ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| ECOLOGIA | BIO/07 | LEZIONI | 80 |
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Il corso ha lo scopo di fornire conoscenze dell’ecologia, che sono indispensabili per la comprensione dei pattern di biodiversità, delle relazioni tra gli organismi e l’ambiente (inteso come l’insieme delle componenti biotiche e abiotiche). Il corso prevede la trasmissione dei vari concetti dell’ecologia in un contesto evolutivo.
Students will be able to demonstrate a solid understanding of: (1) the processes that shape the distribution, abundance and diversity of species in natural environments, including the influence of abiotic drivers and biological interactions, (2) the problem of pattern and scale with the analysis of variability at multiple scales in space and time through hierarchical sampling designs (3) the logical foundations of the experimental analysis of species distribution and diversity, (4) the relation between biodiversity and ecosystem functioning and (5) human impacts on terrestrial and aquatic biodiversity, including the effects of climate change and resource overexploitation.
Per l'accertamento delle conoscenze saranno svolte due prove scritte in itinere utilizzando test. La verifica delle conoscenze sarà oggetto della valutazione del test previsto alla fine di ciascun semestre.
Students will be assessed on their understanding of: (1) the role of competition, herbivory, predation and the influence of the abiotic environment in determining patterns of distribution, abundance and diversity of species in nature, (2) the problem of pattern and scale and their ability to quantify spatial and temporal variation in ecological variable using hierarchical sampling designs, (3) the logical and methodological principles underpinning ecological experiments, (4) the relation between biodiversity and ecosystem functioning, including available experimental evidence and (5) the main effects of climate change, resource overexploitation and other human impacts on biodiversity.
Methods:
Further information:
Students have the choice to give a written exam at the end of the course, which is open only to students of that particular year, or to give an oral exam at any of the prescribed oral sessions. The written exam is a multiple choice test of 10 questions and will last two hours. Oral exams generally last half an hour.
Lo studente potrà acquisire un modello concettuale focalizzato sulle tematiche ambientali basato su criteri scientifici e una consapevolezza riguardo alle varie problematiche ambientali.
Nozioni di base di Biologia Generale, Botanica e Zoologia.
Lezioni frontali, con ausilio di presentazioni in Powerpoint.
N. 1 lezione fuori sede sul campo.
Seminari svolti da ricercatori e/o docenti di università/enti di ricerca italiani e/o stranieri.
Comunicazione con gli studenti mediante ricevimento e posta elettronica.
Delivery: face to face
Learning activities:
Attendance: Advised
Teaching methods:
Il corso è articolato in cinque parti principali.
Prima parte: gli organismi e l’ambiente.
Definizione e breve storia dell’ecologia. Interconnessioni presenti in natura, l’ambiente fisico (clima, venti, correnti oceaniche), i biomi terrestri e acquatici, le risposte degli organismi alle variazioni di parametri ambientali, quali ad esempio la temperatura, la disponibilità di acqua per le piante terrestri, salinità/pH/[ossigeno] in determinati ambienti acquatici.
Seconda parte: ecologia evoluzionistica.
In questa parte vengono forniti elementi per inquadrare i concetti ecologici in un contesto evolutivo. Definizione di evoluzione, dei vari tipi di selezione naturale, di variabilità genetica, di flusso genico, di deriva genetica, di adattamento. La profonda influenza reciproca tra l’evoluzione e le interazioni ecologiche. Importanza dei cicli vitali, dei modelli riproduttivi e dei compromessi tra le caratteristiche della storia biologica prodotti dall’evoluzione.
Terza parte: le popolazioni.
La distribuzione spazio-temporale degli organismi e la loro abbondanza in relazione alle caratteristiche dell’habitat dei fattori storici e del ciclo vitale. La crescita delle popolazioni mediante le tabelle della vita, fattori densità-dipendenti e densità-indipendenti. Le metapopolazioni. La regolazione e le dinamiche delle popolazioni naturali. Cenni sull’equazione logistica. Rischi delle popolazioni di piccole dimensioni
Quarta parte: interazioni tra gli organismi.
La competizione per le risorse. Competizione inter- e intra-specifica; competizione diretta e indiretta. L’esclusione competitiva. Meccanismi adattativi per ridurre la competizione. Effetti dell’ambiente fisico, delle interazioni biotiche, del disturbo e di fattori evolutivi sull’esito della competizione. Erbivoria e predazione. Adattamenti per ottenere il cibo e per evitare i consumatori. Influenza di erbivoria e predazione sulle comunità biologiche. Effetti delle interazioni di sfruttamento sulle ciclicità demografiche. Parassitismo. Adattamenti dei parassiti e dei loro ospiti. Coevoluzione del sistema ospite-parassita. Effetti dei parassiti sulle popolazioni e sulle comunità biologiche. Mutualismo e commensalismo. Interazioni positive e loro effetti sulle popolazioni e sulle comunità biologiche.
Quinta parte: comunità biologiche ed ecosistemi.
Definizioni di comunità biologica e di ecosistema. Descrittori della struttura di comunità (ricchezza di specie, abbondanza relativa, equitabilità). Interazioni tra specie all’interno della comunità. Le successioni ecologiche, i loro meccanismi e i loro percorsi in relazione a fattori abiotici e biotici. Definizione di biogeografia. Diversità nella distribuzione delle specie e scale spazio-temporali. Influenza dei fattori abiotici e biotici nel determinare la distribuzione delle specie. Diversità specifica. Effetti della ripartizione delle risorse, dello stress, del disturbo, della predazione e delle interazioni positive sulla diversità specifica. Diversità specifica e aspetti funzionali della comunità biologica. La produzione primaria (lorda e netta). Limiti imposti da fattori fisici e biotici. Effetti del clima e del tipo di bioma sulla produzione primaria. La produzione secondaria. Reti trofiche e livelli trofici. Trasferimenti di energia tra i livelli di una trofica. Le piramidi trofiche. Disponibilità e ciclo dei nutrienti. Sorgenti di nutrienti per gli ecosistemi. Trasformazioni dei nutrienti per renderli biodisponibili. Cicli biogeochimici. Bioaccumulo e biomagnificazione.
Tutti gli argomenti del corso saranno trattati avvalendosi di esempi reali e/o di risultati di studi sperimentali.
Introduction to ecology: problems, paradigms, habitats and organisms. Natural populations: demography, interactions, distribution. A logical approach to the analysis of ecological problems. Relationships between theory and experiments. The design of ecological experiments. The experimental analysis of patterns of species distribution in space and time. The experimental analysis of ecological processes. Biodiversity and ecosystem functioning. Introduction to human impacts and biodiversity conservation.
Cain ML, Bowman WD & Hacker SD (2017) Ecology. Fourth Edition. Sinauer Associates, Inc. Sunderland, Massachussets, U.S.A..
I file utilizzati per lo svolgimento delle lezioni sono resi disponibili agli studenti sulla piattaforma e-learning-moodle.
Begon M., Townsend C.R., Harper J.L. 2006. Ecology: From individuals to Ecosystems. 4th Edition, John Wiley & Sons. Recmmended readings: Krebs, C. J. 2008. “Ecology. The experimental analysis of distribution and abundance”. 6th ed. Benjamin Cummings Underwood, A. J. 1997. “Experiments in ecology: their logical design and interpretation using analysis of variance”. Cambridge University Press.
L'esame finale viene svolto sotto forma di prova orale. È però previsto lo svolgimento di due prove scritte (facoltative) in itinere sulle varie parti del programma che possono ridurre l'esame finale, in dipendenza dai risultati delle prove stesse.
