ECTS - University of Pisa
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EXPERIMENTAL ECOLOGY AND BIODIVERSITY OF ROCKY SHORES
LISANDRO BENEDETTI CECCHI
Academic year2023/24
CourseMARINE BIOLOGY
Code408EE
Credits6
PeriodSemester 2
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
ECOLOGIA SPERIMENTALE E BIODIVERSITÀ DI COSTE ROCCIOSEBIO/07LEZIONI48
LISANDRO BENEDETTI CECCHI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Il corso ha lo scopo di fornire allo studente le basi logiche e metodologiche per comprendere i processi che influenzano le modalità di distribuzione, di abbondanza e di diversità dei popolamenti ad alghe ed invertebrati di costa rocciosa. Viene enfatizzata la natura sperimentale e quantitativa dell’ecologia marina, con particolare attenzione al disegno di campionamento, alla progettazione di esperimenti, all’impiego di tecniche numeriche intensive e all’analisi ed interpretazione di dati ecologici complessi.
Knowledge

The course 'Experimental ecology and biodiversity of rocky shores' will introduce students to the logical and methodological principles needed to uncover the processes that determine patterns of distribution, abundance and diversity of assemblages of algae and invertebrates of rocky shores. The focus will be on the experimental and quantitative aspects of marine ecology, with emphasis on issues of sampling and experimental design and the application of intensive numerical procedures for the analysis of complex ecological data.
Modalità di verifica delle conoscenze

L'accertamento delle conoscenze avverrà attraverso questionari e simulazioni di esame finale scritto durante tutto il corso
Assessment criteria of knowledge

Students' progress will be evaluated through the course using questionnaires and simulations of the final written exam.
Capacità

Lo studente saprà utilizzare il software R per l'analisi di dati originati da studi ecologici osservazionali e sperimentali.
Skills

Students will acquire skills in using the R computing environment to analyse ecological data from observations and experiments.
Modalità di verifica delle capacità

Saranno condotte uscite di raccolta dati sul campo e sessioni di laboratorio informatico dove gli studenti potranno verificare le capacità acquisite nella progettazione e nella interpretazione di esperimenti inerenti i temi del corso confrontando i loro risultati con quelli ottenuti nelle stesse sessioni dal docente e dagli esercitatori.
Assessment criteria of skills

Students will be able to assess progress in designing and analysing ecological experiments during field and computer practicals in which they will compare the outcomes of their own analyses with those of instructors.
Comportamenti

Al termine del corso lo studente sarà in grado di: spiegare l’influenza dei principali processi biotici ed abiotici e delle loro interazioni sui popolamenti ad alghe ed invertebrati di costa rocciosa; leggere un articolo scientifico relativo alla ecologia di coste rocciose, comprendendone la problematica e i metodi sperimentali per un’analisi critica dei risultati; progettare, realizzare, analizzare ed interpretare un esperimento di campo sulla ecologia dei popolamenti di costa rocciosa e in particolare sulle relazioni tra biodiversità e funzionamento; utilizzare le conoscenze acquisite nella progettazione di disegni di campionamento ed esperimenti per lo studio di effetti antropici quali impatti ed influenza di Aree Marine Protette.
Behaviors

At the end of the course students will be able to: explain the influence of abiotic and biotic processes and their interactions on assemblages of algae and invertebrates of rocky shores; read a scientific article on the ecology of rocky shores, developing skills to understand the logic and the experimental methods of the study and the ability to interpret the main outcomes critically; design, conduct, analyze and interpret a field experiment on the ecology of assemblages of rocky shores; make use of the principles of sampling and experimental design to investigate anthropogenic effects such as ecological impacts and the effects of Marine Protected Areas.
Modalità di verifica dei comportamenti

I comportamenti saranno valutati esponendo gli studenti a questionari in sessioni di gruppo.
Assessment criteria of behaviors

Students will be assessed through questionanaires during group sessions.
Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Allo studente sono richieste conoscenze di ecologia di base
Prerequisites

A background in general ecology is required
Programma (contenuti dell'insegnamento)

LEZIONI FRONTALI

 

Introduzione ad ambienti ed organismi – Le coste rocciose:

  • L’interfaccia tra l’ambiente marino e quello terrestre;
  • Ambienti sommersi
  • Principali processi abiotici: l’essiccamento, la luce, l’idrodinamismo
  • Processi biotici: competizione, pascolo, predazione, dispersione e reclutamento in alghe ed invertebrati marini

La sperimentazione in ecologia marina

  • Revisione dei principi di disegno sperimentale e loro applicazione a studi di costa rocciosa: la natura dei fattori sperimentali, relazioni tra fattori in disegni multifattoriali, analisi della generalità di processi, controlli ed artefatti
  • Modalità di distribuzione: eterogeneità a varie scale spaziali e temporali; variazioni su scale multiple.
  • Cause di variabilità: il ruolo interattivo dei processi abiotici e biotici; perturbazioni naturali ed eterogeneità spazio-temporale dei popolamenti
  • Regime shifts su coste rocciose
  • Biodiversità e funzionamento degli ecosistemi di costa rocciosa: analisi ed interpretazione.
  • Impatto antropico e conservazione della biodiversità marina di costa rocciosa

 

LABORATORIO (lab) E CAMPO (cmp)

  • Il campionamento di distribuzioni di frequenza (lab)
  • Influenza della varianza e della taglia del campione sulle stime campionarie (lab)
  • Analisi della variabilità spaziale e temporale nella distribuzione di specie su dati simulati e reali (lab)
  • Analisi di esperimenti ecologici su dati simulati e reali (lab);
  • Il campionamento di popolamenti ad alghe ed invertebrati su costa rocciosa (cmp)
  • Misure di variabilità su stime di abbondanza: campionamenti gerarchizzati (cmp)
  • Dalla osservazione alla spiegazione: progettazione di esperimenti ecologici sul campo (lab e cmp)
Syllabus

CLASS

 

Introduction to environments and organisms – rocky shores:

  • The interface between the terrestrial and marine environments
  • The subtidal environment
  • Main abiotic factors: desiccation, light, hydrodynamics
  • Biological processes: competition, grazing, predation, dispersal and recruitment in algae and invertebrates

 

Experimental marine ecology

  • Revisional material - principles of experimental design and their use in rocky shore ecology: the nature of experimental factors, relation among factors in multifactorial experiments, testing the generality (or lack thereof) of ecological processes; controls for artefacts in experiments
  • Patterns of distribution: ecological heterogeneity at multiple scales in space and time
  • Understanding ecological processes: the interactive nature of abiotic and biological processes; natural disturbance and spatio-temporal variability in populations and assemblages
  • Regime shifts on rocky shores
  • Biodiversity and ecosystem functioning on rocky shores: analysis and interpretation
  • Anthropogenic impacts and the conservation of rocky reefs

 

LAB (lab) and FIELD (fld)

  • Sampling frequency distributions (lab)
  • Effects of variance and sample size on sample estimates (lab)
  • Analysis of spatial and temporal variability in species distribution on simulated and real data (lab)
  • Analysis of ecological experiments on simulated and real data (lab);
  • Sampling algae and invertebrates on rocky shores (fld)
  • Nested sampling design to estimate variance components on species abundance and diversity (fld)
  • From observations to experiments: design of ecological field experiments (lab and fld)
Bibliografia e materiale didattico

Di seguito si indicano alcuni testi di riferimento in visione presso il docente. Si raccomanda agli studenti di seguire le lezioni. Per alcuni argomenti trattati in questo corso saranno fornite dispense in lingua italiana. Saranno inoltre fornite copie degli articoli letti/utilizzati in aula, disponibili anche su piattaforma e-moodle.

  • Bertness, M. D., Bruno, J. F., Silliman, B.R. and Stachowicz, J.J. 2013. Marine community
  • ecology and conservation. Sinauer Associated, Inc. Publishers. Sunderland, Massachusetts.
  • Quinn, G. P., Keough, M. J. (2002). Experimental design and data analysis for biologists. Cambridge University Press. Cambridge, U.K.
  • Underwood, A. J. 1997. “Experiments in ecology: their logical design and interpretation using analysis of variance”. Cambridge University Press.
Bibliography

Some useful references available from the teacher upon request are indicated below. Students are strongly recommended to attend the lecturers. Additional references are made available in e-moodle and during lecturers.

  • Bertness, M. D., Bruno, J. F., Silliman, B.R. and Stachowicz, J.J. 2013. Marine community
  • ecology and conservation. Sinauer Associated, Inc. Publishers. Sunderland, Massachusetts.
  • Quinn, G. P., Keough, M. J. (2002). Experimental design and data analysis for biologists. Cambridge University Press. Cambridge, U.K.
  • Underwood, A. J. 1997. “Experiments in ecology: their logical design and interpretation using analysis of variance”. Cambridge University Press.

 
Indicazioni per non frequentanti

Utilizzare il materiale didattico e le istruzioni per il suo utilizzo presente su e-moodle
Note

Commissione:

Presidente: Prof. L. Benedetti-Cecchi

Membri: Prof. I Bertocci, Dott. L. Rindi

Presidente supplente: Prof. I. Bertocci

Membri supplenti: Dott.ssa C. Mintrone, Dott.ssa A. Ecolano-Moltò, Dott.ssa G. Proserpio
Notes

Evaluation Committee

Presidente: Prof. L. Benedetti-Cecchi

Membri: Prof. I Bertocci, Dott. L. Rindi

Presidente supplente: Prof. I. Bertocci

Membri supplenti: Dott.ssa C. Mintrone, Dott.ssa A. Ecolano-Moltò, Dott.ssa G. Proserpio

 
Updated: 19/12/2023 15:03