Course Syllabus
Obiettivi
Il corso fornisce le conoscenze di base della ecologia generale ed applicata. L’obiettivo principale del corso è la conoscenza della struttura e della funzionalità degli ecosistemi in cui le diverse specie interagiscono tra loro e con l’ambiente circostante. Particolare rilievo è dato alle interazioni dell’uomo, data la valenza dell’impatto che la nostra specie ha sull’ecosfera.
In particolare è previsto il raggiungimento dei seguenti obiettivi
Conoscenza e capacità di comprensione
Conoscenze relative alle relazioni organismi-ambiente e all’analisi quantitativa dei sistemi ecologici. Conoscenza degli impatti delle attività antropiche sugli ecosistemi.
Conoscenza e capacità di comprensione applicata
Conoscere, comprendere ed
applicare le principali metodologie da seguire nella valutazione dello stato di
qualità degli ecosistemi.
Autonomia di giudizio
Attraverso l’acquisizione dei concetti di ecologia ed ecologia applicata, lo studente incrementerà la sua autonomia di giudizio e di scelta nella selezione di strategie per la salvaguardia ambientale
Abilità comunicative
Durante le lezioni, lo studente sarà invitato a partecipare attivamente alla lezione attraverso la discussione in classe degli argomenti trattati. In questo modo si miglioreranno le abilità comunicative in pubblico.
Capacità di apprendere
Il corso permetterà di migliorare le capacità di apprendimento dello studente nell’interpretazione dei fenomeni naturali, di disturbo e stress di origine naturale o antropica.
Contenuti sintetici
Ecologia generale:
Flussi di energia e ciclo della materia negli ecosistemi. Produttività primaria e secondaria. Catene trofiche. Cicli biogeochimici. La risposta delle popolazioni alla variazione delle condizioni e delle risorse. Modello esponenziale e modello logistico di crescita di una popolazione. Strategie riproduttive “r” e “K”. Interazioni tra gli organismi nelle comunità. Il concetto di nicchia ecologica. Dinamica ed evoluzione degli ecosistemi.
Ecologia applicata: Le attività antropiche e le loro conseguenze sull’ambiente. Criterio di qualità ambientale. La contaminazione organica delle acque superficiali. L’eutrofizzazione dei laghi e delle acque marine costiere. Alterazione delle caratteristiche idrologiche dei corpi idrici. Effetti delle sostanze tossiche sugli ecosistemi. Effetti ecologici della contaminazione dell’atmosfera e del suolo. Emissioni di gas serra. Piogge acide. Riduzione dello schermo di ozono. Parametri ecologici e indici di qualità. La contaminazione globale. Metodi chimici e biologici per il monitoraggio ambientale.Programma esteso
Programma:
Ecologia generale:
La natura multidisciplinare dell’ecologia e lo studio delle relazioni tra organismi e ambiente.
L’ambiente fisico: clima, ambiente acquatico e terrestre
Gli organismi e l’ambiente: ecologia genetica, adattamento e selezione naturale.
Le popolazioni: proprietà e crescita delle popolazioni.
Le popolazioni: modelli di ciclo vitale.
Regolazione intraspecifica delle popolazioni.
Metapopolazioni.
Interazioni tra specie, dinamica delle popolazioni e selezione naturale.
Competizione interspecifica, predazione, parassitismo e mutualismo.
Ecologia di comunità (struttura e dinamica della comunità, fattori che influenzano le comunità).
Ecologia degli ecosistemi (energia, decomposizione e cicli biogeochimici).
Biodiversità a diversi livelli gerarchici. L’importanza della biodiversità nella stabilità dei sistemi.
Ecosistemi terrestri. Gli effetti del clima sulla produttività primaria. Ecoregioni. I principali biomi.
Le acque interne. Acque lacustri. Ciclo stagionale delle caratteristiche biotiche e abiotiche in un lago. Acque correnti. Le comunità biologiche delle acque correnti. Il concetto di “river continuum”.
Ecosistemi marini. Parametri chimici e fisici dell’ambiente marino e loro influenza sulla produttività. La zonazione delle comunità biologiche bentoniche e pelagiche. Barriere coralline e kelp. Il Mediterraneo.
Ecologia applicata:
Il rapporto uomo-ambiente e i fattori del deterioramento ambientale. Macro e microcontaminanti. Scale spazio-temporali. Le attività antropiche e le loro conseguenze sull’ambiente: insediamenti civili e industriali, agricoltura e zootecnia, produzione di energia.
Il concetto di carico e di carico ammissibile.
Esempi di problemi ambientali su scala locale e globale ed effetti sugli ecosistemi acquatici e terrestri. La contaminazione organica delle acque superficiali. Il BOD e il COD. L’eutrofizzazione. Il modello di bilancio di massa per la gestione dell’eutrofizzazione dei laghi. La stima teorica e sperimentale dei carichi di nutrienti. Gli Indici Morfoedafici e la stima dei livelli naturali.
Gli interventi di controllo sul bacino e nel corpo idrico.
Alterazione delle caratteristiche idrologiche dei corpi idrici.
Gli effetti della contaminazione da prodotti petroliferi.
Origine ed effetti ecologici della contaminazione dell’atmosfera. Emissioni di gas serra. Piogge acide. Riduzione dello schermo di ozono.
Origine ed effetti ecologici della contaminazione del suolo.
La contaminazione globale. I problemi della contaminazione da contaminanti persistenti.
Il concetto di criterio di qualità ambientale e la sua applicazione nelle normative nazionali ed europee.
Monitoraggio chimico e biologico per lo studio della qualità degli ecosistemi. Bioindicatori e indici biotici. Le comunità di macroinvertebrati (IBE: Indice
Biotico Esteso). Pianificazione del monitoraggio biologico. Mappe di qualità. Saggi ecotossicologici di campo, indici biologici, biomarkers.
Sostenibilità e “Impronta ecologica”. Servizi ecosistemici. Il concetto di “Planetary Boundaries” per i problemi globali di alterazione ambientale.Prerequisiti
Modalità didattica
- Le modalità di insegnamento potranno variare a seguito dell'evoluzione della situazione sanitaria.
Materiale didattico
Smith and Smith – Elementi di Ecologia - Pearson Editore
Ricklefs R. E., 1999, L’economia della natura, Zanichelli, Bologna;
Odum E. P., Barrett 2006, Fondamenti di Ecologia, Piccin, Padova
Miller G.T. , 2001, Scienze Ambientali, EDISES, Napolislide proiettate a lezione
Periodo di erogazione dell'insegnamento
annuale
Nel periodo di emergenza Covid-19 le lezioni si svolgeranno in modalità da remoto asincrono con eventi in videoconferenza sincrona
Modalità di verifica del profitto e valutazione
esame orale
esame orale alla fine del corso. Non sono previste prove parziali durante il corso. I criteri di valutazione che la commissione d'esame impiegherà per valutare l'apprendimento consistono nella
verifica diretta dell'acquisizione da parte dello studente degli argomenti trattati dal docente nel corso delle lezioni frontali e relativi al programma di ecologia generale e ecologia applicata . Le domande avranno lo scopo di accertare l'acquisizione delle competenze di base e di valutare la comprensione dei concetti, la
capacità di collegare le diverse tematiche trattate.
Orario di ricevimento
su appuntamento inviando una mail ad antonio.finizio@unimib.it
Aims
The course provides basic knowledge of general and applied ecology. The main objective of the course is the knowledge of the structure and functionality of the ecosystems, where the different species interact each other and with the surrounding environment. Particular emphasis is given to human interactions, given the value of the impact that our species has on the ecosphere.
Particularly the following education objectives are planned
Knowledge and understanding
Knowledge of the relationships between organisms and environment; quantitative
analysis of ecological systems. Knowledge of the impacts of human activities on
ecosystems.
Knowledge
and applied understanding
Knowledge, understanding and application of
the main methodologies useful for assessing the quality status of ecosystems.
Autonomy of
judgment
Through the acquisition of the concepts of ecology
and applied ecology, the student will increase his judgment and choice autonomy
in the selection of strategies for environmental protection.
Communication
skills
During the lessons, the student will be
invited to take an active part in the lesson by discussing the topics covered
in class. This will improve communication skills in public.
Ability to learn
The course will improve the student's learning skills in the interpretation
of natural phenomena, disturbance and stress of natural or anthropic origin.
Contents
Contents:
General Ecology: Energy fluxes and material cycling in the ecosystems. Primary and secondary productivity. Trophic chains. The biogeochemical cycles. Population responses as a function of environmental factors. Exponential and logistic growth of populations. Reproductive strategies. Interactions among populations in the biological communities. The concept of ecological niche.
Applied ecology: Human activities and environmental damage. Environmental quality criterion. Organic pollution of surface water. Eutrophication of lakes and marine coastal water. Changes of river hydrology. Effects of toxic chemicals on ecosystems. Ecological effects of soil and air pollution. Greenhouse gas emissions. Acid rain. Ozone layer depletion. Ecological parameters and quality indices. Global contamination. Chemical and biological monitoring.
Detailed program
General ecology:
The multidisciplinary nature of Ecology and the study of the relationships between organisms and environment.
The physical environment: climate, aquatic and terrestrial environment.
The organisms and the environment: ecological genetics, adaptations and natural selection.
Populations: properties and growth of populations; metapopulations.
Populations: life history.
Intraspecific population regulation.
Metapopulation
Species interactions, population dynamics and natural selection.
Interspecific competition, parasitism and mutualism.
Community ecology
Community ecology (structure and dynamics of community, factors influencing the communities)
Ecosystem ecology (ecosystem energetics, decomposition and biogeochemical cycles).
The role of biodiversity in ecosystems. Factors of changes in biodiversity.
Terrestrial ecosystems. Ecoregions. Biomes.
Inland water ecosystems. The seasonal cycle in lakes. The functioning of rivers and the “river continuum” concept.
Marine ecosystems, biotic and abiotic conditions. Coral reef and Kelp prairies. The Mediterranean Sea.
Applied ecology:
Human activities and environmental damages.
Macro and microcontaminants. Ecological effects of urban and industrial settlements, agriculture, animal farms, energy production.
The concept of admissible load.
Examples of environmental problems at the local and global scale and effects on aquatic and terrestrial ecosystems.
Organic pollution: BOD and COD. Eutrophication of lakes and marine coastal waters. The mass balance model for eutrophication management.
Morphoedafic indices. The control of eutrophicatin. Measure and estimation of nutrient loads.
Hydromorphological changes of rivers.
Effects of oil pollution.
Atmospheric pollution. Effects of greenhouse gases, acid rain, ozone layer reduction.
Effects of soil pollution.
Global pollution from persistent organic pollutants.
Environmental quality criteria in international regulations.
Chemical and biological monitoring for environmental quality assessment.
Bioindicators. Biological indices. The Extended Biotic Index (EBI) and the river macrozoobenthos. Biological monitoring planning. Quality maps. Field studies.
Sustainability and Ecological footprint.
The concept of “Planetary Boundaries” for global environmental changes.
Prerequisites
Basic knowledge of mathematics, chemistry, physics and
statistics, as well as of botanical and zoological subjects.
Teaching form
- Lessons recorded asynchronously (in addition, periodic webex meetings are scheduled with students for any clarifications on the lessons delivered)
- The teaching methods may vary following the evolution of the health situation.
Textbook and teaching resource
Smith and Smith – Elementi di Ecologia - Pearson Editore
Ricklefs R. E., 1999, L’economia della natura, Zanichelli, Bologna;
Odum E. P., Barrett 2006, Fondamenti di Ecologia, Piccin, Padova
Miller G.T. , 2001, Scienze Ambientali, EDISES, Napolislides
Semester
annual
In the Covid-19 emergency period, lessons will take place remotely asynchronously with synchronous videoconferencing events
Assessment method
Oral examination at the end of the course. No partial tests during the course period are planned. The evaluation criteria during the exam will consist in the verification of the acquisition of competences by the student of the topics treated by the teacher during the lectures (related to the program of general ecology and applied ecology). The questions will aim to ascertain the acquisition of basic notions and to evaluate the understanding of the ecological concepts, the ability to link the different topics covered.
mark range 18-30/30
Office hours
by arrangement writing an email to antonio.finizio@unimib.it