IMPACTS OF GLOBAL CLIMATE CHANGES IN MARINE SYSTEMS
Academic year2023/24
CourseMARINE BIOLOGY
Code410EE
Credits3
PeriodSemester 2
LanguageItalian
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) |
| IMPATTO DEI CAMBIAMENTI CLIMATICI IN AMBIENTI MARINI | BIO/07 | LEZIONI | 24 | |
Obiettivi di apprendimento
Conoscenze
Il presente corso avanzato ha lo scopo di fornire una solida preparazione sui principali effetti di cambiamenti climatici, quali il riscaldamento globale, l’acidificazione degli oceani e l’aumentata frequenza di eventi atmosferici estremi, sui sistemi marini. In particolare, sulla base delle conoscenze in ecologia e biologia marina acquisite durante il triennio, gli studenti avranno la possibilità di apprendere i meccanismi fisiologici che determinano le risposte di organismi vegetali ed animali a cambiamenti climatici e di come queste si traducono in alterazioni delle modalità di distribuzione ed abbondanza delle specie, della struttura delle comunità ecologiche e del loro funzionamento.
Knowledge
This course aims to provide a comprehensive understanding of the effects of climate changes, such as global warming, ocean acidification and the increased frequency of extreme atmospheric events, on marine ecosystems. In particular, building on the knowledge of fundamental ecology achieved during the previous three years, students will be able to expand their understanding of physiological mechanisms that regulate the response of plants and animals to climate change and how these can, in turn, influence patterns of species abundance and distribution, the structure of ecological communities and their functioning.
Modalità di verifica delle conoscenze
La verifica delle conoscenze avviene mediante una continua discussione degli argomenti trattati tra il docente e gli studenti.
Assessment criteria of knowledge
The acquisition of knowledge and skills is evaluated through a continuous discussion of treated topics between the professor and the students.
Capacità
Al termine del corso, lo studente sarà in grado di effettuare una presentazione mediante l'ausilio di Powerpoint per illustrare i risultati della propria attività di ricerca bibliografica sul tema degli effetti dei cambiamenti climatici in ambiente marino.
Skills
At the end of the course, students will be able to present the results of their literature search on the effects of climate change in marine environments through the aid of a PowerPoint slide show.
Modalità di verifica delle capacità
Lo studente dovrà preparare una presentazione in Powerpoint che riporti i risultati dell'attività del progetto di ricerca bibliografica.
Assessment criteria of skills
Each student will have to prepare a PowerPoint slide show to illustrate the results of a project implying a search of the relevant literature.
Comportamenti
Lo studente potrà acquisire conoscenze di problematiche ambientali legate agli impatti antropici ed ai cambiamenti climatici in ambiente marino e sviluppare la capacità di effettuare ricerche bibliografiche e di riportarne i risultati in modo sintetico e critico.
Behaviors
Students will be able to increase their knowledge of environmental issues related to anthropogenic impacts and global climate changes in marine environments and to develop their skills in carrying out literature searches and to report the results in a synthetic and critical way.
Modalità di verifica dei comportamenti
Durante discussioni informali si verificano i comportamenti.
Assessment criteria of behaviors
Behaviours are assessed during informal discussions.
Prerequisiti (conoscenze iniziali)
Fondamenti di ecologia e di biologia marina
Prerequisites
Fundamental principles of marine biology and ecology
Prerequisiti per studi successivi
Nessuno
Prerequisites for further study
None
Indicazioni metodologiche
- Lezioni frontali, con ausilio di slide.
- Comunicazione con gli studenti mediante ricevimento e posta elettronica.
- Presenza di progetti didattici (partecipazione su base volontaria at attività di ricerca sul campo ed in laboratorio).
Teaching methods
- Frontal lessons, with the aid of slides.
- Communication with students through reception and emails.
- Didactical projects (voluntary participation to research activities in the field and in the laboratory).
Programma (contenuti dell'insegnamento)
- Principali alterazioni causate da attività antropica su scala globale. Componenti del disturbo (esempi da ambienti marini). Il disturbo nel contesto di stati stabili alternativi (l'esempio delle barriere coralline).
- Le interazioni positive tra specie: la facilitazione generata da stress ambientale o dalla pressione dei consumatori. La stress gradient hypothesis in ambiente marino. Interazione tra gradienti di stress e di disturbo: gradienti di pressione di pascolo e tasso di sedimentazione come esempio di studio sperimentale in ambiente marino. Le specie fondatrici e la facilitazione a cascata.
- Le invasioni biologiche: concetti fondamentali e fattori che regolano l'insediamento e l'impatto di specie introdotte.
- L'impatto ecologico delle specie invasive: importanza dell'approccio sperimentale ed il caso di Caulerpa cylindracea nel Mediterraneo nord-occidentale. Variabilità dell'impatto di specie invasive lungo gradienti di disturbo antropico.
- L'urbanizzazione costiera: impatti ecologici dell'introduzione di strutture artificiali su fondali sabbiosi e rocciosi. La comparazione dei popolamenti epibentonici tra strutture artificiali e scogliere naturali: modalità di distribuzione delle specie ed alterazione di processi ecologici (reclutamento ed utilizzo dell'habitat).
- L'incorporazione di principi ecologici per la realizzazione di strutture artificiali di nuove generazione: riduzione degli impatti ecologici ed opportunità per la conservazione. Introduzione ai cambiamenti climatici: aumento della concentrazione della CO2 e di altri gas serra nell'aatmosfera e riscaldamento globale. Anomalie nella temperatura media degli oceani ed effetti fisiologici sugli organismi ectotermi marini.
- Effetto del riscaldamento globale sulla sopravvivenza, crescita e riproduzione di organismi marini. Sistemi sperimentali per lo studio degli effetti del riscaldamento globale sui popolamenti bentonici.
- Cambiamenti climatici ed eventi estremi; effetti diretti ed indiretti di heat-waves sulla struttura delle comunità marine: studi descrittivi e sperimentali. Heat-waves e mortalità di massa.
- Cambiamenti nella distribuzione di specie in risposta a cambiamenti climatici: movimenti verso i poli e potenziali limitazioni dovute a caratteristiche geologiche dei continenti e ad alterazioni di alcune fasi del ciclo vitale. Climate envelope models: vantaggi e svantaggi. L'importanza delle interazioni biotiche nel modulare cambiamenti nella distribuzione delle specie. Il ruolo della facilitazione in scenari di cambiamenti climatici
- Alterazioni nell'interazioni tra specie in risposta a cambiamenti climatici: effetti sulle reti trofiche. Variazioni degli effetti dei cambiamenti climatici sul metabolismo tra livelli trofici; esempi di interazioni tra produttori primari ed erbivori.
Syllabus
- Main alterations caused by human activities at global scales. Components of ecological disturbance (examples from marine environments). Disturbance within the context of alternative stable states (coral reefs as an example).
- Positive species interactions: facilitation generated by environmental stress versus consumer pressure. The stress gradient hypothesis in marine environments. Interactions among gradients of stress and disturbance: gradients of grazing pressure and sedimentation rate as an example of experimental studies in marine environments. Foundation species and facilitation cascades.
- Biological invasions: fundamental concepts and factors that regulate the establishment and the impact of introduced species.
- Ecological impact of invasive species: the importance of the experimental approach and the case of Caulerpa cylindracea in the north-western Mediterranean. Variability of invasive species impacts across gradients of human disturbance.
- Urbanization of coastal areas: ecological impacts of the introduction of artificial structures on sandy versus rocky bottoms. The comparison of epibenthic assemblages between artificial structures and natural rocky shores: patterns of species distribution and alteration of ecological processes (recruitment and habitat use). The inclusion of ecological principles in the design of new generation artificial structures: reduction of ecological impacts and conservation opportunities.
- Introduction to climate changes: Increase of CO2 and other greenhouse gases in the atmosphere and global warming. Mean seawater temperature anomalies and effects on the physiology of marine ectotherms.
- Effects of global warming on the survival, growth and reproduction of marine organisms. Experimental systems for the study of the effects of global warming on benthic assemblages.
- Climate changes and extreme events; direct and indirect effects of heat-waves on the structure of marine communities: descriptive and experimental studies. Heat-waves and mass-mortalities.
- Modifications in species distribution in response to climate changes: poleward movements and potential limitations due to geological characteristics of continents and alterations of the life-cycle. Climate envelope models: pros and cons. The importance of biotic interactions in modulating changes in species distribution. The role of facilitation in climate change scenarios.
- Alterations in species interactions as a response to climate changes: effects on trophic webs. Variations in the effects of climate change on the metabolism of organisms across trophic levels; examples of interactions between primary producers and herbivores.
Bibliografia e materiale didattico
- Le slide relative a ciascuna lezione e articoli scientifici rilevanti sono messi a disposizione degli studenti via Moodle.
- Marine Biodiversity, Climatic variability and Global change. Autore: Grégory Beaugrand. Earthscan. ISBN 9780415517034.
Bibliography
- The slides of each class and relevant scientific articles are available in Moodle.
- Marine Biodiversity, Climatic variability and Global change. Autore: Grégory Beaugrand. Earthscan. ISBN 9780415517034.
Indicazioni per non frequentanti
Non sussistono variazioni per studenti non frequentanti in merito a: programma, modalità d'esame, bibliografia.
Non-attending students info
The are no variations for non attending students regarding the program, the modality of the exam and the bibliography.
Modalità d'esame
L’esame è costituito da una presentazione orale da parte dello studente dei risultati della ricerca bibliografica condotta su uno o più dei principali temi trattati nel corso. Alla presentazione, effettuata mediante l’ausilio di PowerPoint, segue una discussione più generale del tema trattato, durante la quale lo studente deve dimostrare di saper cogliere le connessioni tra i vari argomenti oggetto del corso.
Assessment methods
The exam consists in an oral presentation of the results of the literature search carried out by the student on one or more themes touched upon during the course. Following the talk, performed with the aid of a PowerPoint slide show, the student is involved in a broader discussion of the topics treated in the course. The student must show of being able to make connections among the different topics.
Altri riferimenti web
nessuno
Additional web pages
None
Note
Composizione della commissione
Presidente: Prof. Fabio Bulleri
Membri: Prof. Iacopo Bertocci, Dott.ssa Chiara Ravaglioli
Presidente supplente: Prof. Iacopo Bertocci
Membri supplenti: Prof. Ferruccio Maltagliati; Prof.ssa Elena Maggi
Notes
Composition of the committee
President: Prof. Fabio Bulleri
Members Prof. Iacopo Bertocci, Dott.ssa Chiara Ravaglioli
Substitute president : Prof. Iacopo Bertocci
Substitute members: Prof. Ferruccio Maltagliati; Prof.ssa Elena Maggi
Updated: 04/08/2023 10:53
