Summary of Ecology | e-Learning

Course Syllabus

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Obiettivi

Il Corso è suddiviso in una parte teorica (6 crediti) e una parte di laboratorio (1 credito OBBLIGATORIO PER TUTTI)

Questo corso ha lo scopo di introdurre i campi di indagine dell'ecologia. Agli studenti verranno presentate le domande che si pongono gli ecologi e i metodi utilizzati per rispondere alle domande ecologiche. Un'enfasi particolare sarà rivolta ai processi a livello di popolazione, comunità ed ecosistema. Saranno considerati sia i sistemi terrestri che quelli acquatici.

Conoscenze e capacità di comprensione applicate: il corso permetterà di approfondire i principali concetti e teorie che guidano le ricerche in ecologica

Autonomia di giudizio: raccogliere ed interpretare i dati ecologici

Capacità comunicative: il corso si propone di fornire allo studente le capacità per comunicare in modo efficace, appropriato e con linguaggio specifico, i concetti appresi durante il corso

Capacità di apprendere: al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di approfondire in modo autonomo gli argomenti trattati nel corso, anche tramite la consultazione di testi di bibliografia specifica

Contenuti sintetici

Definizioni di ecologia , Autoecologia-sinecologia, Organismi unitari , Organismi modulari, Popolazioni, Metapopolazioni, Comunità, Ecosistemi, Biomi, Biosfera, Fattori ecologici:condizione e risorse, Dinamiche di popolazione, Predazione, Simbiosi e mutualismo, Coprofagi, Parassitismo, Competizione intraspecifica, Demografia, Comunità, Successione primaria e secondaria, Climax, Flussi di energia negli ecosistemi, Cicli biogeochimici, Teoria della biogeografia insulare, Conservazione della natura, Clima, Biomi, Ipotesi Gaia di Lovelock

Programma esteso

Introduzione al corso, Modalità' di esame, Definizioni di ecologia (Haeckel, Krebs, Begon, Odum), Livelli gerarchici, Autoecologia-sinecologia, Organismi unitari, Organismi modulari (ramificantisi liberamente, rizomatosi e stoloniferi, formanti cespugli, persistenti pluriramificati, Organismi modulari: ramet e genet Popolazioni, Metapopolazioni, Popolazioni pozzo e popolazioni sorgente, Comunità, Ecosistemi, Biomi, Biosfera, Biosfera 2, Fattori ecologici: abiotici e biotici, Fattori ecologici: condizione e risorsa, Definizione di fattore limitante, Successo biologico in funzione del fattore ecologico (tre modelli differenti, temperatura, pH; veleni; oligoelementi quali rame e cloruro di sodio), Risorse consumabili ed esauribili: Risorse essenziali, Risorse perfettamente sostituibili, Risorse complementari, Risorse antagoniste. Q10 coefficiente di temperatura, Tempo fisiologico (esempio con cavalletta), Acclimatazione: esempio con Cryptopygius antarticus, importanza del glicerolo nelle farfalle, Pesci del polo sud, Regola di Allen, Regola di Bergmann, Letargo, Ibernazione, Vivere ad alte temperature: estivazione, traspirazione piante, modificazione comportamento (iguana del deserto), interruzione processi omeostatici per brevi periodi (variazione temperatura corporea scoiattolo di terra), Camini idrotermali Alvinella pompeiana, Vestimentiferi, Utilizzo occhi peduncolati come recettori calore, Importanza degli scheletri di balena per gli organismi dei camini idrotermali, Modalità differente di escrezione azoto: ammoniaca, Urea e Acido Urico, Adattamenti evolutivi (plusvarianti, meno varianti), Ruolo della temperatura nella vincita di una competizione tra due specie, il pH, Visione documentario una scomoda verità e l'isola del presidente, Strategie messe in atto dagli organismi per sopravvivere ad eventi avversi, Criptobiosi, Diapausa, Migrazione ciclica, Migrazione che avviene una sola volta (anguille, storioni), Migrazione che prevede nascita e morte degli organismi nello stesso posto (caso della farfalla Vanessa atalanta), Classificazione di Raunkiaer: adattamento delle piante alla stagione sfavorevole), Forme biologiche delle piante: fanerofite, camefite, emicriptofite, geofite, terofite, Definizione di nicchia ecologica, Nicchia fondamentale e nicchia realizzata, (Esempio con Planaria gonocephala e Planaria montenegrina), Principio di esclusione di Gauss, Guild, Equivalenti ecologici, Nicchia ecologica determinata sia da fattori biotici sia abiotici (esempio con Balani), Dinamiche di popolazione, Metodo cattura e ricattura di Peterson per la stima della densità della popolazione, Densità popolazioni (N), Natalità (B), Mortalità (D), b natalità media pro-capite, d mortalità media pro-capite, dN/dt=rN, Curva j degli organismi r strateghi (teorica e reale), Costante r, dN/dt=rN ((K-N)/k) curva accrescimento organismi k strateghi, Costante k, dN/dt=rN ((K-N)/k) ((N-M)/N), Costante M (numero minimo individui), Esempio con curva accrescimento stambecco, Competizione da uso di risorse comuni e limitate (coefficiente alpha e beta, calcolo coefficiente alpha), Esempio con Asterionella e synedra, Esempio competizione tra due diatomee, Isocline accrescimento zero (punti di equilibrio stabili e instabili), Predazione, Equazione preda, equazione predatore, Isocline accrescimento zero per preda e predatore, Simbiosi e mutualismo, Esempio pesce pulitore, Esempio pesce pagliaccio e anemone, Proterandria proteroginia, Mutualismo tra piante e formiche, Mutualismo tra piante e scarafaggi, Mutualismo all’interno del tubo digerente, Mutualismo coralli e alghe, Saprofiti (decompositori e detritivori), Coprofagi, Scarafaggi seppellitori, Parassitismo, Definizioni di parassitismo (Leukart, Crofton), Distribuzione aggregata parassiti, Classificazione parassiti in base alle loro dimensioni, Classificazione dei parassiti in base alla zona di contatto con l’ospite, Ciclo monoxeno e eteroxeno, Strategie messe in atto dai parassiti con ciclo eteroxeno per facilitare incontro parassiti con ospiti, Origine vita parassiti, Parassiti: infrapopolazione, metapopolazione, soprapopolazione, infracomunità, comunità componente, comunità composta, Competizione intraspecifica (esempio con acacia, pesce combattente), Effetto sovraffollamento su sopravvivenza cervi, Competizione e imprevedibilità variazioni ambientali, Ipotesi del disturbo intermedio, Specie fuggitive e altamente competitive (fecondità annuale C e equilibrio E*), Esempio alga bruna e mollusco bivalve, Effetto tempo arrivo su competizione, Paradosso del plancton, Fantasma competizione del passato, Preferenza per il cibo, Teoria del foraggiamento ottimale, Risposta funzionale di tipo 1, Risposta funzionale di tipo 2, Risposta funzionale di tipo 3, Demografia, Lx (Longevità), Mx (Maternità), R0 tasso netto di riproduzione, Distanza di età in ambiente costante, Comunità, Catena del pascolo e del detrito, Attributi che definiscono struttura biologica comunità, Indici di ricchezza in specie (Monk, Menhinick, Margalef), Abbondanza relativa, diagramma rango abbondanza, Indici di dominanza di Simpson, Indice di diversità di Shannon (HI), Indice Di Evenness (J), Keystone species, Interazioni tra specie in una comunità, Zonazione, Indici similiarità (di Sorensen), Similarità percentuale (SP), Successioni (specie pioniere e tardive), Successione primaria e secondaria, Studio successione primaria, esempio vulcano con diverse colate laviche, Climax (monoclimax e policlimax), Flussi di energia negli ecosistemi, Prima legge termodinamica, Seconda legge termodinamica, Produttività primaria lorda e produttività primaria netta, Respirazione, Produttività netta della comunità, Produttività secondaria, Misura produttività primaria lorda, netta e respirazione mediante metodo bottiglie chiare e scure (con esempi numerici), Variazione respirazione e produzione netta in funzione profondità mare, Piramidi ecologiche di numero, di biomassa e di energia, Piramidi inverse di numero e biomassa, Cicli biogeochimici, Ciclo del carbonio, Ciclo del fosforo, Il fenomeno dell’eutrofizzazione, Ciclo dell’azoto, Inquinamento lago d’Orta, Teoria della biogeografia insulare, Tasso di immigrazione in funzione del numero di specie residenti, Tasso di estinzione in funzione del numero di specie residenti, Dati sperimentali a supporto teoria biogeografica, Parchi come isole ecologiche, Conservazione della natura, Estinzione del Dodo e sua influenza su pianta del dodo, Gestione delle risorse animali e vegetali, Optimum di produzione (produzione massima sostenibile), Sistema delle quote fisse nell’unità di tempo, Sistema delle quote variabili, Sforzo di prelievo, Scampo regolamentato, Clima, Radiazione solare, moti del pianeta, forma e struttura della superficie terrestre, Radiazione solare e termica, Effetto marittimo e altitudinale, Bioclima continentale e bioclima marittimo, Climogramma, Biomi, Tundra artica, Tundra alpina, Foreste di conifere (taiga, foreste montane), Foreste temperate, Praterie (steppa), Savana (variazione biomassa in relazione al fuoco, biomassa animale in relazione disponibilità acqua), Deserti, Foreste tropicali pluviali, Ipotesi Gaia di Lovelock

Prerequisiti

avere conoscenze di zoologia (si consiglia di aver dato l'esame di zoologia prima di seguire il corso di ecologia)

Modalità didattica

lezioni frontali supportate da powerpoint e video

Materiale didattico

Powepoint in formato pdf scaricabili dalla piattaforma e-learning

libri di testo consigliati: ELEMENTI DI ECOLOGIA, THOMAS SMITH, ROBERT SMITH, NONA EDIZIONE, PEARSON EDITORE

ciascuna pagina dei lucidi è corredata da un codice ed una pagina che fanno riferimento a dei libri di testo di ecologia che possono essere eventualmente consultati

dispense disponibili sulla piattaforma e-learning

video disponibili sulla piattaforma e-learning

Periodo di erogazione dell'insegnamento

Primo semestre

Modalità di verifica del profitto e valutazione

ESAME SCRITTO

Modalità esame scritto:

L'esame scritto consiste di 30 domande a risposta multipla, una sola risposta corretta.

1 punto per ogni risposta corretta, 0 punti per ogni risposta sbagliata o non data.

Orario di ricevimento

su appuntamento mediante invio di richiesta ricevimento alla mail paolo.galli@unimib.it

Sustainable Development Goals

CITTÀ E COMUNITÀ SOSTENIBILI

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Aims

This course is subdivided in two parts: Lectures (6 credits) and activities lab (1 credit COMPULSARY)

This course is a comprehensive introduction to ecology. Students will be introduced to the types of questions asked by ecologists and the methods that are used to answer ecological questions. Particular emphasis will be paid to population, community, and ecosystem level processes. Both terrestrial and aquatic systems will be considered.

Applying Knowledge and understanding: the course will deepen the principal concepts and theories that guide ecological inquiry.

Making judgments: Collect and interpret the relevant ecological data.

Communication skills: the course aims to provide the skills to communicate effectively, appropriately and with specific language, the concepts learned during the course.

Learning skills: At the end of the course the student must be able to study in depth the topics covered in the course, also by consulting specific bibliography texts.

Definitions of ecology, Autoecology-synecology, Unitary organisms, Modular organisms, populations, metapopulation, Community, ecosystems, biomes, Biosphere, Ecological factors: condition and resources, Population dynamics, Predation, Symbiosis and mutualism, coprophagous, Parasitism, Intraspecific competition, Demography, Community, Primary and secondary succession, Climax, Energy flows in ecosystems, Biogeochemical cycles, Theory of insular biogeography, Conservation of nature, Climate, biomes, Gaia hypothesis of Lovelock

Detailed program

Definitions of ecology (Haeckel, Krebs, Begon, Odum), Autoecology and synecology, Unitary organisms, Modular organisms (free-forming, rhizomatous and stoloniferous, bush-forming, persistent multi-ramified, Modular organisms: ramet and genet, populations, metapopulation, Community, ecosystems, biomes, Biosphere, Biosphere 2, Ecological factors: abiotic and biotic, Ecological factors: condition and resource, Definition of limiting factor, Biological success in function of the ecological factor (three different models, temperature, pH, poisons, trace elements such as copper and sodium chloride). Consumable and exhaustible resources: Essential resources, Perfectly replaceable resources, Complementary resources, Antagonistic resources, Q10 temperature coefficient, Physiological time (example with grasshopper), Acclimatization: example with Cryptopygius antarticus, importance of glycerol in butterflies, South Pole Fish, Allen's Rule, Bergmann's Rule, lethargy, Hibernation, Living at high temperatures: estivation, transpiration plants, behavior modification (desert iguana), interruption of homeostatic processes for short periods (earth squirrel body temperature variation), Alvinella pompeiana hydrothermal fireplaces, Vestimentiferi, Use of pedicled eyes as heat receptors, Importance of whale skeletons for hydrothermal chimney organisms, Different modality of nitrogen excretion: ammonia, urea and uric acid, Evolutionary adaptations, Role of temperature in the winning of a competition between two species, the pH, Documentary vision an inconvenient truth and the president's island, Strategies implemented by organisms to survive adverse events, cryptobiosis, diapause, Cyclical migration, One-time migration (eels, sturgeons), Migration involving birth and death of organisms in the same place (case of the butterfly Vanessa atalanta), Raunkiaer classification: adaptation of plants to the unfavorable season), Biological forms of plants: fanerophytes, camephites, hemicriptophytes, geophytes, therophytes, Definition of ecological niche, Fundamental niche and realized niche, (Example with Planaria gonocephala and Planaria montenegrina), Principle of exclusion of Gauss, Guild, Ecological equivalents, Ecological niche determined by both biotic and abiotic factors (example with barnacles, Population dynamics, Method of capture and recapture of Peterson (estimation of population density), Populations Density (N), Births (B), Mortality (D), b average birth rate per capita, average per-capita mortality, dN / dt = rN, Curve j of the strategic r organisms (theoretical and real), Constant r, dN / dt = rN ((K-N) / k) growth curve organisms k strategists, Constant k, dN / dt = rN ((K-N) / k) ((N-M) / N), Constant M (minimum number of individuals), Example with ibex, Competition from the use of common and limited resources (alpha and beta coefficient, alpha coefficient calculation), Example with Asterionella and synedra, Example competition between two diatoms, Isocline zero growth (stable and unstable equilibrium points), Predation, Prey equation, predatory equation, Isocline zero growth for prey and predator, Symbiosis and mutualism, Example cleaner fish, Example clownfish and anemone, Proterandria proteroginia, Mutualism between plants and ants, Mutualism between plants and cockroaches, Mutualism within the digestive tract, Mutualism corals and algae, Saprophytes (decomposers and detritivores), coprophagous, Beetles burials, Parasitism, Definitions of parasitism (Leukart, Crofton), Aggregate distribution of pests, Parasites classification based on their size, Classification of pests based on the area of contact with the host, Monoxene and eteroxeno cycle, Strategies implemented by parasites with eteroxeno cycle to facilitate pests with hosts, Origin of life pests, Parasites: infrapopulation, metapopulation, overpopulation, infragroup, community component, compound community, Intraspecific competition, Overcrowding effect on deer survival, Competition and unpredictability of environmental variations, Hypothesis of the intermediate disorder, Fugitive and highly competitive species (annual C fertility and E * balance), Example brown alga and bivalve mollusk, Arrival time effect on competition, Paradox of plankton, Ghost competition of the past, Preference for food, Theory of optimal foraging, Functional response of type 1, Functional response of type 2, Functional response of type 3, Demography, Lx (Longevity), Mx (Maternity), R0 net reproduction rate, Age distance in a constant environment, Community, Chain of grassland and debris, Attributes that define biological community structure, Indices of Monk, Menhinick, Margalef, Relative abundance, abundance rank diagram, Indices of dominance of Simpson, Shannon diversity index (HI), Evenness Index (J), Keystone species, Interactions between species in a community, Indices similarity (by Sorensen), Percentage similarity (SP), Succession (pioneer and late species), Primary and secondary succession, Study of primary succession, Climax (monoclimax and policlimax), Energy flows in ecosystems, First thermodynamic law, Second thermodynamic law, Gross primary productivity and net primary productivity, Net productivity of the community, Secondary productivity, Measure primary gross, net and respiration productivity by using light and dark bottle methods (with numerical examples, Respiration variation and net production in sea depth function, Ecological pyramids of number, biomass and energy, Reverse pyramids of number and biomass, Biogeochemical cycles, Carbon cycle, Phosphorus cycle, The phenomenon of eutrophication, Nitrogen cycle, Theory of insular biogeography, Immigration rate according to the number of resident species, Rate of extinction depending on the number of resident species, Experimental data supporting biogeographic theory, Parks like ecological islands, Conservation of nature, Extinction of the Dodo and its influence on the plant Calvaria major, Management of animal and plant resources, Production Optimum (Maximum Sustainable Production), System of fixed quotas in the unit of time, Variable quote system, Withdrawal effort, Regulated escape, Climate, Solar radiation, motions of the planet, shape and structure of the earth's surface, Solar and thermal radiation, Maritime and altitudinal effect, Continental bioclimate and maritime bioclimate, Climogramma, biomes, Arctic tundra, Alpine tundra, Forests of conifers (taiga, mountain forests), Temperate forests, Prairies (steppe), Savana (biomass variation in relation to fire, animal biomass in relation to water availability), Deserts, Tropical rainforests, Gaia hypothesis of Lovelock