Analisi di sistemi ecologici (6 CFU)

Obiettivi formativi
Richiamare i concetti fondamentali dell’ecologia di base e presentarne le applicazioni alla gestione dell’ambiente e delle sue risorse, in modo tale da sviluppare la percezione sistemica della biosfera, capire i cambiamenti globali nella loro genesi e nelle varie scale temporali ed acquisire le competenze per la gestione e conservazione degli ecosistemi.

Syllabus
Nella prima parte del corso vengono analizzati la composizione, la struttura, il flusso energetico ed il ciclo della materia negli ecosistemi naturali, definendo le componenti principali della produttività. 
Successivamente vengono esaminate le differenze spaziali e temporali tra i diversi ecosistemi in dipendenza della disponibilità dei fattori ecologici ed analizzate le capacità di risposta, globali e dei singoli componenti, alle situazioni di stress.
Infine vengono definiti gli strumenti idonei per la quantificazione delle alterazioni antropiche ed i criteri applicabili per la conservazione degli ecosistemi.

Argomenti da conoscere per poter frequentare efficacemente il corso
Nozioni base di chimica, fisica, biologia.

Programma dettagliato del corso

Lezioni frontali
(6 CFU, 48 ore di lezione, frequenza non obbligatoria)

A. Ecosistema (4 ore)
Componenti dell'ecosistema: funzionali e strutturali (sostanze inorganiche, elementi climatici, composti organici, organismi produttori, macroconsumatori, microconsumatori). Fattori di controllo dell’ecosistema.
B. Biocenosi (4 ore)
Tipi di biocenosi, denominazione, caratteristiche, evoluzione delle biocenosi. Cause di diversità delle biocenosi. Popolazioni: caratteristiche e processi dinamici.
C. Fattori ed elementi del clima (4 ore)
Bilancio della radiazione nell'atmosfera e nelle coperture vegetali. Temperatura dell'aria e del terreno. Umidità assoluta e umidità relativa. Precipitazioni. Vento. Misura degli elementi climatici.
D. Terreno (4 ore)
Principali caratteristiche fisiche e chimiche del terreno. Processi formativi ed evolutivi.
E. Flusso energetico nell'ecosistema (4 ore)
Catena alimentare di pascolo e di detrito. Rete alimentare. Leggi della termodinamica. Legge del 10%. Utilizzazione dell’energia nella catena alimentare. Piramidi ecologiche: di numeri, di biomassa, di energia.
F. Principi relativi ai limiti fisiologici (4 ore)
Fattore ecologico. Interazioni tra organismo e ambiente. Valenza e nicchia ecologica. Legge del minimo. Legge della tolleranza e suoi corollari. Fattori limitanti.
G. Ciclo della materia (4 ore)
Cicli biogeochimici degli elementi, riserve e flussi. Cicli gassosi e sedimentari, perfetti ed imperfetti. Ciclo dell'azoto, del fosforo, del carbonio, dell'ossigeno e dell'acqua.
H. Produzione degli ecosistemi (4 ore)
Produzione lorda e netta. Produzione primaria, secondaria e della comunità. Metodi di misura delle produzioni. Caratteristiche dell'agroecosistema e differenze rispetto all'ecosistema naturale.
I. Fenomeni dinamici dell’ecosistema (4 ore)
Stadio di climax: caratteristiche e proprietà. Successione ecologica. Processi omeostatici.
L. Adattamento (4 ore)
Adattamenti morfologici e fisiologici. Origine dell'adattamento. Importanza dell'ambiente. Basi della selezione naturale. Importanza delle mutazioni. Teorie di Darwin e della sintesi moderna.
M. Indicatori biologici (4 ore)
Indicatori ambientali, funzioni e caratteristiche. Indicatori di sostenibilità, impronta ecologica.
N. Metodi di campionamento biologico (4 ore)
Metodi per il censimento di organismi vegetali e animali. Strumenti per il campionamento, errore, grandezze.

Obiettivi minimi (ciò che lo studente saprà fare dopo aver superato l’esame del corso)
Sviluppare la percezione sistemica della biosfera. Apprendere i concetti chiave dell'ecologia (flussi di energia, cicli della materia, sviluppo degli ecosistemi) ed inquadrarli nella realtà naturale ed antropica. Inquadrare i microprocessi nei macroprocessi. Capire i cambiamenti globali nella loro genesi e nelle varie scale temporali ed applicare gli strumenti per la quantificazione delle alterazioni antropiche.

Dati del docente
Nome: Laura Ercoli
Sede: Scuola Superiore Sant’Anna, P.zza Martiri della Libertà 33, Pisa
Telefono: 050-883357 – 050-2218917
E-mail: ercoli@sssup.it
Orario di ricevimento: su appuntamento
Luogo di ricevimento: Scuola Superiore Sant’Anna, P.zza Martiri della Libertà 33, Pisa

Testi di riferimento
Pignatti S. (1995) – Ecologia vegetale, UTET, Torino, 531 pp.
Susmel L. (1988) - Principi di ecologia, CLEUP Ed., Padova, 1180 pp.

Prove di verifica dell’apprendimento
Esame orale