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ECOLOGIA (corso B)

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Ecology

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Anno accademico 2022/2023

Codice attività didattica
MFN0371
Docenti
Dott. Daniel Edward Chamberlain
Prof. Sandro Bertolino
Corso di studio
Scienze Biologiche D.M. 270
Anno
1° anno
Periodo
Da definire
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
BIO/07 - ecologia
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Scritto
Prerequisiti
Conoscenze di base di biologia, chimica, matematica e botanica
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Questo insegnamento concorre agli obiettivi formativi dell'area ecologico-ambientale del corso di Laurea in Scienze Biologiche, fornendo conoscenze e capacità applicative sulla struttura e sul funzionamento dei sistemi ecologici e sulle relazioni ecologiche tra fattori biotici e abiotici negli ecosistemi naturali ed antropici. Vengono considerati diversi livelli di organizzazione biologica, a partire dalle popolazioni e dalle comunità biologiche fino agli ecosistemi e agli ecomosaici (ecologia del paesaggio), facendo emergere altresì gli effetti prodotti a livello strutturale e funzionale dalla pressione antropica, incluso il cambiamento globale. Il corso fornirà agli studenti una solida base di conoscenze e capacità nell'ambito dell'ecologia pura ed applicata, dei metodi analitici di base, della conservazione della biodiversità, e di altre scienze ambientali.


This course is in-line with the learning objectives of the Ecology-Environment subject area of the degree course Laurea in Scienze Biologiche, providing a conceptual understanding of, and an applied context to, the structure and function of ecological systems and the ecological relationships between biotic and abiotic factors in both natural and anthropic ecosystems. Different levels of biological organization are considered, starting from populations and biological communities up to ecosystems and eco-mosaics (landscape ecology), and at the same time highlighting the effects of anthropogenic pressures and how they are linked to the fundamental processes of global change.  The course will provide students with a sound basis for advancement in the fields of pure and applied ecology, basic analytical methods, biodiversity conservation and other environmental sciences.

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Risultati dell'apprendimento attesi

-Conoscenza e capacità di comprensione

Al termine di questo insegnamento lo studente dovrà dimostrare di:

  • possedere una buona conoscenza di base in ambito ecologico,
  • avere familiarità con il metodo scientifico di indagine, 
  • fare collegamenti tra le diverse tematiche ecologiche e sintetizzare le conoscenze acquisite.

Più nel dettaglio, dovrà conoscere:

  • la struttura gerarchica dei diversi livelli di organizzazione della vita sulla terra, e come i principi chiave funzionano all'interno e tra i livelli diversi;
  • il ruolo dell'energia nella struttura e funzionamento dell'ecosistema;
  • i cicli biogeochimici più importanti;
  • i concetti fondamentali inerenti la biodiversità e la sua misurazione;
  • i fattori che determinano i tassi e gli andamenti di crescita delle popolazioni;
  • come le interazioni tra specie e fattori biotici e abiotici diano luogo a effetti sull'abbondanza e sulla distribuzione di popolazioni;
  • i diversi tipi di sviluppo di ecosistemi, e capire i fattori chiave che li influenzano;
  • i processi fondamentali che guidano il cambiamento globale;

-Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Al termine di questo insegnamento lo studente dovrà possedere competenze ecologiche adeguate a dimostrare un approccio professionale al lavoro che permetta loro sia di ideare e sostenere argomentazioni, sia di affrontare e risolvere problemi in campo ambientale.  Più in particolare, lo studente dovrà aver acquisito le conoscenze teoriche di funzionamento delle comunità animali e vegetali, in modo da poter suggerire interventi atti ad assicurare il corretto funzionamento degli ecosistemi:

-Autonomia di giudizio

Dovrà altresì aver sviluppato la capacità di raccogliere e interpretare i dati ecologici ritenuti utili a determinare giudizi autonomi, inclusa la riflessione su temi sociali ed etici ad essi connessi;

-Abilità comunicative

Lo studente dovrà comunicare informazioni, idee, problemi e soluzioni ecologiche a interlocutori specialisti e non specialisti;

-Capacità di apprendere

Per finire, lo studente dovrà aver sviluppato quelle capacità di apprendimento che sono necessarie per intraprendere studi successivi di ecologia e conservazione dell’ambiente con un alto grado di autonomia.

Knowledge and understanding

At the end of the course, the student should:

  • Know and understand the basic concepts in ecology;
  • be familiar with scientific survey methods;
  • be able to understand the links between different ecological disciplines, and to have the ability to synthesize diverse concepts with the knowledge gained in the course.

In detail, the student should understand:

  • the hierarchical structure of different levels of biological organization, and how key functions operate both within and between these different levels;
  • the role of energy in the structure and function of ecosystems;
  • the key biogeochemical cycles;
  • fundamental concepts of biodiversity and how it is measured;
  • the factors that drive the nature and rate of population growth;
  • how interactions between species, biotic factors and abiotic factors affect the abundance and distribution of populations;
  • different types of ecological succession, and the underlying factors by which they are influenced;
  • the fundamental processes that drive global change.

Capacity to apply knowledge and understanding

At the end of the course, the student should be able to apply the necessary skills learnt to problem solving and the development new ideas within the ecological field. Moreover, the student should have acquired essential theoretical knowledge on the structure and function of animal and plant communities, and the ability to apply this to practical applications and interventions to ensure the correct functioning of ecosystems.

Making judgements

The student should have developed the know-how to collect and interpret data that can inform autonomous judgements related to ecological challenges that should include the wider framework of relevant social and ethical themes.

Communication

The student should be able to demonstrate the capacity to present ideas, problems and solutions relative to ecology, to both specialist and non-specialist audiences.

Learning ability

The student should have developed the necessary learning abilities so as to be able to undertake subsequent studies in ecology and environmental conservation with a high degree of autonomy.

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Programma

INTRODUZIONE ALL'ECOLOGIA: cenni storici, livelli gerarchici di organizzazione, le proprietà emergenti, dal riduzionismo all' olismo.  IL CONCETTO DI ECOSISTEMA: l'organizzazione trofica, la diversità ecosistemica, classificazione di ecosistemi, esempi di ecosistemi, dalla produzione alla decomposizione, micro-, meso- e macrocosmi, l'impronta ecologica, l'ipotesi di Gaia, servizi ecosistemici.  FLUSSO DI ENERGIA NEGLI ECOSISTEMI: le leggi della termodinamica, la ripartizione dell'energia nelle reti trofiche.  CICLI BIOGEOCHIMICI: ciclo dell'azoto, dello zolfo, dell' idrogeno, dell'acqua. L'eutrofizzazione delle acque, il ciclo del carbonio e l'effetto serra, effetti del riscaldamento globale su biodiversità. I FATTORI LIMITANTI E DI REGOLAZIONE: la legge del minimo di Liebig, la legge della tolleranza di Shelford; specie stenoecie ed euriecie, i principali fattori ecologici, ecologia degli incendi e del suolo, stress antropogenico.  ECOLOGIA DI POPOLAZIONE: tasso di crescita, capacità portante, popolazioni cicliche, dispersione, il principio di Allee, home range e territorialità, meccanismi di regolazione delle popolazioni densità-dipendenti e densità-indipendenti, il concetto di fitness, dinamica di metapopolazione, selezione r e K.  ECOLOGIA DI COMUNITÀ: interazione tra specie, coevoluzione, competizione interspecifica, concetti di habitat e nicchia ecologica, guilds, biodiversità, indici di dominanza e diversità.  DINAMICA ECOSISTEMICA: stadi serali, concetto di climax, l'ecologia del ripristino, evoluzione della biosfera.  ECOLOGIA GLOBALE: problemi di sostenibilità complessiva, ecologia regionale dagli ecosistemi ai biomi locali, approfondimenti su una tipologia ecosistemica, cambiamento climatico.


THE SCOPE OF ECOLOGY: historical background, hierarchical levels of organization, the emergent property principle, reductionism and holism.  THE ECOSYSTEM: trophic structure, gradients and ecotones, examples of ecosystems, ecosystem diversity, the Gaia Hypothesis, from production to decomposition, microcosms, mesocosms and macrocosms, ecological footprint, classification of ecosystems, ecosystem services.  ENERGY IN ECOLOGICAL SYSTEMS: the laws of thermodynamics, solar radiation, productivity, food chains and food webs, metabolism and size, carrying capacity and sustainability. BIOGEOCHEMICAL CYCLES: cycling of Nitrogen, Phosphorous, Sulphur, the hydrological cycle, eutrophication, the carbon cycle and the greenhouse effect, effects of global warming on biodiversity.  LIMITING AND REGULATORY FACTORS: the Liebig Law of the Minimum, the Shelford law of tolerance, factor compensation and ecotypes, soil, fire ecology, other physical limiting factors, anthropogenic stress.  POPULATION ECOLOGY: basic concept of rate, concept of carrying capacity, population fluctuations and cyclic oscillations, density-independent and density-dependent regulation, patterns of dispersion, Alee principle, the concept of fitness, home range and territoriality, metapopulations, r- and K-selection.  COMMUNITY ECOLOGY: types of interactions between species, coevolution, interspecific competition and coexistence, positive/negative interactions, concepts of habitat and ecological niche, guilds, biodiversity, indices of dominance and diversity.  ECOSYSTEM DEVELOPMENT: seral stages, autotrophic and heterotrophic successions, primary and secondary successions, concept of climax, restoration ecology.  GLOBAL ECOLOGY: sustainable civilizations, global sustainability, scenarios, climate change.

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Modalità di insegnamento

L'insegnamento viene erogato con una modalità integrata.

Il corso è costituito da lezioni teoriche (48 ore, per un totale di 6 CFU) e integrato con lezioni pratiche esercitative (4 ore).

Tutte le lezioni si terranno in presenza. La modalità a distanza (in streaming) potrà essere introdotta su indicazione dell'Ateneo in base alle misure sanitarie relative allo sviluppo della pandemia di COVID-19.

L'intero corso è fornito in modalità online con materiali messi a disposizione degli studenti sulla piattaforma Moodle.

 

The course will utilize a programme of integrated teaching activities.

The course consists of lessons on ecological theory (48 hours, for a total of 6 CFU) , integrated with practical lessons (4 hours). All lessons will be delivered in presence. Alternative online teaching (by streaming) may be introduced according to the University recommendations related to the status of the COVID-19 pandemic.

All course materials will be available online using the Moodle platform.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame scritto su piattaforma Moodle in presenza (in aula informatica) della durata contingentata di 20 minuti. Si tratta di rispondere a 12 domande a risposta multipla, 4 domande aperte e 1 domanda opzionale per la lode (o di bonus). Le domande a risposta multipla sono concepite per testare le conoscenze generali degli studenti nella relativa area tematica. Le domande aperte verificano la capacità degli studenti di capire e comunicare concetti ecologici più complessi, tra cui gli aspetti analitici.

La prova d'esame potrà essere svolta a distanza, tramite collegamento video, nei casi e nelle modalità raccomandate dall'Ateneo in base alle misure sanitarie relative allo sviluppo della pandemia di COVID-19.

 

A written online exam on the Moodle platform in presence (in a computer lab) of 20 minutes’ duration, consisting of 12 multiple choice questions with four options (1.5 points each), 4 open questions (3 points each) and 1 optional bonus question (3 points). The multiple choice questions are designed to test the student's broad knowledge of the entire subject area. The open questions test the abilities of the students to understand and communicate more complex ecological concepts, including analytical aspects.

Remote examinations may be introduced according to the University recommendations related to the status of the COVID-19 pandemic.

Testi consigliati e bibliografia

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Il testo consigliato adottato per il corso è:
Odum  e Barrett, Fondamenti di Ecologia, 2007 Piccin Editore

The recommended course text book is:

Odum & Barrett, Fundamentals of Ecology, 2007 Piccin Editore.



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Note

Curriculum Biomolecolare Cellulare, Curriculum Ecologico Ambientale, Curriculum Tecnico Analitico

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Orario lezioniV

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

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    Ultimo aggiornamento: 20/07/2022 08:58