Obiettivi Formativi

Fornire le basi concettuali in merito a struttura e funzionamento degli ecosistemi terrestri e acquatici, ai processi naturali e antropici, responsabili del cambiamento ambientale, all’ecologia di popolazione ed allo sviluppo ed evoluzione degli ecosistemi.

Learning Goals

To provide basic knowledge on the structure and functioning of the terrestrial and aquatic ecosystems, the natural and anthropogenic processes responsible of environmental changes, the population ecology and the development and evoluti of ecosystems.

Metodi didattici

Il corso al fine di raggiungere gli obiettivi formativi previsti è strutturato in lezioni teoriche frontali in aula. In particolare, sono previste 42 ore complessive di didattica (7 CFU) con lezioni frontali. Le lezioni si svolgono settimanalmente in aula e l’esposizione avviene mediante l’utilizzo di diapositive su powerpoint. Agli studenti verrà inoltre illustrata la strumentazione da campo e da laboratorio di uso corrente nella ricerca ecologica in biologia marina, sia in campo bentonico, che planctonico e sul necton. Su argomenti di maggior interesse o di attualità, seminari saranno programmati con la collaborazione di esperti.

Teaching Methods

The course, in order to achieve the expected objectives is structured in theoretical lectures in the classroom. In particular, a total of 42 teaching hours (7 ECTS) are foreseen. The lessons are held weekly in the classroom and the exhibition takes place with slides on power-points.  Instrumentation and laboratory equipment employed for ecological research in marine biology, on benthos, plankton and nekton, will be showed and their use explained. On special subjects of major interest or actuality, workshops will be scheduled with the collaboration of expertise.

Prerequisiti

Conoscenze di base in zoologia sistematica, botanica, citologia, matematica, fisica e chimica.

Prerequisites

Knowledge of the main basic elements of systematic zoology, botany, cytology, mathematics and physics.

Verifiche dell'apprendimento

L’obiettivo della prova orale d’esame consiste nel verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma del corso e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18).

Assessment

The objective of the oral exam is to verify the level of knowledge and in-depth analysis of the topics of the course program and the rational ability developed by the student. The evaluation is expressed in thirtieths (minimum score 18).

Programma del Corso

L’obiettivo del corso è fornire agli studenti le conoscenze sui fondamenti di Ecologia. Il corso si focalizzerà sulla correlazione tra le componenti abiotica e biotica dell’ecosistema, con discernimenti sulla struttura e processi che guidano gli ecosistemi. Inoltre, la comprensione degli argomenti consente l’uso di un lessico appropriato, utile a sviluppare la capacità di elaborazione dei concetti con piena autonomia di giudizio su questioni ambientali, circa le problematiche relative all’impatto antropico sugli ecosistemi, con riferimenti al concetto di impronta ecologica e di sviluppo sostenibile. CORSO DI LAUREA IN SCIENZE BIOLOGICHE PROGRAMMA DI ECOLOGIA A.A. Prof. Zagami Giacomo Introduzione all’Ecologia Gerarchia dei livelli di organizzazione Il principio delle proprietà emergenti I modelli L’Ecosistema Concetto di Ecosistema Struttura trofica dell’Ecosistema Componenti abiotici Gradienti ed Ecotoni La comunità biotica Esempi di Ecosistemi Diversità degli Ecosistemi Controllo Biologico dell’Ambiente Geochimico: l’Ipotesi Gaia Microcosmi, Mesocosmi e Macrocosmi Variazioni spazio-temporali Il principio delle proprietà emergenti Classificazione degli Ecosistemi L’Energia nei sistemi ecologici Concetti fondamentali sull’energia: Leggi della termodinamica La radiazione solare e l’ambiente energetico Produttività La ripartizione dell’energia nelle catene trofiche e nelle reti trofiche Metabolismo e la taglia degli individui: la legge dell’esponente ¾ Capacità portante e sostenibilità Classificazione energetica degli ecosistemi Cicli biogeochimici Tipologia dei cicli biogeochimici Turnover e tempi di residenza Cambiamento climatico globale Fattori limitanti e regolatori Concetto di Fattori Limitanti: La Legge del Minimo di Liebig Magnificazione Biologica delle Sostanze Tossiche Ecologia di Popolazione Proprietà delle popolazioni Tassi di cambiamento: concetti di base Tasso intrinseco di incremento naturale Concetto di capacità portante e sostenibilità Fluttuazioni e oscillazioni cicliche delle popolazioni Modelli di crescita delle popolazioni Meccanismi di regolazione delle popolazioni Modelli di distribuzione Il principio di aggregazione di Allee e l’aggregazione-rifugio Ripartizione dell’energia e ottimizzazione: selezione r e K Ecologia delle comunità Tipi di interazione tra due specie Coevoluzione Evoluzione e cooperazione: selezione di gruppo Competizione interspecifica: coesistenza e esclusione Interazioni positivo-negativo: predazione, erbivoria ed allelopatia Interazioni positive: commensalismo, cooperazione e mutualismo Concetti di habitat, nicchia ecologica e corporazione Biodiversità: Indici di diversità Sviluppo dell’Ecosistema Strategia dello sviluppo dell’ecosistema Concetto di climax Evoluzione della biosfera Importanza dello sviluppo ecosistemico per l’ecologia umana Ecologia regionale Ecosistemi marini Ecosistemi salmastri Ecosistemi d’acqua dolce Biomi terrestri Considerazioni statistiche e principali metodi statistici applicati all’ecologia. Per lo studio è adoperabile ogni testo universitario di Ecologia attuale; indicativamente si segnalano: • Odum E. P., Barret G.W. Fondamenti di Ecologia. Edizione Italiana a cura di Loreto Rossi. Piccin Editore • Colinvaux P. Ecologia. EdiSES • Dodson S. I., Allen T.F.H., Carpenter S.R., Ives A.R., Jeanne R.L., Kitchell J.F., Langston N.E., Turner M.G. Ecologia. Zanichelli. • Chapman J.L., Reiss M.J. Ecologia Principi ed Applicazioni. Zanichelli. • Chelazzi G., Provini A., Santini G. Ecologia. Dagli organismi agli ecosistemi. Casa Editrice Ambrosiana • Cunningham W.P., Cunningham M.A. e Saigo B.W. Fondamenti di Ecologia. McGraw-Hill

Course Syllabus

The course aims to provide knowledge on the fundamentals of Ecology. The course will focus on the correlation between abiotic and biotic components of the ecosystem, with insights on the structure and processes that drive the ecosystems. In addition, understanding the topics allows the use of an appropriate language, useful for developing the ability to elaborate concepts with full autonomy of judgment on environmental issues, about the problems related to the anthropogenic impact on ecosystems, with references to the concept of ecological footprint and sustainable development. DEGREE IN BIOLOGICAL SCIENCES PROGRAM OF ECOLOGY L-Z Introduction to Ecology Hierarchy of levels of organization The principle of emergent properties The models Ecosystem Concept of Ecosystem Ecosystem trophic structure Abiotic components Gradients and ecotones The biotic community Examples of Ecosystems Diversity of Ecosystems Biological Control Environmental Geochemistry: the Gaia Hypothesis Microcosms, mesocosms and macrocosms Spatial and temporal variations The principle of emergent properties Classification of Ecosystems The energy in ecological systems Fundamentals concept of energy: the laws of thermodynamics The solar radiation and the environmental energy The concept of productivity The distribution of energy in food chains and food webs The quality of energy: eMergia The metabolism and the size of individuals: the law of the exponent ¾ Energy classification of ecosystems Biogeochemical cycles Type of biogeochemical cycles Turnover and residence times Global climate change Limiting factors and regulators Concept of limiting factors: The Law of Least Liebig Biological magnification of Toxic Substances Population Ecology Properties of populations Rates of change: basic concepts Intrinsic rate of natural increase Concept of carrying capacity Fluctuations and cyclical fluctuations of the populations Forms of population growth Regulatory mechanisms of the populations Distribution Models The principle of Allee aggregation and aggregation-shelter Metapopulation dynamics Breakdown of energy and optimization: r and K selection Ecology of communities Types of interaction between two species Co-evolution Evolution and cooperation: group selection Interspecific competition and coexistence Positive and negative interactions: predation, herbivores and allelopathy Positive interactions: commensalism, mutualism and cooperation Concepts of habitat, ecological niche and guild Biodiversity Ecosystem Development Strategy of development of the ecosystem Concept of climax Evolution of the Biosphere Importance of ecosystem development for the human ecology Regional Ecology Marine Ecosystems Brackish ecosystems Freshwater ecosystems Terrestrial biomes Main Types of Ecosystems of the Planet The Ocean Estuaries Brackish waters (lakes of Faro and Ganzirri) The Strait of Messina The Polar Ecosystem (Antarctic) Statistical methods applied to ecology For the study is usable every current college textbook, tentatively include: • Odum E. P., Barret G.W. Fondamenti di Ecologia. Edizione Italiana a cura di Loreto Rossi. Piccin Editore • Colinvaux P. Ecologia. EdiSES • Dodson S. I., Allen T.F.H., Carpenter S.R., Ives A.R., Jeanne R.L., Kitchell J.F., Langston N.E., Turner M.G. Ecologia. Zanichelli. • Chapman J.L., Reiss M.J. Ecologia Principi ed Applicazioni. Zanichelli. • Chelazzi G., Provini A., Santini G. Ecologia. Dagli organismi agli ecosistemi. Casa Editrice Ambrosiana • Cunningham W.P., Cunningham M.A. e Saigo B.W. Fondamenti di Ecologia. McGraw-Hill • notes will also be provided by the teacher.