UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PERUGIA
Dipartimento di Chimica, Biologia e Biotecnologie
Via Elce di Sotto, 06123 -Perugia
Corso di Laurea in Scienze Biologiche
Corso di ECOLOGIA
Sito del corso: http://cclbiol.unipg.it/index.html
Alessandro Ludovisi
Sito docente: http://www.dcbb.unipg.it/alessandro.ludovisi
Tel. 075 585 5712
e-mail address: [email protected]
Background
Laurea in Chimica (1992)
Royal Danish School of Pharmacy , Copenhagen (1997)
Dottorato di ricerca in Scienze Chimiche (1998)
Ricercatore settore BIO/07 presso l’Università degli Studi di Perugia (2009)
Attività di ricerca:
•Impiego di funzioni termodinamiche nell’analisi ecologica
•Modellistica ecologica (dinamica di sviluppo e di popolazione, sviluppo di metodologie geostatistiche)
•Sviluppo di misure di biodiversità
•Idrochimica e idrologia
•Selezione di habitat di specie acquatiche vegetali (idrofite, fitoplancton) ed animali (zooplancton, Briozoi)
•Studio degli effetti di cambiamenti climatico-ambientali in ecosistemi acquatici
•Valutazione della penetrazione e studio dell’ecologia di specie aliene in ecosistemi acquatici
OBIETTIVI DEL CORSO
L’obiettivo formativo del corso è l’acquisizione delle conoscenze di base inerenti le dinamiche di funzionamento
dei sistemi ecologici. Attraverso la discussione di principi teorici e vicende ambientali di scala locale e globale, il
corso si pone l’obiettivo di fornire strumenti utili alla comprensione della complessità ecologica e
all’inquadramento delle emergenze ambientali.
PROGRAMMA
•Livelli di organizzazione biologica ed ecologica (individui, popolazioni, comunità, biosfera – ecosistemi, regioni
ecologiche, biomi, ecosfera).
•Dall’origine della vita all’antropocene
•Popolazioni – Struttura, parametri e dinamica di sviluppo (modelli di accrescimento esponenziale e logistico) ed
evoluzione (selezione naturale e speciazione). Risposte di popolazione ai fattori ambientali. Fattori limitanti,
curve di tolleranza, valenza ecologica, habitat, nicchia ecologica.
•Comunità – Struttura (biodiversità, indici di biodiversità, curve di dominanza), principali relazioni interspecifiche
(competizione, predazione, simbiosi, parassitismo), dinamica di sviluppo (successioni ecologiche) ed evoluzione
(coevoluzione, selezione di gruppo).
•Ecosistemi - Struttura (confini, componenti, fattori, reti e piramidi trofiche), dinamica (flussi di energia,
ciclizzazione della materia) ed evoluzione (concetti di climax e stabilità).
•Ecologia di scala globale - Cicli biogeochimici dei principali elementi e loro alterazione (effetto serra, buco
dell’ozono, piogge acide, eutrofizzazione). Cambiamenti climatici e loro impatti sugli ambienti a scala globale e
locale.
•Energie rinnovabili e sviluppo sostenibile
LIVELLI DI ORGANIZZAZIONE
DEI SISTEMI NATURALI E UMANI
SISTEMI
ECOLOGICI
miliardi
di anni fa
POPOLAZIONI –DISTRIBUZIONE SPAZIALE
Foresta boreale di abete bianco in
Canada
Branco di caprioli nell’Appennino
Faggeta dell’Appennino
Branco di stenelle nel Mar Rosso
Stormi di storni nei cieli di Roma
POPOLAZIONI -DINAMICA
Interazioni
K
N
Risorse alimentari
Autoregolazione
Esodi
Sovraffollamento
Inquinamento, rifiuti
N0
0
0
t
Fattori culturali
Malattie epidemiche
Conflitti
RISPOSTE DELLE POPOLAZIONI AI FATTORI AMBIENTALI - SPERIMENTAZIONI
Allevamenti in vasca
Campi sperimentali
Coltivazioni in serra
Colture in vitro
Allevamenti in batteria
GLI INDICATORI ECOLOGICI
Classe
Qualità
Colore
0.0 < EPI-D < 1.0
I
ottima
blu
1.0 < EPI-D < 1.7
II
buona
verde
1.7 < EPI-D < 2.3
III
mediocre
giallo
2.3 < EPI-D < 3.0
IV
cattiva
arancione
3.0 < EPI-D < 4.0
V
pessima
rosso
*I risultati che si collocano attorno ai valori soglia (1.0 ± 0.05; 1.7 ± 0.05; 2.3± 0.05; 3.0± 0.05)
vanno interpretati come classi di passaggio
APAT, 2004 : dati forniti da A. Dell’Uomo
Valori EPI-D
Catena
acquatica del
detrito
Catena
acquatica di
pascolo
Rete di interazioni
trofiche in un
ambiente litorale
PREDAZIONE
COMPETIZIONE
Catena
terrestre di
pascolo
TIPOLOGIE DI PREDAZIONE
ERBIVORIA
CARNIVORIA
ONNIVORIA
L’IMPATTO DEL PREDATORE SULLA POPOLAZIONE PREDATA E’, IN CONDIZIONI
STAZIONARIE, NON DISTRUTTIVO (PREDAZIONE PRUDENTE)
FRUGIVORIA
(?)
USO DELLA PREDAZIONE COME LOTTA BIOLOGICA
1912, Australia: piano di lotta biologica contro le specie di Opuntia, che nei primi decenni
del secolo arrivarono ad infestare oltre 20 milioni di ettari. L'introduzione della
cocciniglia Dactylopius indicus (dall'India) e del lepidottero Cactoblastis cactorum (dal
Sudamerica) permise una forte riduzione della diffusione delle infestanti
Opuntia
Le cocciniglie sono dei
parassiti dei vegetali che
perforano la lamina fogliare o
dei fusti giovani e si nutrono
della linfa in essi contentuta
Cryptolaemus montrouzieri
1913, California: negli agrumeti comparve la cocciniglia Pseudococcus calceolariae, raggiungendo livelli d'infestazione
preoccupanti. Questa cocciniglia era controllata nelle regioni costiere dal Coccinellide Cryptolaemus montrouzieri, introdotto
da Koebele fin dal 1892. Questo predatore, tuttavia, non riusciva ad acclimatarsi nelle regioni più interne. Dal 1916 al
1930 furono realizzati negli USA 16 allevamenti massivi di C. montrouzieri, allo scopo di lanciarli ad ogni stagione nelle
regioni in cui non poteva acclimatarsi. La strategia si rivelò vincente: il coleottero controllava efficacemente lo
Pseudococcus. Con questa esperienza si concretizzò pertanto il concetto di biofabbrica, vale a dire di struttura finalizzata a
riprodurre in massa organismi ausiliari da impiegare nella lotta biologica.
LA SUCCESSIONE ECOLOGICA
Variazione temporale nella composizione specifica della biocenosi insediate in una determinata area, che vede la
sostituzione progressiva di comunità (sere):
AUTO-ORGANIZZAZIONE DEGLI ECOSISTEMI
Limiti dell’ecosistema
Flusso di
energia
H
H
H
Comunità
biologica
Ciclizzazione
della materia
Perdita di energia
(Dissipation)
Morowitz, 1968:
Il flusso di energia in un
sistema è una
condizione necessaria
per la creazione di
organizzazione interna
e la cilizzazione della
materia…..
BIOMI
A scala geografica, gli ecosistemi possono essere classificati sulla base delle caratteristiche funzionali e/o
strutturali. Le classificazioni strutturali più utilizzate si basano sulle formazioni vegetali climax climatiche per gli
ecosistemi terrestri e sui fattori fisici e chimici (salinità, profondità, suscettibilità alle maree, idrodinamica) che
maggiormente condizionano le comunità negli ecosistemi acquatici.
CICLI BIOGEOCHIMICI E LORO ALTERAZIONI
Con ciclo biogeochimico si intende il
percorso ciclico (più o meno perfetto)
che la materia (elementi e composti )
compie attraverso i compartimenti
ambientali (litosfera, atmosfera,
idrosfera, biosfera) a scala globale .
CICLO BIOGEOCHIMICO
DEL CARBONIO
LO “SBILANCIO” DEL CARBONIO
Fonte: Climate Change 2007 - IPCC Report
CLIMATE CHANGE
Proiezioni 2090 -2099 (media multi-modello scenario A1B) per la variazione di temperatura e precipitazioni a
livello planetario rispetto alle medie del periodo 1980 -1999 (IPCC Report ,2007)
IL BUCO DELL’OZONO
L’assorbimento di radiazione ultravioletta (UV) nella stratosfera da parte all’ossigeno (UV-C) determina la
formazione di ozono, a sua volta in grado di assorbire UV a più alta frequenza (UV-A e UV-C) . Lo strato di ozono
permane in uno stato stazionario caratterizzato dalla formazione e distruzione catalizzata dalla radiazione UV
240 nm
290 - 320 nm
Il “buco dell’ozono” al di sopra dell’Antartide
INQUINAMENTO DELLE ACQUE
MODALITÀ ESAME
Verifica scritta con questionario a risposta estesa
LIBRI DI TESTO
De Marchi, A., 1992. Ecologia funzionale. Garzanti, 316 pp.
Smith T.M., Smith R.L., 2013. Elementi di Ecologia, 706 pp.
Odum: Basi di Ecologia ed. Piccin.
Bullini L., Pignatti S., Virzo De Santo A., 1998. Ecologia Generale. UTET, 519 pp.
ALTRI SUPPORTI DIDATTICI
Dispense delle lezioni fornite dal docente:
http://www.dcbb.unipg.it/alessandro.ludovisi
Il libro di testo :
De Marchi, A., 1992. Ecologia funzionale. Garzanti, 316 pp.
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LIBRERIA MORLACCHI, p.zza Morlacchi 7/9, Perugia
Tel. 075 / 572 5297
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Il costo della dispensa comprensivo di diritti AIDRO sarà di euro 19,00.
Gli interessati potranno ritirarla presso la libreria o averla spedita facendone
richiesta a:
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la fatturazione ed un recapito telefonico; il costo per la spedizione è di euro 3,00.
