Obiettivi Formativi

Apprendimento della chimica dell’aria, dell’acqua, del suolo, e degli effetti delle attività antropiche sui processi chimici spontanei che avvengono in natura. Fornire conoscenze sulla terminologia ecologica di base, sugli aspetti teorici ed applicativi dell’insegnamento, sulla biodiversità e sulle relazioni fra organismi e habitat.

Learning Goals

Learning of the chemistry of air, water, soil, and the effects of anthropic activities on spontaneous chemical processes that occur in nature. Provide knowledge on basic ecological terminology, on theoretical and applicative aspects of teaching, on biodiversity and on the relationships between organisms and habitats.

Programma del Corso

------------------------------------------------------------ Modulo: 3923/1 - ECOLOGIA ------------------------------------------------------------ Cenni storici, livelli gerarchici di organizzazione, le proprietà emergenti, dal riduzionismo all' olismo.  Concetto di ecosistema: l'organizzazione trofica, la diversità ecosistemica, classificazione di ecosistemi, esempi di ecosistemi, dalla produzione alla decomposizione, micro-, meso- e macrocosmi, l'impronta ecologica, l'ipotesi di Gaia, servizi ecosistemici.  Flusso di energia negli ecosistemi: le leggi della termodinamica, la ripartizione dell'energia nelle reti trofiche.  Cicli biogeochimici: ciclo dell'azoto, dello zolfo, dell' idrogeno, dell'acqua. L'eutrofizzazione delle acque, il ciclo del carbonio e l'effetto serra, effetti del riscaldamento globale su biodiversità. Fattori limitanti e di regolazione: la legge del minimo di Liebig, la legge della tolleranza di Shelford; specie stenoecie ed euriecie, i principali fattori ecologici, ecologia degli incendi e del suolo, stress antropogenico.  Ecologia di popolazione: tasso di crescita, capacità portante, popolazioni cicliche, dispersione, il principio di Allee, home range e territorialità, meccanismi di regolazione delle popolazioni densità-dipendenti e densità-indipendenti, il concetto di fitness, dinamica di metapopolazione, selezione r e K.  Ecologia di Comunità: interazione tra specie, coevoluzione, competizione interspecifica, concetti di habitat e nicchia ecologica, guilds, biodiversità, indici di dominanza e diversità.  Dinamica Ecosistemica: stadi serali, concetto di climax, l'ecologia del ripristino, evoluzione della biosfera.  Ecologia Globale: problemi di sostenibilità complessiva, ecologia regionale dagli ecosistemi ai biomi locali, approfondimenti su una tipologia ecosistemica, cambiamento climatico. ------------------------------------------------------------ Modulo: 3923/2 - CHIMICA AMBIENTALE ------------------------------------------------------------ I modulo: Atmosfera. Composizione e suddivisione - Il controllo della temperatura globale: albedo, effetto serra - Cambiamenti climatici - Inquinamento atmosferico - Piogge acide – Ozono. Clima. La macchina climatica - Generatori ed effetti del clima - Distribuzione delle precipitazioni - L'ambiente oceanico e le grandi correnti – Cenni sui biomi - Bioclimi italiani – Climogrammi. Fattori ecologici POPOLAZIONI ECOSISTEMA Generalità. Meccanismi di controllo dell’ecosistema - Stabilità di resistenza e di resilienza – Struttura trofica. L’energia negli ecosistemi. Concetto termodinamico dell'ecosistema - I flussi di energia nell'ecosistema - Catene alimentari di pascolo - Catene alimentari del detrito - Reti alimentari - Magnificazione biologica. Rigenerazione dei nutrienti negli ecosistemi acquatici e terrestri. Cicli biogeochimici (carbonio, azoto, zolfo, fosforo) - Eutrofizzazione e distroficazione - Ciclo dell'acqua - Teoria ecologica della riciclizzazione. II modulo: La chimica della stratosfera: lo strato dell’ozono e i buchi dell’ozono (Capitoli 1 e 2). La chimica dell’inquinamento dell’aria a livello del suolo (cap. 3). Conseguenze ambientali e sanitarie dell’inquinamento dell’aria outdoor e indoor (cap. 4). L’effetto serra (cap. 5). Uso dell’energia, combustibili fossili, emissioni di biossido di carbonio e cambiamento climatico globale (cap. 6). Le tecnologie per l’energia rinnovabile: energia idroelettrica, eolica, solare, geotermica e marina e loro conservazione (cap. 8). Metalli pesanti tossici (cap. 12). Pesticidi (cap. 13). Tecniche analitiche spettroscopiche e cromatografiche.

Course Syllabus

------------------------------------------------------------ Modulo: 3923/1 - ECOLOGIA ------------------------------------------------------------ Historical notes, hierarchical levels of organization. Ecosystem concept: trophic organization, ecosystem diversity, classification of ecosystems, ecosystem services. Energy flow in ecosystems: the laws of thermodynamics, the distribution of energy in food webs. Biogeochemical cycles: nitrogen, sulfur, hydrogen, water cycle. The eutrophication of water, the carbon cycle and the greenhouse effect, effects of global warming on biodiversity. Limiting and regulating factors: Liebig's law of minimum, Shelford's law of tolerance; stenoecie and euriecian species, the main ecological factors, fire and soil ecology, anthropogenic stress. Population ecology: growth rate, carrying capacity, cyclical populations, dispersion, the Allee principle, home range and territoriality, regulation mechanisms of density-dependent and density-independent populations, the concept of fitness, metapopulation dynamics, re selection K. Community Ecology: interaction between species, coevolution, interspecific competition, habitat and ecological niche concepts, guilds, biodiversity, dominance and diversity indices. Ecosystem dynamics: evening stages, the concept of climax, the ecology of restoration, evolution of the biosphere. Global Ecology: problems of overall sustainability, regional ecology from ecosystems to local biomes, insights into an ecosystem typology, climate change. ------------------------------------------------------------ Modulo: 3923/2 - CHIMICA AMBIENTALE ------------------------------------------------------------ 1st module: Atmosphere - Global temperature control: albedo, greenhouse effect - Climate change - Atmospheric pollution - Acid rain - Ozone. Climate. The climatic machine - Effects of the climate - Distribution of precipitation - The oceanic environment and the great currents - biomes - Climograms. Ecological factors POPULATIONS ECOSYSTEM Ecosystem control mechanisms - Resistance and resilience stability - Trophic structure. Energy in ecosystems. Thermodynamic concept of the ecosystem - Energy flows in the ecosystem - Grazing food chains - Debris food chains - Food webs - Biological magnification. Regeneration of nutrients in aquatic and terrestrial ecosystems. Biogeochemical cycles Eutrophication and dystrophication - Water cycle - Ecological theory of recycling. 2nd module: The chemistry of stratosphere: the ozone’s layer and the ozone layer and the ozone holes (chapters 1and 2). Pollution chemistry of air at ground level (chap. 3). Environmental and health effects of outdoor and indoor air pollution (chap. 4). The greenhouse effect (chap. 5). The use of energy, fossil fuels, carbon dioxide emissions, global climate change (chap. 6). Technologies for renewable energy: hydroelectric power, wind power, solar energy, geothermal and marine powers, and their preservation (chap. 8). Toxic heavy metals (chap. 12). Pesticides (chap. 13). Spectroscopic and chromatographic analytical techniques.