ITALIANO

Ecosistemi e risorse. Servizi ecosistemici. Le foreste come pool di C. Differenze adattative di piante a fotosintesi C3, C4 e CAM rispetto alla GPP. NPP al livello di singola foglia e di intero individuo. Fattori che influenzano la GPP e la NPP. NEP e NBP. Alterazione dei sistemi forestali e deforestazione. Produzione e rilascio di CH4 in ambienti umidi. Servizi e disservizi degli agroecosistemi. Alterazione di ciclo di C, N e P. Agroecosistemi ed altri impatti sull’ambiente. Agricoltura sostenibile. Utilizzo di biochar in agricoltura. Alterazioni dell’atmosfera: gas ad effetto serra fonti e meccanismi, alterazioni climatiche e loro conseguenze sulla biosfera, gas reattivi, piogge acide e conseguenze sugli ecosistemi. Risorse idriche e loro alterazione. Risorsa suolo: alterazione da degradazione, desertificazione, inquinamento. Il concetto di impronta ambientale, esempi di impronte ambientali più usate e simulazione di calcolo.

Principles of terrestrial ecosystem ecology. F. Stuart Chapin III, Pamela A. Matson, Harold A. Mooney. 2002 Springer-Verlag New York, Inc. ISBN 0-387-95443-0.
Lezioni in ppt ed articoli scientifici disponibili sul sito di riferimento del docente. I testi di riferimento sono consultabili anche da stranieri essendo in inglese.

L’insegnamento si prefigge di fornire i concetti generali relativi alle risorse ambientali del pianeta, il loro stato e la loro alterazione indotta dall’uomo. Al termine del corso, lo studente avrà acquisito conoscenze teoriche sui concetti di risorsa ambientale e servizi ecosistemici, sarà in grado di analizzare in maniera critica le osservazioni relative alle più importanti problematiche ambientali, nonché di applicare alcune delle metriche ed indici di valutazione di tali alterazioni.
Nello specifico lo studente sarà in grado di:
Conoscere e Comprendere il funzionamento degli ecosistemi, come le loro componenti vengano alterate dall’intervento dell’uomo e quali siano i feedback su scala locale o globale di tali alterazioni.
Applicare le conoscenze acquisite alla comprensione ed analisi delle principali problematiche ambientali a diversi livelli di scala al fine di poter creare competenze adeguate per affrontare problematiche di sostenibilità ambientali in più settori in maniera professionale
Acquisire oltre ad una base informativa, un approccio analitico all’osservazione delle componenti ecosistemiche che permetta di formulare autonomamente un giudizio scientifico sullo stato delle risorse ambientali e sulla sostenibilità delle scelte di gestione ambientale.
Acquisire informazioni con un linguaggio tecnico adeguato ed una conoscenza di settore tale da poter comunicare problemi e soluzioni in campo ecologico ad esperienti di settore ma anche ad un pubblico non di settore
Sviluppare le basi necessarie per essere in grado di interpretare ed analizzare documenti scientifici e tecnici di settore (procedure di valutazione di indicatori, documenti ministeriali e comunitari, etc) in fasi successive di apprendimento o lavorative della carriera.

Conoscenze di Biologia, Chimica generale ed inorganica, Ecologia.

Lezioni frontali di tipo teorico con esempi numerici

Esame orale a fine corso
Tre test di verifica intercorso scritti con sei domande aperte

1. Introduzione ai concetti di risorsa e di servizi ecosistemici. Limiti planetari. Panoramica dello stato delle risorse e dei servizi ecosistemici del pianeta.
2. LE FORESTE. Foreste come flussi e pool di carbonio. Fotosintesi C3, C4 e CAM. Produttività primaria lorda (GPP) e netta (NPP). Fattori limitanti la produttività primaria. Distribuzione dei pool di carbonio nell’ecosistema foresta. Decomposizione e respirazione eterotrofa, fattori che influenzano i flussi. Produttività ecosistemica netta (NEP) e NBP. Distribuzione della produttività primaria e dei pool di carbonio su scala mondiale. I flussi di C nei principali ecosistemi terrestri. Produzione di CH4 in ecosistemi umidi. Metodologie per quantificare stock e flussi di C negli ecosistemi terrestri.
3. DEFORESTAZIONE. Beni e servizi offerti dalle foreste. Foreste e clima. Foreste e ciclo dell’acqua. Foreste e nutrienti. Stato delle foreste nel mondo. La deforestazione. Fattori ad impatto negativo sulle foreste: patogeni, incendi antropici, inquinamento, cambiamenti climatici.
4. AGROECOSISTEMI. Alterazione dei cicli di C, N e P in agroecosistemi. Alterazione della NEP, perdite laterali di C, accelerazione della mineralizzazione della SOM, tecniche sostenibili per ridurre le perdite di C dal sistema agricolo. Utilizzo di biochar in agricoltura. Emissioni e perdite di N dal sistema. Calcolo delle emissioni dirette ed indirette di flussi di N2O da sistemi agricoli con metodo IPCC. Altri effetti dell’agricoltura sull’ambiente: riduzione della biodiversità, riduzione delle popolazioni di impollinatori e di nemici naturali di organismi nocivi, stanchezza del suolo, inquinamento da prodotti di sintesi, impatti degli allevamenti, impatto sulle risorse idrologiche, eutrofizzazione. Introduzione di elementi nel paesaggio agricolo con azioni positive su biodiversità, suolo, acqua e vegetazione, biodrenaggio, vegetazione ripariale e fasce tampone.
5. OCEANI ED ECOSISTEMI ACQUATICI. Il Ciclo del C e N negli ecosistemi acquatici.
6. ATMOSFERA ed EFFETTO SERRA. L’effetto serra, meccanismi e gas responsabili. I cambiamenti climatici e ed effetti sugli ecosistemi.
7. LA RISORSA SUOLO. Il suolo come risorsa, beni e servizi. Uso del suolo e degradazione del suolo su scala mondiale. Il rischio desertificazione. Land degradation e nature based solutions. Simulazione di un progetto di adattamento applicato ad aree degradate a rischio desertificazione.
8. IMPRONTE AMBIENTALI. Definizione, significato ed approccio metodologico al calcolo delle impronte principali. Impronta del C, impronta idrica ed impronta dell’azoto. Esempi di impatto del sistema alimentare attraverso uso delle impronte.
9. Principi di ecotossicologia e rischio ecologico.

Italian

Ecosystems and natural resources. Ecosystem services. Forests as pools of C, differences in GPP mechanisms in C3, C4 and CAM plants. NPP at level of single leaf and whole plant. Factos which influence GPP and NPP. NEP and NBP. Deforestation. CH4 production and emissions in wetlands. Services and disservices of agriculture. Alteration of biogeochemical cycles of C, N and P. Agroecosystems: other impacts on the environment. Sustainable agriculture. Application of biochar in agriculture. Atmosphere and its alteration: GHG gases and their sources, climate change and its effect on the biosphere, reactive gases sources and effects on ecosystems, acid rains. Water resources and their alteration. Soil resource: degradation, desertification, pollution. Footprints,
concepts and applications. Examples of the most used footprints and simulation of a case study.

Principles of terrestrial ecosystem ecology. F. Stuart Chapin III, Pamela A. Matson, Harold A. Mooney. 2002 Springer-Verlag New York, Inc. ISBN 0-387-95443-0.
Slides and scientific documents available on the reference site of the professor. Didactic material can also be used by international students being in english.

The course aims to provide the general concepts related to the planet's environmental resources, their status and their alteration induced by man. At the end of the course, the student will have acquired theoretical knowledge on the concepts of environmental resource and ecosystem services, will be able to critically analyze the observations relating to the most important environmental problems, as well as to apply some of the metrics and indices of evaluation of these alterations .
Specifically, the students will be able to:
Understand the functioning of ecosystems, how their components are altered by human intervention and what are the local or global feedback of such alterations.
Apply the acquired knowledge to the understanding and analysis of the main environmental problems at different levels of scale in order to be able to create adequate skills to address environmental sustainability issues in multiple sectors in a professional manner
Acquire in addition to an information base, an analytical approach to the observation of ecosystem components that allows to formulate an independent scientific judgment on the state of environmental resources and on the sustainability of environmental management choices.
Acquire information with an appropriate technical language and a knowledge of the sector that can communicate problems and solutions in the ecological field to sector experts but also to a non-sector public
Developed the necessary foundations that will lead them to be able to interpret and analyze scientific and technical sector documents (evaluation procedures for indicators, ministerial and community documents, etc.) in successive stages of learning or working their career

Knowledges of fundamentals of Biology, General and Inorganic Chemistry, Ecology

Theory Lessons with some case studies with numerical examples

Oral exam
Three inter-course evaluations of the knowledge progress made of 6 open questions

1. Introduction to the concepts of resource and ecosystem services. Planetary boundaries. Overview of the state of the planet's resources and ecosystem services.
2. THE FORESTS. Forests as pools anf fluxes of carbon. Photosynthesis C3, C4 and CAM. Gross primary productivity (GPP) and net primary productivity (NPP). Factors limiting primary productivity. Distribution of carbon pools in the forest ecosystem. Decomposition and heterotrophic respiration, factors influencing C flows. Net ecosystem productivity (NEP) and net biome productivity (NBP). Distribution of primary productivity and carbon pools on a world scale. C fluxes in the main terrestrial ecosystems. CH4 production in wet ecosystems. Methodologies for quantifying C stocks and fluxes in terrestrial ecosystems.
3. DEFORESTATION. Goods and services offered by forests. Forests and climate. Forests and the water cycle. Forests and nutrients. State of forests in the world. Deforestation. Factors with negative impact on forests: pathogens, human fires, pollution, climate change.
4. AGRO-ECOSYSTEMS. Alteration of C, N and P cycles in agroecosystems. NEP alteration, lateral C losses, acceleration of SOM mineralization, sustainable techniques to reduce C losses from the agricultural system. Use of biochar in agriculture. Emissions and losses of N from the system. Calculation of direct and indirect emissions of N2O fluxes from agricultural systems with the IPCC method. Other effects of agriculture on the environment: reduction of biodiversity, reduction of populations of pollinators and natural enemies of harmful organisms, soil exaustion, pollution from synthetic products, eutrophication. Introduction of elements into the agricultural landscape with positive actions on biodiversity, soil, water and vegetation, bio-drainage, riparian vegetation and buffer strips.
5. OCEANS AND AQUATIC ECOSYSTEMS. The cycle of C and N in aquatic ecosystems.
6. ATMOSPHERE and GREENHOUSE EFFECT. The greenhouse effect, mechanisms and responsible gases. Climate change and effects on ecosystems.
7. THE SOIL RESOURCE. Soil as a resource, soil ecosystem service. Land use and land degradation on a global scale. The risk of desertification. Land degradation and nature based solutions. Simulation of an adaptation project applied to degraded areas at risk of desertification.
8. ENVIRONMENTAL FOOTPRINTS. Definition, meaning and methodological approach to the calculation of the main footprints. Carbon footprint, water footprint and nitrogen footprint. Examples of the impact of the food system by footprints.
9. Principles of ecotoxiology and ecological risk.