Italiano

Componenti biotiche e abiotiche degli ecosistemi. Climi e biomi. Tipi di ecosistemi acquatici. Risposte degli organismi alla variazione dei fattori ecologici. Popolazioni e comunità. Interazioni intra- e interspecifiche. Successione ecologica. Flusso di energia e cicli biogeochimici. Ecosistemi artificiali (ecosistema selvicolturale, agroecosistema, ecosistema urbano). Uso sostenibile delle risorse naturali. Introduzione alla Bioetica.

Testi consigliati (uno dei due):
Cain M.L., Bowman W.D., Hacker S.D., 2017. Ecologia. Piccin

Smith T.M., Smith R.L., 2017. Elementi di Ecologia. Pearson

Dispense e materiale didattico distribuito a lezione

Testi da consultare:
Bullini L., Pignatti S., Virzo De Santo A., 1998. Ecologia generale. UTET.

Odum E.P. e Barrett G.W., 2007. Fondamenti di ecologia. Piccin.

Begon M., Townsend C.R., Harper J.L., 1989. Ecologia - Individui Popolazioni. Comunità. Zanichelli.

Pignatti S., 1995. Ecologia vegetale. UTET.

Il Corso di Ecologia e Bioetica ha lo scopo di fornire conoscenze basilari di ecologia generale, ecologia applicata e bioetica, indispensabili per la valutazione della sostenibilità delle biotecnologie.

Conoscenze e abilità fornite dai corsi di Chimica generale ed inorganica e Biologia

Lezioni frontali, seminari di Bioetica

Esame orale

1. Introduzione
Concetto di ambiente, ecosistema e bioma. Meccanismi omeostatici e stabilità degli ecosistemi. L'ipotesi GAIA.

2. L’ambiente fisico
L'ambiente terrestre: il clima. Zone climatiche e biomi. Descrizione dei principali biomi. L'ambiente acquatico: caratteristiche morfo-batimetriche, idrodinamiche e chimico-fisiche dei diversi tipi di ecosistemi acquatici (ecosistemi marini, ecosistemi di acque dolci, ecosistemi di transizione).

3. Componente biotica degli ecosistemi
Produttori: fotoautotrofi con fotosintesi ossigenica (fotosintesi C3, C4 o CAM); fotoautotrofi con fotosintesi anossigenica; chemioautotrofi. Consumatori: erbivori, carnivori, parassiti. Consumatori generalisti e specialisti. Decompositori: batteri, funghi e pedofauna. Ruolo dei diversi decompositori nel processo di decomposizione della sostanza organica morta. Fattori che regolano il processo di decomposizione.

4. Il suolo quale habitat e prodotto dell'attività degli organismi terrestri
Ruolo dei fattori abiotici e degli organismi viventi nella pedogenesi. Profilo del suolo. Fase solida, liquida e gassosa del suolo. Componente biotica del suolo. Effetto della tessitura, del pH, della capacità di scambio cationico e della disponibilità di sostanza organica e nutrienti sugli organismi edafici.

5. Fattori ecologici
Condizioni e risorse. Intervallo di tolleranza e condizioni ottimali. Organismi euri e steno. Indicatori ecologici. Concetto di nicchia ecologica: nicchia fondamentale e nicchia realizzata. Equivalenti ecologici. Risposte degli organismi alla variazione dei fattori ecologici: adattamenti, risposte di regolazione, acclimatazione, risposte di sviluppo, migrazione, dormienza. Principali fattori limitanti in ambiente terrestre e in ambiente acquatico.

6. Popolazioni. Densità, distribuzione spaziale, struttura per età, natalità, mortalità, migrazioni, dispersioni delle popolazioni. Curve di accrescimento esponenziale e logistico delle popolazioni. Popolazioni a strategia r e a strategia K.

7. Comunità
Composizione, diversità, dominanza, omogeneità. Ecotono ed effetto margine. Interazioni tra organismi appartenenti alla stessa comunità: competizione intra e inter-specifica, erbivoria, predazione, parassitismo, allelopatia, antibiosi, mutualismo simbiotico e non simbiotico.

8. Successione ecologica
Stadi di una successione ecologica. Tipi di successione: autotrofe o eterotrofe; successioni primarie o secondarie; successioni autogene o allogene. Meccanismi che determinano una successione ecologica. Cambiamenti delle proprietà di un ecosistema durante una successione ecologica.

9. Flusso di energia
Produttività primaria lorda e netta. Fattori limitanti la produttività primaria in ambiente terrestre e in ambiente acquatico. Struttura trofica degli ecosistemi. Catena alimentare del pascolo e catena alimentare del detrito. Reti alimentari. Flusso di energia in diversi tipi di ecosistemi. Efficienza di trasferimento dell'energia: Efficienza di consumo, di assimilazione e di produzione. Efficienza ecologica. Piramidi ecologiche. Concentrazione di sostanze tossiche lungo le catene alimentari.

10. Cicli biogeochimici
Cicli gassosi e sedimentari. Riserve degli elementi nei diversi compartimenti ambientali. Tempo di residenza degli elementi nei diversi compartimenti. Ciclo dell'acqua, del carbonio, dell'azoto, dello zolfo e del fosforo.

11. Ecosistemi artificiali
Ecosistema selvicolturale. Governo dei boschi a fustaia o a ceduo. Il trattamento delle fustaia: il taglio raso e i tagli successivi. Agroecosistemi a regime sodivo e arativo. Agricoltura sostenibile. Il controllo biologico. Ecosistema urbano. Processo di urbanizzazione. Processo di dispersione insediativa. Bilancio energetico delle città. Vegetazione urbana: biotopi e parchi urbani.

12. Uso sostenibile delle risorse naturali
Beni e servizi offerti all’umanità dalle risorse biodiversità, foreste, acqua e suolo. Cause di perdita di biodiversità. Deforestazione e suoi effetti. Alterazioni quantitative e qualitative della risorsa acqua. Cause di degradazione del suolo. Desertificazione. Gestione sostenibile delle risorse naturali. Servizi ecosistemici usati per la depurazione delle acque reflue e per il trattamento dei rifiuti solidi.

13. Seminari di bioetica (tenuti da diversi relatori)
Introduzione alla Bioetica, con particolare attenzione ai seguenti temi: eutanasia, testamento biologico, biotecnologie nei tribunali, sensibilità dei dati genetici, principio di sviluppo sostenibile, principio di precauzione, rischi associati alle biotecnologie utilizzate in agricoltura.

Italian

Biotic and abiotic components of ecosystems. Climates and biomes. Types of aquatic ecosystems. Responses of the organisms to the variation of ecological factors. Population and community. Intra- and interspecific interactions. Ecological succession. Energy flux and biogeochemical cycles. Artificial ecosystems (selvicultural ecosystem, agroecosystem and urban ecosystem). Sustainable use of natural resources. Introduction to Bioethics.

Suggested books (one of them):
Cain M.L., Bowman W.D., Hacker S.D., 2017. Ecologia. Piccin

Smith T.M., Smith R.L., 2017. Elementi di Ecologia. Pearson

Teaching material provided during lessons

Other reference books:
Bullini L., Pignatti S., Virzo De Santo A., 1998. Ecologia generale. UTET.

Odum E.P. e Barrett G.W., 2007. Fondamenti di ecologia. Piccin.

Begon M., Townsend C.R., Harper J.L., 1989. Ecologia - Individui Popolazioni. Comunità. Zanichelli.

Pignatti S., 1995. Ecologia vegetale. UTET.

The course aims to provide basic knowledge on general ecology, applied ecology and bioethics, essential for the evaluation of biotechnology sustainability.

Knowledge and skills furnished by the courses of General and Inorganic Chemistry and Biology

Frontal lessons,
seminars of Bioethics

Oral examination

1. Introduction
Concepts of environment, ecosystem and biome. Homeostatic mechanisms and stability of ecosystems. GAIA hypothesis.

2. Physical environment
Terrestrial environment: the climate. Climatic zones and biomes. Description of main biomes. Aquatic environment: bathymetric, hydrodynamic, physical and chemical features of aquatic ecosystems (marine ecosystems, fresh-water ecosystems, estuarial ecosystems).

3. Biotic component of ecosystems
Producers: photoautotrophs with oxygenic photosynthesis (photosynthesis C3, C4 or CAM); photoautotrophs with anoxygenic photosynthesis; chemoautotrophs. Consumers: herbivores, carnivores, parasites. Generalist and specialist consumers. Decomposers: bacteria, fungi and pedofauna. Role of different decomposers in organic matter decomposition. Factors regulating decomposition process.

4. The soil as habitat and result of activity of terrestrial organisms
Role of biotic and abiotic factors on pedogenesis. Soil profile. Solid, aqueous and gaseous phases of the soil. Biotic component of soil. Effects on texture, pH, cationic exchange capacity and availability of organic matter and nutrients on soil organisms.

5. Ecological factors
Conditions and resources. Tolerance interval and optimal conditions. Euri- and steno-organisms. Ecological indicators. Ecological niche: fundamental and realized niche. Ecological equivalents. Responses of organisms to ecological factors variations: adaptation, regulation responses, acclimation, development responses, migration, dormancy. Main limiting factors in terrestrial and aquatic environment.

6. Population
Density, spatial distribution, age structure, natality, mortality, migration and dispersal, growth curves (exponential and logistic) of populations. Populations with r or K strategy. Fluctuation of populations.

7. Community
Community composition, diversity, dominance and homogeneity. Ecotone and margin effect. Interactions among organisms of the community: intra-specific and inter-specific competition, herbivory, predation, parasitism, allelopathy, antibiosis, symbiotic mutualism and non-symbiotic mutualism.

8. Ecological succession
Stages of ecological succession. Types of ecological succession: autotrophic and heterotrophic successions; primary and secondary successions; autogenic and allogenic successions. Mechanisms determining ecological succession. Changes of ecosystem properties during an ecological succession.

9. Energy flux
Gross and net primary productivity. Measurement methods of primary productivity. Limiting factors of primary productivity in terrestrial and aquatic environment. Productivity assessment for terrestrial and aquatic ecosystems. Trophic structure of ecosystems. Grazing food chain and detritus food chain. Food web. Ecological pyramid. Energy flux in different ecosystems. Energy transfer efficiency: consumption efficiency, assimilation efficiency, production efficiency, ecological efficiency. Concentration of toxic compounds along food chains.

10. Biogeochemical cycles
Gaseous and sedimentary cycles. Reserves of elements in environmental compartments. Residence times of elements in different compartments. Cycles of water, carbon, nitrogen, sulphur and phosphorus.

11. Human-modified ecosystems
Silvicultural ecosystem. Wood management: high forest or coppice. Treatments of woodland. Agroecosystems under livestock or arable management. Sustainable agriculture. Biological control of pests. Urban ecosystem. Urbanization. Urban sprawl. Energy balance of cities. Urban vegetation.

12. Sustainable use of natural resources
Goods and services provided to humans by biodiversity, forest, water and soil resources. Causes of biodiversity loss. Effects of deforestation. Quantitative and qualitative alterations of water resource. Causes of soil degradation. Desertification. Sustainable use of natural resources. Ecosystem services used for waste treatment.

13. Seminars of Bioethics (by different speakers)
Introduction to Bioethics, with emphasis to following topics: euthanasia, biological will, biotechnologies in tribunals, sensitivity of genetic data, principle of sustainable development, precautionary principle, risks related to biotechnologies used in agriculture.