ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| FONDAMENTI DI ECOLOGIA E BIOTECNOLOGIE MARINE | BIO/07 | LEZIONI | 56 |
|
Il corso si prefigge di fornire agli studenti gli elementi necessari alla comprensione dei meccanismi biologici ispiratori delle biotecnologie marine (blue biotechnology) e delle loro principali applicazioni. Nella prima parte del corso, lo studente acquisirà nozioni di base inerenti l’ecologia, ed in particolare l’ecologia marina, la relazione tra mantenimento di beni e servizi forniti dagli ecosistemi marini e l'utilizzo durevole ed eco-sostenibile delle risorse marine nelle biotecnologie. Nella seconda parte del corso, lo studente acquisirà conoscenze di base inerenti l'impiego di organismi marini e i principali approcci biotecnologici utilizati nella produzione di beni/prodotti, servizi ambientali e strumenti/tecnologie.
The course aims to provide students with the elements necessary for understanding the biological mechanisms inspiring marine biotechnology (blue biotechnology) and their main applications. In the first part of the course, the student will acquire basic notions concerning ecology, and in particular marine ecology, the relationship between the maintenance of goods and services provided by marine ecosystems and the durable and eco-sustainable use of marine resources in biotechnology. In the second part of the course, the student will acquire basic knowledge concerning the use of marine organisms and the main biotechnological approaches used in the production of goods/products, environmental services and tools/technologies.
Durante la discussione in sede d’esame orale sarà verificata la conoscenza della materia con particolare attenzione alle tecnicologie oggetto del corso. Lo studente dovrà dimostrare le sue conoscenze utilizzando un linguaggio appropriato. La partecipazione in aula e alle attività di laboratorio previste durante il corso sarà valutata positivamente.
During the discussion in the oral exam, the knowledge of the subject will be verified with particular attention to the techniques covered by the course. The student will have to demonstrate his knowledge through an appropriate language. Participation in the classroom and in the laboratory activities carried out during the course will be positively evaluated.
La frequenza al corso e la partecipazione alle attività di laboratorio previste consentiranno allo studente di acquisire conoscenze teoriche e pratiche relative all'mpiego degli organismi marini nelle biotecnologie marine.
Attendance at the course and participation in laboratory activities will allow the student to acquire theoretical and practical knowledge relating to the use of marine organisms in marine biotechnology.
Le capacità saranno verificate principalmente in sede di esame orale attraverso la presentazione di argomenti di ricerca/casi studio selezionati tra quelli discussi nell'ambito del corso.
The skills will be verified mainly during the oral exam through the presentation of research topics/case studies selected from those discussed during the course.
Lo studente potrà acquisire capacità di base utili alla progettazione e programmazione di attività di ricerca volte all’utilizzo di organismi marini per produrre sostanze/composti di interesse.
The student will acquire basic skills useful to the planning of research activities aimed at using marine organisms to produce substances/compounds of interest.
Durante le sessioni di laboratorio saranno valutati il grado di accuratezza ed autonomia dello studente nello svolgimento delle attività previste.
During the laboratory sessions, the degree of accuracy and autonomy of the student in carrying out planned activities will be evaluated.
Per affrontare al meglio i contenuti del corso è opportuno possedere conoscenze di base di biologia cellulare, animale e vegetale, chimica generale e chimica organica.
Lo studente è invitato a verificare l'esistenza di eventuali propedeuticità consultando il Regolamento del Corso di studi relativo al proprio anno di immatricolazione. Un esame sostenuto in violazione delle regole di propedeuticità è nullo (Regolamento didattico d’Ateneo, art. 24, comma 3).
To better address the course contents it is advisable to have basic knowledge of cell and animal biology, plant biology, general chemistry, and organic chemistry.
Students are invited to verify the existence of any prerequisites by consulting the Regulations of the Study Programme for their year of enrolment. An exam taken in violation of the rules of prerequisites is null and void (University Academic Regulations, art. 24, paragraph 3).
Il corso comprenderà lezioni frontali svolte con l'ausilio di presentazioni in PowerPoint e sessioni pratiche in laboratorio (1 credito) in grado di fornire elementi di base essenziali per lo sviluppo di biotecnologie marine eco-sostenibili.
The course will include lectures with the help of PowerPoint presentations and practical sessions in the laboratory (1 credit) able to basic provide basic elements essential for the development of eco-sustainable marine biotechnology.
Fondamenti di ecologia
Ecologia: obiettivi. Organizzazione dei sistemi viventi. Condizioni fisiche e chimiche dell'ambiente terrestre e acquatico. Adattamenti degli organismi alle variazioni ambientali. Biomi terrestri e zone biologiche di acque dolci e marine. Ecosistema: componente abiotica e biotica. Cicli biogeochimici. Produzione, flusso di energia e reti trofiche. Nutrienti: disponibilità e ciclo. Popolazioni: definizione, distribuzione, abbondanza, dinamica, crescita e regolazione. Comunità: definizione, struttura, composizione e diversità. Successione ecologica. Interazioni biologiche intra e interspecifiche. Cascate trofiche. Tipi di comunità e loro funzionamento con particolare riferimento alle comunità dell'intertidale delle coste rocciose, angiosperme marine, macroalghe, barriere coralline, comunità pelagiche e fitoplanctoniche. Cambiamenti climatici, disturbo antropico e vulnerabilità degli ecosistemi marini. Collegamento tra beni e servizi ecosistemici, conservazione e uso sostenibile degli oceani e delle risorse marine.
Biotecnologie marine
Biotecnologie marine: definizione e meccanismi biologici ispiratori. Utilizzo della fascia costiera e delle risorse biologiche per lo sviluppo di biotecnologie ecosostenibili. Nuovi prodotti e metodologie per applicazioni in vari settori industriale (alimentazione, nutraceutica, cosmetica e farmaceutica). Utilizzo di specie marine modello e sviluppo di nuovi prodotti (ad esempio proteine, enzimi, lipidi, biotossine e molecole bioattive, biomateriali e biopolimeri) e nuove tecnologie. Robotica bio-ispirata per la ricerca oceanica e applicazioni mediche. Macroalghe e microalghe marine: tecnologie per la coltivazione su larga scala di specie di interesse biotecnologico, processi di conversione di biomasse in composti chimici e prodotti ad alto valore aggiunto. Bioenergia marina: bioraffinerie. Produzione di nuovi substrati per l'agricoltura: biofertilizzanti e fitostimolanti. Coralli e spugne: prodotti naturali di importanza farmaceutica e biomedica. Gestione di stock ittici, maricoltura, acquacoltura, sistemi multi-trofici integrati, acquaponica e biomitigazione. Protezione e recupero di ecosistemi marini: bioindicatori, biosensori e biorisanamento. Industria europea ed economia blu: nuove opportunità, futuro sviluppo della ricerca nel campo della biotecnologia marina e aree strategiche.
Fundamentals of ecology
Ecology: objectives. Organization of living systems. Physical and chemical conditions of terrestrial and aquatic environments. Adaptations of organisms to environmental variations. Terrestrial biomes and biological zones of fresh and marine waters. Ecosystem: abiotic and biotic component. Biogeochemical cycles. Production, energy flow and trophic networks. Nutrients: availability and cycle. Populations: definition, distribution, abundance, dynamics, growth, and regulation. Community: definition, structure, composition, and diversity. Ecological succession. Intra- and interspecific biological interactions. Trophic cascades. Types of communities and their functioning with particular reference to the communities of intertidal rocky shores, seagrasses, macroalgal forests, coral reefs, and pelagic and phytoplankton communities. Climate change, anthropogenic disturbance, and vulnerability of marine ecosystems. Link between ecosystem goods and services, conservation and sustainable use of oceans and marine resources.
Marine biotechnology
Marine biotechnology: definition and inspiring biological mechanisms. Use of the coastal zone and biological resources for the development of eco-sustainable biotechnologies. New products and methodologies for applications in various industrial sectors (food, nutraceutical, cosmetic and pharmaceutical). Use of model marine species and development of new products (e.g., proteins, enzymes, lipids, biotoxins and bioactive molecules, biomaterials, and biopolymers) and new technologies. Bio-inspired robotics for ocean research and medical applications. Macroalgae and marine microalgae: technologies for the large-scale cultivation of species of biotechnological interest, processes of conversion of biomasses into chemical compounds and products with high added value. Marine bioenergy: biorefineries. Production of new substrates for agriculture: biofertilizers and phytostimulants. Corals and sponges: natural products of pharmaceutical and biomedical importance. Management of fish stocks, mariculture, aquaculture, integrated multi-trophic systems, aquaponics, and bio-mitigation. Protection and recovery of marine ecosystems: bioindicators, biosensors and bioremediation. European industry and blue economy: new opportunities, future development of research in the field of marine biotechnology and strategic areas.
Materiale didattico fornito dal docente.
Cain M.L., Bowman W.D., Hacker S.D., 2017. Ecologia. Piccin.
Se-Kwon Kim.2019. Essential of Marine Biotechnology. Springer Nature Switzerland AG.
Teaching material provided by the teacher.
Cain M.L., Bowman W.D., Hacker S.D., 2017. Ecologia. Piccin.
Se-Kwon Kim.2019. Essential of Marine Biotechnology. Springer Nature Switzerland AG.
La prova di esame si svolgerà in forma orale. Lo studente dovrà rispondere correttamente a domande proposte dalla commissione d'esame e dimostare di avere acquisito adeguate conoscenze sulle tematiche di ecologia e biotecnologie affronate nel corso. L’esame potrà anche essere svolto sotto forma di presentazione PowerPoint incentrata su un argomento di biotecnologe marine concordato con il docente.
The exam will take place in oral form. The student will have to correctly answer questions proposed by the examination board and demonstrate that he has acquired adequate knowledge of the topics of ecolgy and biotechnology covered in the course. The exam can also be carried out in the form of a Powerpoint presentation focused on a case study of ecological restoration agreed with the teacher.
Commissione d'esame effettiva:
Presidente: Elena Balestri
Membri: Claudio Lardicci, Virginia Menicagli.
Commissione d'esame supplente:
Presidente supplente: Claudio Lardicci
Membri supplenti: Ferruccio Maltagliati, Alberto Castelli.
Actual examination committee:
President: Elena Balestri
Members: Claudio Lardicci, Virginia Menicagli.
Substitute examination board:
Alternate President: Claudio Lardicci
Alternate Members: Ferruccio Maltagliati, Alberto Castelli.
