CORSO DI LAUREA in SCIENZE NATURALI
Disciplina: ECOLOGIA
ANNO ACCADEMICO 2010-2011
Docente: Prof. Sandra URBANELLI
Dipartimento Biologia Ambientale
Via Dei Sardi,70 , IV piano,
tel +390649917820
e-mail: [email protected]
Studenti target: II Anno - 2° semestre, Laurea Triennale in Scienze Naturali
Livello dell’Unità: intemedio
Pre-requisiti: introduzione alla biologia
Crediti: 9
Descrizione dei contenuti
Elementi di Biologia generale
Ecologia teorica
Definizioni Ecologia, sviluppo storico, suddivisione. Livelli di organizzazione gerarchica in Ecologia.
Proprietà emergenti.
Ambiente ed Ecologia
Relazioni organismi-ambiente. La vita e l'ambiente fisico. Condizioni e risorse ambientali. Fattori
limitanti: legge del minimo di Liebig. Distribuzione geografica degli organismi. Legge della tolleranza di
Shelford. Il clima. Organismi autotrofi ed eterotrofi. Adattamenti delle piante: fotosintesi C3, C4 e CAM.
Adattamenti degli animali: acquisizione di energia e nutrienti, regolazione condizioni interne: omeostasi e
feedback. Endotermia ed ectotermia.
Ecologia ecosistemica
I sistemi ecologici. Il concetto di sistema in ecologia. I sistemi ecologici. Applicazione dei principi della
termodinamica. Produttività primaria. Efficienza ecologica e struttura delle piante. Produttività
secondaria. Efficienza ecologica degli animali. Trasferimenti di energia. Catene di pascolo e di detrito.
Piramidi ecologiche. Il paradigma del flusso di energia. L'ecosistema. Il paradigma del flusso di energia.
Riciclizzazione dei nutrienti ed immagazzinamento. Studio di un bacino idrografico: Hubbard Brook
Forest, esperimento rimozione sperimentale di una foresta. Processi di decomposizione. Metodi per
misurare la produttività. Confronto produttività negli ecosistemi. Modelli di previsione di produttività.
Ecosistemi terrestri. Ecosistemi acquatici. Cicli biogeochimici. Cicli gassosi e sedimentari Regolazione
del riciclo dei nutrienti. Dinamica degli ecosistemi.
Ecologia e genetica evolutiva
Genetica dei cambiamenti evolutivi La popolazione. Struttura genetica delle popolazioni. La legge di
Hardy-Weinberg. Inbreeding e accoppiamenti assortativi. Mutazione e ricombinazione. Deriva genetica e
flusso genico. Adattamento e selezione naturale. Il concetto di fitness. Selezione artificiale. Selezione
sessuale. Unità di selezione: selezione gametica, Kin selection e selezione di gruppo.
Ecologia di popolazione. Caratteristiche delle popolazioni. Densità e disperisione spaziale. Studio
statistico delle dimensioni di popolazioni: demografia. Parametri demografici. Tecniche demografiche:
tabelle di vita, valore riproduttivo, struttura per età. Evoluzione dei tratti demografici. Accrescimento
delle popolazioni. Modelli di crescita: esponenziale e logistico. Modelli stocastici. Regolazione della
dimensione delle popolazioni: effetto Allee.
Specie e speciazione. Concetti di specie. Meccanismi di isolamento riproduttivo. Meccanismi di
speciazione. Speciazione allopatica e parapatrica. Speciazione simpatrica. Poliploidia e speciazione per
ibridazione. Il rinforzo.
Interazioni tra popolazioni. Classificazione delle interazioni.Competizione Principio di esclusione
competitiva. Modelli di Lotka and Volterra. Modelli di Tilman. Competizione in popolazioni sperimentali
in laboratorio ed in natura. La nicchia ecologica: caratteristiche. Lo spostamento dei caratteri.
Specializzazione contro generalizzazione. Ambiente, adattamento e costruzione della nicchia. Evoluzione
capacità competitive: selezione r e K. Sistemi predatore-preda. Modelli matematici di predazione.
Adattamenti contro la predazione: criptismo, mimetismo. Parassitismo, parassiti e malattie.
Commensalismo. Mutualismo. Coevoluzione. ’ipotesi della Regina Rossa.
Ecologia comportamentale
Comportamento: costi e benefici. Territorialismo. Home range, energetica e taglia. Teoria del
foraggiamento ottimale.
Ecologia di Comunita'
Comunita' biotiche: caratteristiche. Successioni ecologiche. Modelli di strategie di successione. Il climax.
Biodiversità. Gradiente di diversità. Interazioni interspecifiche e struttura di comunità. Struttura trofica.
Specie dominanti e specie chiave. Diversità biotica e stabilità di comunità. Modelli: bottom-up, top-down
e trophic cascade. Il disturbo: modelli di non-equilibrio. Conservazione di aree naturali e biogeografia
delle isole.
Ecologia applicata
Ecologia umana: crescita di popolazione. Uso delle risorse e sostenibilità. Distruzione degli habitat.
Specie invasive. Hot spot di diversità. Aree protette. Conservazione di habitat. Cambiamenti climatici
globali.
Competenze da sviluppare e Risultati di apprendimento attesi
Conoscenze di base sui livelli di studio dell’ecologia
Conoscenze sulla dinamica dei processi che regolano il funzionamento degli ecosistemi
Conoscenze sulle caratteristiche strutturali e sulla dinamica delle popolazioni e delle comunità
Conoscenza e comprensione dei fattori che influenzano la distribuzione delle specie e la diversità
Conoscenza e comprensione del pensiero evoluzionistico nello studio dell’ecologia
Capacità di utilizzare le competenze acquisite come strumento di previsione in relazione alle conseguenze
che derivano dalle trasformazioni dell’ambiente naturale causate dalle attività umane
CONTENUTO
( CFU)
Ore in aula
Ore studente a Ore studente Verifiche del
casa
totali
profitto
Elementi di Biologia Lezioni
frontali
generale
Ecologia teorica
Ambiente ed
Ecologia
Ecologia ecosistemica Lezioni
frontali
Lezioni
Ecologia e genetica
frontali
evolutiva
Lezioni
Ecologia
frontali
comportamentale
Lezioni
Ecologia di
frontali
Comunita
Lezioni
Ecologia applicata
frontali
Esercitazioni
numeriche e di
laboratorio
Esercitazioni
8
17
25
24
51
75
20
44
64
4
8
12
4
8
12
4
8
12
12
13
25
64 + 12
149
225
Verifica scritta
Verifica scritta
Valutazione finale
Valutazione finale
Sono previste durante il corso due esoneri scritti sul programma svolto.
A conclusione delle attività didattiche frontali la valutazione del profitto avverrà mediante un esame che
prevede una prova scritta (o gli esoneri) ed una orale, volte a verificare le conoscenze acquisite durante il
corso.
Testi consigliati
Bullini, Pignatti, Virzo De Santo. Ecologia generale. UTET
P. Colinvaux. Ecologia. EdiSES
Eugene P. Odum. Un ponte fra scienza e società. PICCIN
Townsend C.R., Harper J.L., Begon M. L’ESSENZIALE DI ECOLOGIA Edizioni Zanichelli
Ricklefs R.E. ECOLOGIA Edizioni Zanichelli
Thomas M. Smith – Robert Leo Smith. ELEMENTI DI ECOLOGIA
Pearson Paravia Bruno Mondadori S.p.A.
Campbell-Reece. 2009. Biologia: Vol. 1 “La chimica della vita e la cellula”- Pearson Paravia Bruno
MONDADORI S.p.A.
