OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Introduce students to the fundamental aspects of marine biodiversity management and conservation, with specific focus on biodiversity definition and measurement, ecosystem status evaluation, biodiversity maintenance and restoration of marine resources

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

L'insegnamento fornisce gli elementi per la definizione e l'analisi della biodiversità dell'ambiente marino, offrendo una panoramica sulla sua complessità e elevata biodiversità. Mira a spiegare come la biodiversità marina debba essere gestita e conservata, come la biodiversità possa essere valutata e misurata, utilizzando anche indici ecologici, e come la biodiversità e le risorse marine possano essere mantenute ed eventualmente ripristinate, anche attraverso la marine spatial planning. Vengono discussi gli hotspots della biodiversità marina, con particolare attenzione agli habitat prioritari elencati nelle direttive europee, come le praterie di fanerogame marine, lagune ed estuari, scogliere rocciose e scogliere coralline, grotte marine sommerse e habitat profondi.
In particolarel'insegnamento illustra: i) le varie definizioni e concetti di biodiversità; ii) i metodi di studio e gli strumenti utilizzati in campo per misurare la biodiversità; iii) le strategie per la conservazione della biodiversità; iv) l'importanza del monitoraggio ambientale marino e la valutazione dello stato degli ecosistemi.

MODALITA' DIDATTICHE

L'insegnamento consiste in lezioni frontali ed esercitazioni svolte in classe. Le lezioni in classe vengono erogate attraverso presentazioni multimediali. Poiché non è adottato alcun testo di riferimento per questo corso, si consiglia vivamente di frequentare le lezioni. Lo studente può fare uso del materiale disponibile su Aulaweb per studiare la materia.
Poiché alcuni esercizi vengono regolarmente eseguiti in classe per l'applicazione delle conoscenze acquisite, è fortemente raccomandata la frequenza a lezioni ed esercitazioni. Gli esercizi possono anche costituire un test di autovalutazione.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma dell'insegnamento prevede:

1. Introduzione. Hot-spots di biodiversità. Classificazione della natura. Divergenza tra biodiversità marina e terrestre. La grandezza della biodiversità marina. Modelli globali e predittori della biodiversità marina. Il censimento della vita marina e il database dell'International Ocean Biogeographic Information System (OBIS). Il gradiente latitudinale della ricchezza di specie mancanti.

2. Concetto e definizioni di biodiversità. Geni, specie, comunità; tassonomia ed ecologia. Diversità tassonomica; concetto di taxocenosi. Sufficienza tassonomica e distinzione tassonomica. Diversità funzionale. Altro tipo di diversità (biochimica, trofica, genetica). Risorse naturali e servizi ecosistemici. 3. Aspetti storici della biodiversità: esploratori europei e paradigma dell'elevata diversità tropicale. Ipotesi sulle cause della diversità marina. Concetto di nicchia ecologica. Coesistenza di specie; partizionamento delle risorse; ruolo di predatori. Fattori che favoriscono la diversità: stabilità temporale; costanza climatica; produzione; concorrenza; eterogeneità spaziale; catena circolare; mortalità compensativa; lotteria; disturbo intermedio. Ecologia dell'equilibrio ed ecologia del disturbo.

4. Ipotesi sul ruolo della biodiversità nel funzionamento degli ecosistemi: stabilità; la relazione positiva tra funzionamento dell'ecosistema e biodiversità; ridondanza; classificazioni funzionali e tratti biologici, specie chiave; idiosincrasia e importanza dei fattori storici. Teoria della successione e modelli dinamici di popolazione. Concetti di stabilità, resistenza, resilienza, isteresi.

5. Misura della diversità (con procedure di calcolo): ricchezza specifica (indice Margalef D), dominanza (indice Simpson λ), diversità s. str. (indice Shannon H’), uniformità (indice Pielou J). Inventario della diversità (di un punto, α, β, γ, ε), concetto di diversità intra e tra habitat. Curva area-specie (o sforzo di campionamento - specie) e significato dei parametri c, z e S. Esempi di procedure di campionamento e casi di studio.

6. Conservazione della biodiversità marina. Cambiamento climatico globale. Effetto serra. Riscaldamento globale e modelli di previsione. Innalzamento del livello del mare. L'acidificazione degli oceani. Definizione di Antropocene. I limiti dello sviluppo. La storia dell'Isola di Pasqua come paradigma. Relazioni uomo-natura. Minacce alla biodiversità e alla perdita di habitat. La pesca eccessiva e la tragedia dei beni comuni. Caccia commerciale alle balene. Rifiuti in mare. Specie aliene. Eutrofizzazione. Malattie. Impronta ecologica globale e metodo di calcolo. Principi ecologici per la sostenibilità ambientale.

7. Protezione delle specie (concetto di simpatia) vs protezione degli habitat (concetto di utilità). Dalla specie all'approccio ecosistemico. Specie bandiera ed effetto Walt-Disney. Concetto di specie chiave e sua evoluzione (specie chiave; specie strutturanti; specie focali). La Lista Rossa IUCN: specie minacciate, specie endemiche. Vulnerabilità. Rarità. Estinzioni. Esempi di estinzioni marine e quasi estinzioni. Cause delle estinzioni marine. La sesta estinzione e la crisi della biodiversità. Declino demografico e ripresa. Conservazione della biodiversità marina. Agenda 21, la necessità della conservazione e il ruolo della scienza nello sviluppo sostenibile. Convenzione sulla diversità biologica. Strategia sulla Biodiversità 2011-2020 e obiettivi di Aichi. Agenda 2030 e obiettivi di sviluppo sostenibile. Regolamenti e Direttive internazionali. Il ruolo delle Aree Marine Protette. Ripristino degli habitat marini e trend di recupero delle popolazioni. Importanza dei programmi di monitoraggio.

8. Caratterizzazione e valutazione dello stato degli ecosistemi marini: semiotica e diagnostica ambientale. Approccio bionomico. Concetto di biocenosi (Möbius). Criteri di identificazione per la biocenosi. Criterio fisionomico. Criterio di costanza-dominanza. Criterio di fedeltà. Definizioni operative di biocenosi, comunità e popolamenti. Significato sistemico vs significato statistico. Definizione di comunità e habitat. Identificazione delle unità di popolamento. Definizione delle tipologie: Nouveau Manuel (e successivi aggiornamenti della scuola di Endoume), EuNIS (European Nature Information System) e UNEP/MAP-RAC/SPA (Regional Activity Center for Specially Protected Areas). Habitat di riferimento e cartografia marina. Habitat marini di interesse conservazionistico nell'Unione Europea. I Quaderni Habitat del Ministero dell'Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare, e altre pubblicazioni di riferimento. Direttive Europee: Habitat (1992), Water Framework (2000), Marine Strategy Framework (2008). Gestione basata sull'ecosistema. Concetto di buono stato ambientale (GES) e integrità del fondale marino. Importanza dei reef biogeni. Indicatori di stress nel benthos marino: indicatori di compliance e di preallarme.

9. Indicatori biologici e indici ecologici. Criteri per la definizione dello stato degli ecosistemi (valutazione dello stato degli ecosistemi): giudizio di esperti, indici biotici, confronto con comunità di riferimento. Il problema della slittamento del riferimento. Ecotossicologia. Concetto di biomarcatore. Organismi sentinella. Specie opportunistiche, specie indicatrici e tecniche basate sulla struttura della comunità: modello SAB (specie, abbondanza e biomassa) e metodi grafico-distributivi. Indici ecologici: metriche, indici combinati, metodi di aggregazione e scelta della condizione di riferimento utilizzando aree incontaminate (o protette), dati storici, modelli. Il problema della qualità dei dati nelle serie temporali. Importanza degli obiettivi: recupero, mantenimento, tendenze evolutive. Concetto di rapporto di qualità ambientale (EQR). Indici adottati dall'ISPRA e dalle Agenzie ambientali regionali: M-AMBI (Multivariate - Azti Marine Biotic Index), BITS (Benthic Index based on Taxonomic Sufficiency), PREI (Posidonia Rapid Easy Index), CARLIT (CARtography of LITtoral and upper-sublittoral benthic communities). Esempi di altri indici non adottati dalla normativa italiana. Indici per la valutazione ecologica dei reef coralligeni e mesofotici: ESCA, COARSE, MACS, MAES. Indici per le scogliere coralline (CCI) e le grotte marine sommerse (EBQI).

10. Le fanerogame e le praterie di Posidonia oceanica. Importanza delle fanerogame marine e delle specie presenti nel Mediterraneo. Dinamica delle praterie di posidonia e cause della sua regressione. Ripristino delle praterie. Livelli di indagine: pianta, prateria, comunità associata, paesaggio marino. Misure biometriche e indici fenologici derivati. Riproduzione sessuale. Scalzamento dei rizomi. Tipi di limiti: sfumato, netto, eroso; limiti sani e limiti regressivi. Copertura e densità. Principali erbivori ed epifiti. Stato delle praterie liguri. Concetti di conservazione, frammentazione, sostituzione e cambiamento di fase e relativi indici sintetici del paesaggio marino.

11. Scogliere rocciose. Definizione. Zonizzazione spaziale: settori, insiemi, zone. Sopralitorale, mediolitorale (orizzonte superiore, orizzonte inferiore), frangia infralitorale. Pozze di marea e pozze di scogliera. Infralitorale: superiore, medio, inferiore. Popolamenti di alghe fotofile. Organismi zoocianellati e zooxantellati (Combo). Circalitorale: precoralligeno e coralligeno. Biocostruttori e biodistruttori. Importanza dei filtratori. Diversi ruoli ecologici degli strati basali, intermedi e superiori nel coralligeno. Coralligeno profondo.

12. Grotte marine sommerse o semisommerse. Definizioni. Caratteristiche geologiche e origine. Caratteristiche bioecologiche: aspetti floristici e faunistici (composizione delle comunità, scomparsa delle alghe, dominanza della fauna sessile, ruolo della fauna vagile); aspetti evolutivi (colonizzazione delle grotte, specie criptiche o batifile e troglobosi secondarie, grotte marginali o anchialine); aspetti biocenotici (tipologia e distribuzione dei diversi popolamenti, grotte semioscure o GSO e grotte oscure o GO); aspetti ecologici (parametri ambientali e struttura della comunità, luce, idrodinamismo, confinamento idrologico, depauperamento trofico). Caratteri culturali e scientifici: fascino, mistero e mito; affinità e parallelismi tra grotte sottomarine e ambienti profondi.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Non è prevista l'adozione di un testo di riferimento. Disponibile (scaricabile da Aulaweb) una copia delle presentazioni utilizzate durante le lezioni, altri materiali e articoli scientifici per ulteriori informazioni e approfondimenti. Il materiale didattico è quindi composto da appunti personali e materiale disponibile su Aulaweb.

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

BRUNO FABIANO (Presidente)

FABIO CURRÒ

ANDREA MAFFINI

CARLO SOLISIO

PAOLO VASSALLO

MONICA MONTEFALCONE (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Le lezioni inizieranno nella settimana del 4-8 ottobre 2021. Si rimanda all'istanza AulaWeb specifica dell'insegnamento per eventuali aggiornamenti sul calendario del corso.

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame consiste in una prova orale. L'esame inizierà con l'esposizione di un articolo scientifico fornito nel materiale per ulteriori approfondimenti su Aulaweb ((possibilmente esposto con una breve presentazione digitale, e.g. formato power point o simili), e proseguirà con altre 2/3 domande poste dal docente su argomenti trattati durante le lezioni.

2 esami saranno disponibili nella sessione invernale (gennaio-febbraio) e 4 esami nella sessione estiva (giugno, luglio e settembre).

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

I dettagli su come prepararsi per l'esame e il grado di preparazione richiesta per ogni argomento saranno forniti all'inizio del corso e confermati durante le lezioni. La prova orale verterà principalmente sugli argomenti trattati durante le lezioni e mirerà a valutare il raggiungimento del livello appropriato di conoscenza. Sarà inoltre valutata la capacità di presentare gli argomenti in modo chiaro e utilizzando una terminologia corretta e scientifica. La prova orale inizia con la relazione critica su un articolo scientifico (tra quelli forniti e disponibili su Aulaweb) per valutare la capacità di comprendere un testo scientifico relativo alla gestione e conservazione della biodiversità marina e per elaborare le informazioni basandosi sulla conoscenza della materia e sulla capacità di collegare i vari argomenti per gli aspetti applicativi. La completezza e la correttezza degli esercizi proposti durante le lezioni saranno valutate positivamente a chi li avrà svolti e li porterà in visione durante l'esame.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Si raccomanda vivamente di frequentare regolarmente le lezioni in quanto non viene utilizzato per questo corso testo di riferimento. Inoltre, in classe, verranno svolte esercitazioni pratiche per verificare la comprensione dei concetti e degli argomenti trattati durante le lezioni.