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. Inoltre, si approfondiscono le cause dell'attuale crisi nella relazione uomo-ambiente. Durante il corso è previsto anche un laboratorio di ecologia applicata (la frequenza del laboratorio è obbligatoria per almeno il 75% delle lezioni)
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 e capacità di comprensione applicata
Conoscere, comprendere ed applicare le principali metodologie da seguire nello studio degli ecosistemi
Autonomia di giudizio
Attraverso l’acquisizione dei concetti di ecologia, lo studente incrementerà la sue abilità nella comprensione delle funzionalità ecosistemiche
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 e delle funzioni ecosistemiche
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. Biodiversità
Ecologia applicata:
Le attività antropiche e le loro conseguenze sull’ambiente. La contaminazione organica delle acque superficiali. L’eutrofizzazione dei laghi e delle acque marine costiere. . 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. Misura della biodiversità e della qualità ecologica. 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
Lezioni frontali
• Problemi ambientali: loro cause e sostenibilità
• Esempi di problemi ambientali a scala locale e globale ed effetti sugli ecosistemi acquatici e terrestri.
• Contaminazione chimica e fisica dell'ambiente: Macro e micro contaminanti
• Contaminazione organica delle acque superficiali (BOD, COD ed Eutrofizzazione). Il modello di bilancio di massa per la gestione dell'eutrofizzazione dei laghi. Stima teorica e sperimentale dei carichi di nutrienti.
• Contaminazione chimica globale. I problemi di contaminazione da contaminanti persistenti.
• Origine ed effetti ecologici della contaminazione dell'atmosfera. Emissioni di gas serra. Pioggia acida. Riduzione dello schermo dell'ozono.
• Origine ed effetti ecologici della contaminazione del suolo.
• Il concetto di criteri di qualità ambientale e la sua applicazione nelle normative nazionali ed europee.
• Misurare la Biodiversità e la qualità ecologica degli ecosistemi (Shannon Index; Simpson Index; IBE: Extended Biotic Index; Lichen of biodiversità Index; Macrophytes Index).
Attività di laboratorio
• : applicazione di indicatori per la misurazione della biodiversità e della qualità ecologica
Attività sul campo
• raccolta di dati ambientali
Prerequisiti
Conoscenza di base della matematica, chimica, fisica e statistica, nonché delle discipline botaniche e zoologiche.
Modalità didattica
- Lezioni frontali
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, Napoli
slide proiettate a lezione
Modalità di verifica del profitto e valutazione
esame orale
esame orale alla fine del 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 nel programma di ecologia generale ed applicata, nonché sulle esperienze fatte durante il laboratorio di ecologia applicata (la cui frequenza è obbligatoria per almeno il 75% delle lezioni). 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. Si sottolinea che, al termine delle attività di laboratorio è prevista una prova orale con votazione espressa in trentesimi. Di conseguenza, il voto finale sarà calcolato tramite media ponderata sui CFU delle tre parti del Corso (Ecologia generale, Ecologia applicata e Laboratorio di ecologia applicata).
Voto espresso in trentesimi 18-30/30
Orario di ricevimento
su appuntamento inviando una mail ad antonio.finizio@unimib.it
Sustainable Development Goals
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 with each other and with the surrounding environment. Furthermore, the causes of the crisis in the relationship between man and the environment are explored. Finally, a laboratory is foreseen during the course (attendance to the laboratory is compulsory for at least 75% of the lessons)
Particularly the following educational objectives are planned
**Knowledge and understanding
Knowledge of the relationships between organisms and environment; quantitative analysis of ecological systems.
**Knowledge and applied understanding
Knowledge, understanding, and application of the main methodologies useful for studying the ecosystems.
Autonomy of judgment
Through the acquisition of the concepts of ecology, the student will increase his abiltià in the comprehension of ecosystem functions
**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, and ecosystems functions
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. Biodiversity
Applied ecology: Human activities and environmental damage. Organic pollution of surface water. Eutrophication of lakes and marine coastal water. Effects of toxic chemicals on ecosystems. Ecological effects of soil and air pollution. Greenhouse gas emissions. Acid rain. Ozone layer depletion. Measuring biodiversity and ecological quality. 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
Lectures
• Environmental problems: their causes and sustainability
• Examples of environmental problems on a local and global scale and effects on aquatic and terrestrial ecosystems.
• Chemical and physical contamination of the environment: Macro and micro contaminants
• Organic contamination of surface waters (BOD, COD and Eutrophication). The mass balance model for the management of lake eutrophication. Theoretical and experimental estimation of nutrient loads.
• Global chemical contamination. The problems of contamination by persistent contaminants.
• Origin and ecological effects of the contamination of the atmosphere. Greenhouse gas emissions. Acid rain. Reduction of the ozone screen.
• Origin and ecological effects of soil contamination.
• The concept of environmental quality criteria and its application in national and European regulations.
• Measuring Biodiversity and the ecological quality of ecosystems (Shannon Index; Simpson Index; IBE: Ex****tended Biotic Index; Lichen of biodiversity Index; Macrophytes Index).
Laboratory activities
• : application of indicators for the measurement of biodiversity and ecological quality
Field activities
• collection of environmental data
Prerequisites
Basic knowledge of mathematics, chemistry, physics and statistics, as well as of botanical and zoological subjects.
Teaching form
- Lectures
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, Napoli
slides
Semester
annual
Assessment method
Oral examination
oral examination at the end of the course. The evaluation criteria will consist in the verification of the student's knowledge of the program presented during the course of general and applied ecology, as well as on the experiences made during the attendance of the laboratory of ecology (the presence is compulsory for at least 75% of the lectures). The exam will aim to ascertain the acquisition of basic skills and to evaluate the understanding of the concepts, the ability to connect the various topics covered. It is underlined that, at the end of the laboratory activities, an oral exam with a vote expressed out of thirty is foreseen. Consequently, the final vote will be calculated using the weighted average of the credits of the three parts of the course (General Ecology, Applied Ecology and Applied Ecology Laboratory).
mark range 18-30/30
Office hours
by arrangement writing an email to antonio.finizio@unimib.it
