Corso di laurea in Scienze Biologiche (L-13)

Fornire le conoscenze fondamentali sulle problematiche ambientali derivanti dall’impatto antropico sulla biosfera, con particolare riguardo all’inquinamento di aria ed acqua. Saper riconoscere le relazioni tra le variazioni delle condizioni ambientali e le alterazioni subite dalle componenti vegetali ed animali dei sistemi ecologici, a diversi livelli di scala.

Modulo generale: Alla fine del corso, lo studente 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

Modulo generale: 44  ore di lezioni frontali e 8 di esercitazione(6 cfu).

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

 

Modulo generale: Esame scritto della durata di un'ora.  Si tratta di rispondere a 18 domande (1 punto ciascuna) a risposta multipla (quattro opzioni) e 4 domande a risposta aperta (3 punti ciascuna). Per il modulo relativo alla parte vegetale gli studenti devono rispondere a 10 domande a risposta aperta (3 punti ciascuna) in 1 ora. 

Modulo generale:

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. 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. La qualità dell’aria in provincia di Torino.

Energia sostenibile. Impronta ecologica. Consumo energetico: settore trasporti, domestico, servizi e industriale. Come ridurre i consumi. Distribuzione geografica dei consumi e delle risorge energetiche. Fonti di energia rinnovabile. Coltivazione delle microalghe per la produzione di energia. Induzione accumulo di lipidi in microalghe d’acqua dolce per la produzione di biodiesel. 

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 desertificazione, cause e conseguenze. La conservazione del suolo. La contaminazione: vie di inquinamento, normativa vigente. Le sostanze più tossiche:diossine, PCB, micotossine. I pesticidi: usi storici e attuali. Principali tipologie: insetticidi, erbicidi, fungicidi. Classificazione in base alla composizione . Meccanismi d’azione. 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.

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. Carichi inquinanti diffusi e puntuali e parametri di misura.  Trattamento delle acque reflue: trattamenti primari, secondari, terziari. Trattamento dei fanghi. L’impianto di depurazione SMAT. La fitodepurazione. Il contesto normativo, sistemi principali. Rimozione di azoto, fosforo, carico organico.  Vantaggi e svantaggi. L’eutrofizzazione come disfunzione degli ecosisistemi acquatici. Concetto di fattore limitante. Fonti di fosforo. Vicende termiche dei laghi. Effetti e indicatori di eutrofizzazione. L’eutrofizzazione costiera. Acque potabili, parametri di controllo. L’impianto di potabilizzazione della SMAT. Ecologia fluviale. L’indice di  funzionalità fluviale: concetti ed applicazione.

Ecologia quantitativa: Conservazione delle popolazioni animali. Tipologie e livelli di minaccia, criteri di rarità e vulnerabilità. Modelli matematici per lo studio della dinamica di popolazione. Incertezza demografica, ambientale e spaziale per le piccole popolazioni. Concetto di popolazione minima vitale: metodi per la sua determinazione (simulazioni). Crescita densità-indipendente: modelli discreti e continui in R. Proiezioni della crescita di una popolazione in R. Simulazioni stocastiche di estinzione (Vortex). Relazione tra inbreeding e fitness. Crescita densità-dipendente. Azioni di restocking/reintroduzione e prelievo per la conservazione delle popolazioni. Cenni di analisi di vitalità (PVA). Modelli di popolazione strutturati per età: matrici di Leslie e grafici di cicli vitali. Distribuzione stabile di struttura. Valore riproduttivo, sensitività ed  elasticità dei parametri demografici (analisi in R).

Calcolo dei principali indici di ricchezza e diversità: Margalef, Shannon, Pielou, Simpson. Indici di diversità tassonomica.

Modulo vegetale:

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

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.