Obiettivi Formativi

Il corso fornisce allo studente nozioni di oceanografia generale, conoscenze sulle interazioni fra gli organismi marini e l’ambiente abiotico e sulle relazioni trofiche. In particolare fornisce elementi conoscitivi su: la suddivisione spazio-verticale dell’ambiente marino; la circolazione delle masse d’acqua; la suddivisione degli organismi marini; le dinamiche spazio-temporali della produzione primaria; la produzione marina; le principali reti trofiche. Il modulo di Zoogeografia e Biodiversità degli Organismi Acquatici vuole fornire agli studenti le conoscenze relative alla distribuzione e degli organismi animali acquatici, con particolare attenzione alla diversità biologica degli ambienti di transizione (lagune costiere, estuari, zone intertidali) e marino-costieri. Il modulo, inoltre, fornirà allo studente le conoscenze e le competenze relative ai principali metodi di campionamento e analisi per il censimento della biodiversità acquatica. Particolare attenzione sarà rivolta all’efficienza e alla comparazione integrativa dei metodi tradizionali (censimenti visivi in immersione, video- monitoraggio tramite BRUVS e ROV) e di nuova generazione (DNA ambientale-eDNA) nella valutazione della diversità biologica degli ecosistemi acquatici.

Learning Goals

The student acquires knowledge on essential concepts of biological oceanography to develop an integrated view on the interactions between marine organisms and their environment, and on trophic relationships. Notions on: marine environment zonation; water masses circulation; main organisms’ classification; spatial-temporal dynamics of primary production; marine production; main food webs. The Zoogeography and Biodiversity of Aquatic Organisms module aims to provide students with knowledge of the distribution and aquatic animals, with particular attention to the biological diversity of transitional environments (coastal lagoons, estuaries, intertidal zones) and marine- coastal ones. The module will also provide the student with the knowledge and skills relating to the main sampling and analysis methods for the census of aquatic biodiversity. Particular attention will be given to the efficiency and integrative comparison of traditional (Underwater Visual Census, video-monitoring via BRUVS and ROV) and new generation (environmental DNA-eDNA) methods in evaluating the biological diversity of aquatic ecosystems.

Metodi didattici

Modulo Oceanografia Biologica- Il corso prevede 42 ore complessive di didattica (5+1 CFU) di cui 30 ore di lezioni teoriche frontali e 12 ore di esercitazioni in laboratorio. Le lezioni frontali si svolgono in aula e l’esposizione degli argomenti previsti nel programma avviene mediante proiezione di diapositive su power-point. Per le attività pratiche proposte e svolte in laboratorio gli studenti saranno guidati e accompagnati alla comprensione e corretta interpretazione dei risultati dal docente. Modulo Zoogeografia e Biodiversità del Organismi Acquatici- Lezioni frontali tramite l’utilizzo di strumenti multimediali validi a stimolare e potenziare le capacità di comprensione e il ragionamento critico. Per i laboratori gli studenti vengono divisi in gruppi e guidati dal docente in tutte le attività pratiche che verranno proposte, e saranno accompagnati alla comprensione e alla corretta interpretazione dei risultati ottenuti dall’esperienza di laboratorio.

Teaching Methods

Biological Oceanography-module The course is structured for a total of 42 teaching hours (5+1 ECTS), including Lectures (30 hours), and guided laboratory activities (12 hours). The lectures are held in classroom and supported by power-point slideshow. The laboratory practical activities are performed under teacher supervision for correct execution and interpretation of the results obtained from the exercises proposed. Zoogeography and Biodiversity of aquatic organisms-module Lectures will be performed using multimedia tools aimed to stimulate and enhance understanding skills and critical reasoning. For the laboratories, students are divided into groups and guided by the teacher in all the practical activities that will be proposed, and will be accompanied by an understanding and correct interpretation of the results obtained from the laboratory experience.

Prerequisiti

Conoscenze di base di biologia, zoologia, botanica, chimica ed ecologia e di Zoologia Sistematica degli organismi acquatici degli ambienti marino-costieri e di transizione.

Prerequisites

Basic knowledge of biology, botany, zoology, chemistry and ecology and Systematic Zoology of the aquatic organisms of the marine-coastal and transitional environments.

Verifiche dell'apprendimento

Esame orale. L'esame consiste in un colloquio basato sulla discussione di almeno tre argomenti, per ciascun modulo, svolti nei programmi. L’esame è finalizzato a valutare il livello di apprendimento, la capacità di analisi sviluppata dallo studente, la correttezza del linguaggio e terminologia utilizzata.

Assessment

Oral examination. Examination is based on the discussion of at least three topics for each module, covered in the course programs. The exam is aimed at evaluating student learning level, skill in linking different topics, and the use of proper scientific language and terms.

Programma del Corso

------------------------------------------------------------ Modulo: A000468 - ZOOGEOGRAFIA E BIODIVERSITA' DEGLI ORGANISMI ACQUATICI ------------------------------------------------------------ Concetti di base della distribuzione degli organismi acquatici. Dalla definizione di specie alle interazioni con l’ambiente. Definizioni e approfondimenti su distribuzione delle specie, origine della diversità biologica e fattori che ne influenzano mantenimento e confinamento geografico. Biodiversità degli ambienti acquatici, fattori che ne minacciano la conservazione. Iniziative protezionistiche. Esempi regionali di hotspot di biodiversità e loro evoluzione. Metodi di studio della diversità biologica tradizionali e moderni. Applicazioni biotecnologiche a supporto dell’inquadramento tassonomico e filogenetico. Programma: Zoogeografia: Introduzione alla Zoogeografia. Concetti di base: specie, nicchia, meta-popolazione e sottopopolazione, distribuzione e abbondanza, areale, interazioni interspecifiche. La deriva dei continenti e la sua influenza sulla Zoogeografia. La distribuzione delle specie. Endemismo e cosmopolitismo. Speciazione ed estinzione. Dispersione e immigrazione. Specie autoctone e alloctone (“aliene”). La diffusione attiva e passiva. Le barriere. Biodiversità: Biodiversità marinae degli ambienti di transizione. Le minacce alla Biodiversità (inquinamento, overfishing, acidificazione degli oceani e surriscaldamento globale). Protezione della Biodiversità (riserve, parchi e aree marine protette). Mar Mediterraneo, origine e storia della Biodiversità marina Mediterranea. La Biodiversità dello Stretto di Messina. Metodi di studio della biodiversità marina tradizionali (campagne oceanografiche, pesca sperimentale, censimenti visivi, ROV, BRUVS) e moderni (DNA ambientale “eDNA”) e loro integrazione. Filogenesi e sistematica tramite analisi molecolari. ------------------------------------------------------------ Modulo: 4757 - OCEANOGRAFIA BIOLOGICA ------------------------------------------------------------ L’ambiente marino (gli oceani, i mari e le aree di transizione); i fattori abiotici e la zonazione spazio-verticale. La circolazione delle masse d’acqua. Gli organismi marini e le principali interazioni con l’ambiente abiotico. Nozioni sulla produzione marina. La produzione primaria e le variazioni spazio-temporali. Catene trofiche e reti trofiche nei principali ecosistemi marini. Il Mar Mediterraneo. Le principali metodologie e strategie di campionamento per la valutazione dei parametri biologici. Programma: L’ambiente marino: gli oceani, i mari, le aree di transizione. L’ambiente abiotico: principali caratteristiche chimiche, fisiche e substrato. La suddivisione spazio-verticale dell’ambiente marino. I gradienti latitudinali. I movimenti del mare: elementi sulla circolazione superficiale e circolazione termoalina, sui fenomeni di downwelling e di upwelling, maree e moto ondoso. La suddivisione degli organismi marini in relazione al loro habitat (plancton, benthos, necton). Nozioni sulle principali risposte degli organismi marini alla variabilità dei fattori ambientali: tolleranza e adattamenti. La produzione marina. I nutrienti. Produzione primaria: i fattori limitanti ed i fattori di controllo; le variazioni spazio-temporali; le successioni fitoplanctoniche del sistema epipelagico. Esempi di catene trofiche e reti trofiche nei principali ecosistemi marini. Nozioni sulle migrazioni. Il Mar Mediterraneo: elementi di morfologia, principali caratteristiche chimiche, fisiche e biologiche. Esempi di alterazione della struttura e dell’efficienza della rete trofica marina riconducibili ad impatto antropico e/o ai cambiamenti climatici. La strumentazione in oceanografica biologica; principali metodologie e strategie di campionamento per la valutazione dei principali parametri biologici.

Course Syllabus

------------------------------------------------------------ Modulo: A000468 - ZOOGEOGRAFIA E BIODIVERSITA' DEGLI ORGANISMI ACQUATICI ------------------------------------------------------------ Basic concepts of the distribution of aquatic organisms. From the definition of species to the interactions with the environment. Definitions and insights on the distribution of species, the origin of biological diversity and factors that influence their maintenance and geographical confinement. Biodiversity of aquatic environments, threats to conservation. Protectionist initiatives. Regional examples of biodiversity hotspots and their evolution. Traditional and modern methods for studying biological diversity. Biotechnological applications in support of taxonomy and phylogeny. Program: Zoogeography: Introduction to Zoogeography. Basic concepts: species, niche, meta-population and sub-population, distribution and abundance, areal, inter-specific interactions. The continental drift and its influence on Zoogeography. The distribution of the species. Endemism and cosmopolitanism. Speciation and extinction. Dispersion and immigration. Autochthonous and alien species. Active and passive diffusion. The barriers. Biodiversity: Marine and transitional environments biodiversity. Threats to biodiversity (pollution, overfishing, ocean acidification and global warming). Biodiversity protection (reserves, parks and marine protected areas). Mediterranean Sea, origin and history of Mediterranean marine biodiversity. The Biodiversity of the Strait of Messina. Traditional (Oceanographic expeditions, experimental fishing, visual censuses, ROV, BRUVS) and modern (environmental DNA “eDNA”) marine biodiversity study methods. Phylogeny and systematics through molecular analysis ------------------------------------------------------------ Modulo: 4757 - OCEANOGRAFIA BIOLOGICA ------------------------------------------------------------ The marine environment: oceans, seas, and transitional systems. The abiotic factors, and the spatial and vertical divisions of the marine environment. Water masses circulation. The marine organisms and their relationships with the main abiotic factors and with water masses distribution. Elements on marine production. Spatial and temporal dynamics of primary production. Trophic interactions: major trophic food webs in the main marine ecosystems. The Mediterranean Sea. Major instruments, strategy, and sampling methods in biological oceanography. Program: The marine environment: oceans, seas, and transitional systems. The abiotic factors: chemical, physical, and substrate features. Spatial and vertical divisions of the marine environment, and habitat definitions. Latitude gradients. The movements of sea: elements on currents, thermohaline circulation, upwelling and downwelling processes, tides, and waves. Organisms’ classification by their general habitats (plankton, bethos, nekton), and their relationships with the major abiotic factors and water masses. Marine production. Main nutrients. Primary production: limiting factors and control factors; spatial and temporal primary production dynamics; phytoplankton and its successions in the epipelagic environment. Examples of food chain, and food webs in the main marine ecosystems. Elements on migrations. The Mediterranean Sea: main physical, chemical and biological features. Examples of anthropic impacts and/or clime change effects on structure and efficiency of the marine food web. Major instruments, strategy, and sampling methods in biological oceanography.