caratteristiche fisiche dell'atmosfera. Il clima. Zone climatiche terrestri.VariazIoni nel tempo della composizione dell’atmosfera. I CFC e il buco dell’ozono. L'effetto serra e il riscaldamento globale. principali gas serra. Proiezioni future dell’IPPC. Conseguenze su specie ed ecosistemi. Stima della vulnerabilità delle specie al global change .Effetti sulle piante e sulla produzione agricola, la downregulation. Modificazioni nella distribuzione globale degli ecosistemi terrestri. Effetti sulla fenologia delle specie. Impatti sociali e sulla salute umana. Effetti sugli ecosistemi acquatici: acque costiere, acque interne e di transizione. Effetti sugli ecosistemi forestali. Inquinamento dell'aria. Principali fonti inquinanti nelle aree urbane. Inquinanti primari e secondari. Lo smog fotochimico. Le deposizioni acide.

 

4) La matrice suolo. Fattori fisici, biologici, chimici. Gli orizzonti del suolo.la fauna del suolo: ruolo ecologico e come indicatore biologico. Cenni all’indice QBS. l’erosione del suolo. Cause principali. Effetti della perdita di materia organica. La conservazione del suolo. La contaminazione: vie di inquinamento, normativa vigente. Le sostanze più tossiche:diossine, PCB. I pesticidi: usi storici e attuali. Principali tipologie: insetticidi, erbicidi, fungicidi. Classificazione in base alla composizione. Il caso del DDT. Vantaggi e pericoli dell’uso di pesticidi.  L’incidente di Seveso. Gestione sostenibile agroecosistemi e lotta biologica. Articolo Wetzel et al. Agron. Sustain. Dev. (2014) 34: 1-20 sulle pratiche agroecologiche. Gestione sostenibile dei rifiuti (cenni). Visita all'impianto di termovalorizzazione dei rifiuti della città di TORINO

Articolo Wetzel et al. Agron. Sustain. Dev. (2014) 34: 1-20 sulle pratiche agroecologiche.

Costituisce parte integrante dell’esame il riconoscimento dei gruppi tassonomici principali dei macroinvertebrati bentonici

 

Ecologia quantitativa Prof La Morgia

L'insegnamento relativo all'uso di modelli matematici per lo studio della dinamica di popolazione e la conservazione delle popolazioni animali affronta i seguenti argomenti:

- Approcci analitici e modellistici in ecologia; conservazione e gestione delle specie, vulneralibilità e rischio di estinzione. Incertezza demografica, ambientale e spaziale.

- I modelli di popolazione: regola generale della crescita geometrica, variazioni nelle condizioni iniziali e valori soglia del tasso di accrescimento discreto.

- Analisi del trend delle popolazioni, definizione di popolazione in declino e minima popolazione vitale, metodi per determinare la MPV. Simulazioni basate su tassi di accrescimento.

- Modelli demografici, matrici di transizione e grafi del ciclo vitale. Tasso finito di crescita, stable stage structure e valore riproduttivo. Sensitività ed elasticità. Autovalori e autovettori della matrice di transizione.

- Modelli demografici nel continuo e tasso intrinseco di accrescimento. Densità dipendenza. Tassodi incremento e fattore di scala. Effetti della variazione del tasso di incremento. Analisi di stabilità.

Gli argomenti trattati sono illustrati e approfonditi tramite l'analisi dei seguenti casi studio:

- Caso studio 1: Stato di conservazione di Caretta caretta. Criteri di vulnerabilità IUCN, minacce per Caretta caretta. Definizione delle strategie di conservazione sulla base dell'analisi disensitività della matrice di transizione.

- Caso studio 2: il problema delle specie aliene invasive e la competizione tra scoiattoli.

- Caso studio 3: ibridazione tra lepri.

- Caso studio 4: la popolazione di orsi in Trentino. Modello di popolazione deterministico: parametrizzazione, analisi di sensitività e perturbazionidella dinamica.

 

 

Modulo vegetale:

Relazioni tra le specie vegetali e i principali fattori ambientali: luce, acqua, temperatura, vento, suolo.  I climi sulla terra: relazioni con i diversi tipi di vegetazione. Disturbo antropico e vegetazione. Le specie vegetali come bioindicatori.

Le comunità vegetali: caratteristiche (fisionomia, struttura e composizione, dinamismo) delle comunità e metodi di analisi. La situazione delle foreste europee ed italiane. Le foreste e il ciclo del carbonio. I vegetali e le altre fonti di energia. L'impatto delle attività umane sulle comunità vegetali. Risposte dei vegetali ai diversi tipi di impatto (disturbo meccanico, inquinanti, nutrienti.) in relazione alle loro strategie vegetative e riproduttive. Dinamismo delle comunità vegetali ed evoluzione del suolo. Conservazione del suolo e degli ecosistemi. I diversi livelli della biodiversità vegetale. Biodiversità

 General Applied Ecology

Prof Bona

Classification of water bodies : lentic and lotic waters , inland waters, transitional, coastal.. Physical and chemical properties , changes (temperature, pH , dissolved oxygen ) . Liming case study in Lake Orta (Article Calderoni & Tartari in 2000 Limnol . , 60 ( Suppl 2): 69-78 ) . The autopurification of rivers. The Saprobic system classification . Biotic indices: macroinvertebrates and Extended Biotic Index (lab experience). Point and diffuse pollution loads and measurement parameters . Wastewater treatment : primary treatment , secondary, tertiary . Sludge treatment Eutrophication of waters.  Concept of limiting factor. Sources of phosphorus. Lake stratifications. Effects and indicators of eutrophication.  River ecology . river communities and functioning. Main alterations.Biodiversity: geographical gradients and global threats. Species conservation criteria. Principal richness and diversity indices, with practical examples: Margalef, Shannon, Pielou, Simpson. 

Composition of the atmosphere. The Ozone layer. Physical characteristics of the atmosphere. The climate . Climatic zones. Long term variation in  the atmosphere composition. CFCs and the ozone hole . The greenhouse effect and global warming. Greenhouse gases. IPCC future projections . Consequences on species and ecosystems. Assessment of species vulnerability to GC . Air Pollution . Main sources of pollution in urban areas. Primary and secondary pollutants . Photochemical smog . The acid deposition . The air quality in the province of Turin.

 

 

The soil matrix . Physical, biological factors . Soil layers. Soil fauna : ecological role and as a biological indicator . The index QBs . Soil erosion, main causes . Effects of the loss of organic matter ; desertification , causes and consequences. The soil conservation. Contamination : pathways of pollution. Italian regulations. The most toxic substances : dioxins , PCB, mycotoxins. Pesticides: historical and current uses. Main types : insecticides , herbicides, fungicides. Classification according to the composition.  Benefits and dangers of pesticide use. The Seveso accident . Sustainable management of agro-ecosystems and biological control. Article Wetzel et al . Agron . Sustain . Dev . (2014) 34: 1-20 on agro-ecological practices . Sustainable management of urban wastes. Visit to the waste incineration plant of Turin Metropolitan Area

 


Quantitative Ecology Prof La Morgia

The teaching on the use of mathematical models for the study of population dynamics and conservation of animal populations covers the following topics:
 
- Analytical and modelling approaches in ecology; species conservation and management, vulnerability and extinction risk. Demographic, environmental and spatial uncertainty.
 
- Population models: the general rule of geometric growth, variations in initial conditions and threshold values of discrete growth rates.
 
- Population trend analysis, definition of indecline and minimum viable population, methods for determining MPV. Simulations based on accretion rates.
 
- Demographic models, transition matrices and life cycle graphs. Finite growth rate, stable stage structure and reproductive value. Sensitivity and elasticity. Eigenvalues and eigenvectors of the transition matrix.
 
- Demographic models in the continuum and intrinsic growth rate. Dependency density. Rate of increase and scale factor. Effects of variation of the rate of increase. Disability analysis.
 
The topics covered are illustrated and deepened through the analysis of the following case studies:
 
- Case study 1: Conservation status of Caretta caretta. IUCN vulnerability criteria, threats to Caretta caretta. Definition of conservation strategies based on the sensitivity analysis of the transition matrix.
 
- Case study 2: the problem of invasive alien species and squirrel competition.
 
- Case study 3: hybridisation between hares.
 
- Case study 4: the bear population in Trentino. Deterministic population model: parameterisation, sensitivity analysis and disturbance dynamics.

 

Part on Plant ecology:

Relationships between plant species and environmental factors: light, temperature, water, soil.  Responce of plant species to the variations of these factors. Climate on earth and in Italy, distribution of the plant species in relation to climate, soil and land use.

Plant communities: properties, definitions, physiognomy, structure and dynamic stages of plant communities and methods of analysis. Woods in Italy and Europe. Forests and Carbon cycle. Human impact on plant communitiesa and ecosystems. Ecosystem services.  Dynamic stages of plant communities and evolution of the soil. Soil and plant community conservation. Biodiversity.

 

Oggetto:

Modalità di insegnamento

Modulo generale: 42 ore di lezione frontale e 12 di esercitazioni. Le esercitazioni  includono  una  uscita in campo e una esercitazione in laboratorio sulla sistematica dei macroinvertebrati fluviali, una visita all'impianto di termovalorizzazione dei rifiuti e una all'impianto di depurazione acque SMAT.

Modulo vegetale: 22 ore di lezione frontale e 6 di escursione in campo

 

General Applied Ecology:  42 hours of lectures and 12 hours of practical experiences.  Practical experiences  include  three short field trips and lab experience on macroinvertebrates

Applied plant ecology: 22 hours of lectures and 6  hours of field experience. 

Oggetto:

Modalità di verifica dell'apprendimento

Modulo generale: Esame scritto della durata di 20 minuti.  Si tratta di rispondere a 11 domande  a risposta multipla (quattro opzioni) e 3 domande a risposta aperta breve  Le domande dello scritto permettono la valutazione anche delle attività svolte durante il modulo di ecologia quantitativa.

Il voto dello scritto è dato dalla somma dei punteggi ottenuti nelle singole domande (2 punti per ogni domanda a risposta multipla corretta, -1 ogni 3 errate, fino a 3 punti per le risposte aperte

Per il modulo relativo alla parte vegetale gli studenti devono rispondere a 10 domande a risposta aperta (3 punti ciascuna) in 1 ora.

 Il voto finale dell'esame è dato dalla media ponderata sui cfu dei due voti conseguiti nei due moduli.

 

 

The exam will be in person. General Applied Ecology: A written exam of 20', consisting of 11 multiple choice questions with four options, and 3 short open questions.

The score is the sum of the scores obtained for each answer. The overall score of the general module is given by the grade obtained on the written exam and the results achieved in the activities performed during the course

 

Applied plant ecology: a written exam with 10 questions with open answers (3 points each) in a one-hour test.

The final score is made of the weighted average (weights based on cfu) of scores achieved for the two modules

Testi consigliati e bibliografia



Oggetto:
Libro
Titolo:  
Ecologia applicata
Anno pubblicazione:  
2020
Editore:  
Amos
Autore:  
Bargagli
ISBN  
Obbligatorio:  
No
Oggetto:

1) Modulo generale

Il materiale illustrato a lezione è disponibile sulla piattaforma moodle (vedi link a fondo pagina)

E' fortemente consigliato l'acquisto di uno dei seguenti testi:

 

Bargagli Ecologia Applicata Amos Edizioni

Galassi Ferrari Viaroli Introduzione all'ecologia applicata Città Studi Edizioni

Miller Scienze Ambientali  Edises

Smith and Smith Elementi di ecologia Pearson Editore


 2) Modulo vegetale
Pignatti S. (ed.),1994. Ecologia vegetale. UTET.

1) General applied ecology:

Slides are provided on the moodle learning platform (see link at the bottom of the page)

Students should choose one  of the following textbooks:

Bargagli Ecologia Applicata Amos Edizioni

Galassi Ferrari Viaroli Introduzione all'ecologia applicata Città Studi Edizioni

Miller Scienze Ambientali  Edises

Smith and Smith Elementi di ecologia Pearson Editore



Oggetto:

Note

Curriculum Ecologico Ambientale

Oggetto:

Orario lezioniV

Nota: Consultare la tabella degli orari pubblicata sull'apposita pagina.

Registrazione
  • Aperta
    Apertura registrazione
    24/02/2022 alle ore 00:00
    Chiusura registrazione
    30/06/2024 alle ore 23:55
    Oggetto:
    Ultimo aggiornamento: 17/02/2024 18:37
    Location: https://biologia.campusnet.unito.it/robots.html
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