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Oggetto:

Conservazione della biodiversità ed ecofisiologia vegetale

Oggetto:

Plant biodiversity conservation and ecophysiology

Oggetto:

Anno accademico 2022/2023

Codice attività didattica
SVB0246
Docenti
Ludovica Oddi (Titolare, Responsabile dell'insegnamento)
Prof. Gianpiero Vigani
Corso di studio
[f008-c508] LM in Biologia dell'Ambiente (Classe LM-06)
Anno
1° anno
Periodo
II semestre
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
11
SSD attività didattica
BIO/03 - botanica ambientale e applicata
BIO/04 - fisiologia vegetale
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Lezioni facoltative e esercitazioni obbligatorie
Tipologia esame
Orale
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Alla fine del corso lo studente sarà in grado di:

[MODULO CONSERVAZIONE DELLA BIODIVERSITÀ VEGETALE]

  • Ricorrere a strumenti normativi comunitari e nazionali per la salvaguardia della biodiversità.
  • Quantificare e valutare la biodiversità vegetale a diversi livelli di scala: singole specie, comunità, ecosistemi, con approfondimento dei fattori attuali e storici che influenzano la distribuzione di piante e comunità vegetali.
  • Riconoscere i principali habitat prioritari e di interesse comunitario secondo la Direttiva Habitat 92/43/CEEsulla base della conoscenza delle comunità vegetali presenti e descriverne lo stato di conservazione.
  • Suggerire tecniche di gestione ambientale efficaci degli habitat, con particolare attenzione alla conservazione della biodiversità. 
  • Individuare le minacce alla biodiversità potenziali e/o in corso in un determinato habitat.
  • Interpretare la biodiversità funzionale delle comunità vegetali e le ricadute sui processi ecosistemici.

[MODULO ECOFISIOLOGIA VEGETALE]

  • Comprendere quali sono i principali fattori ambientali che hanno effetto sulle piante.
  • Discutere sulle diverse tipologie di risposte delle piante a stress biotici e abiotici.
  • Discutere in maniera approfondita su come la variabilità ambientale influisca su fotosintesi, conduttanza stomatica, traspirazione e bilancio idrico.
  • Acquisire le conoscenze sulle risposte fisiologiche vegetali alla base delle interazioni fra piante e altri organismi.
  • Acquisire le conoscenze pratiche per lo studio delle risposte metaboliche delle piante.
  • Discutere sull'impatto dei cambiamenti globali presenti e future e comprendere come possano influire sulla fisiologia delle piante  e sull'ambiente che li circonda.

The student will be able to:

[PLANT BIODIVERSITY CONSERVATION]

  • Use normative tools from UE and national laws for biodiversity protection and conservation.
  • Quantify and evaluating plant biodiversity at different scales: species, communities, ecosystems, with reference to current and historical factors influencing plant and community distribution.
  • Identify the main habitats listed in the Habitat Directive 92/43/CEE through the description of the present plant communities, and describing their conservation status.
  • Suggest efficient plans for habitat management, with a special focus on plant biodiversity conservation.
  • Identify potential and/or ongoing threats to plant biodiversity.
  • Understand functional biodiversiry of plant communities and its effects on ecosystem processes.

[PLANT ECOPHYSIOLOGY]

  • Understand the main environmental factors that impact on plants.
  • Discuss the plant responses to biotic and abiotic stresses.
  • Discuss how environmental variability influences photosynthesis, stomatal conductance, transpiration and water balance.
  • Acquire knowledge on physiological plant responses upon interactions between plants and other organisms.
  • Acquire practical knowledge for the study of metabolic responses of plants.
  • Discuss the impact of global environmental changes and understand how they can affect the physiology of living organisms and their environment.
  • Discuss the gene expression modulation and phenotypic expression of plastic and flexible traits.
Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

CONOSCENZA E CAPACITA' DI COMPRENSIONE

Lo studente acquisirà conoscenze adeguate relative alla conservazione della biodiversità vegetale e ai metodi sperimentali e analitici impiegati nella ricerca della fisiologia degli stress delle piante. In particolare, al termine del corso, lo studente sarà in grado di:

  • Spiegare le ragioni ecologiche e "storiche" della distribuzione delle specie vegetali native (rare ed endemiche, comuni) e delle specie esotiche (casuali, naturalizzate ed invasive) a livello italiano, europeo e mondiale.
  • Comprendere come la biodiversità vegetale ai diversi livelli di scala sia in grado di mediare la risposta degli ecosistemi al cambiamento climatico e di uso del suolo, sia in termini strutturali sia funzionali.
  • Applicare i metodi di rilevamento delle comunità vegetali per il monitoraggio ambientale.
  • Identificare i più comuni habitat italiani, metterli in relazione con l'uso del territorio e con le necessità di conservazione.
  • Conoscere e saper fare riferimento alla Direttiva "Habitat" 92/43 CEE e alle altre normative relative alla conservazione delle specie vegetali.
  • Descrivere i principali meccanismi di risposta delle piante ai cambiamenti ambientali.
  • Conoscere gli effetti/danni causati sulle piante da una condizione di stress.
  • Descrivere le risposte delle piante a stress multipli (biotici e abiotici).

CAPACITA' DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE

Le conoscenze acquisite durante le lezioni frontali verranno applicate in occasione delle attività in campo e delle esercitazioni in aula, permettendo allo studente di verificare e acquisire la capacità di:

  • Distinguere, classificare e analizzare i diversi habitat sulla base della vegetazione presente.
  • Saper analizzare i dati di comunità rilevati ed elaborare grafici.
  • Interpretare i risultati con particolare attenzione alla struttura della comunità e alla bioindicazione.
  • Utilizzare le conoscenze acquisite nell’ambito dell’ecofisiologia vegetale in contesti multidisciplinari e in ambiti più ampi della biologia dell’ambiente.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO

Gli studenti saranno in grado di:

  • Rielaborare le conoscenze acquisite utilizzando sia le nozioni teoriche sia quelle pratiche derivanti dall’insegnamento, attraverso attività (esercitazioni pratiche, discussioni in aula e attività seminariali) mirate a sviluppare capacità di analisi critica e discussioni sugli argomenti trattati durante il corso.
  • Contestualizzare le tematiche dell’insegnamento all’interno delle problematiche ambientali attuali.
  • Stabilire se vi sono necessità di conservazione di un determinato habitat in relazione alle specie presenti e ai servizi ecosistemici forniti all'uomo, considerandoli in termini di equilibri biogeochimici, di biodiversità, di economia e di benessere della popolazione umana.

ABILITA' COMUNICATIVE

Lo studente svilupperà la capacità di comunicare i diversi aspetti caratterizzanti le tematiche scientifiche del corso grazie a un’interazione continua con i docenti e attività seminariali. Durante la fase finale dell’insegnamento lo studente sarà chiamato a preparare una presentazione sintetica sotto forma seminariale riguardante gli argomenti trattati durante il corso. In queste attività lo studente dovrà essere in grado di adottare un linguaggio appropriato ed approcci comunicativi efficaci, organizzare un discorso in modo chiaro e sintetico, supportandolo con strumenti informatici.

CAPACITA' DI APPRENDIMENTO

Lo studente sarà in grado di esercitare capacità autonome di apprendimento sia nell'utilizzo della letteratura scientifica che nello sviluppo del lavoro collegato alla prova finale. Inoltre, lo studente acquisirà capacità autonome di apprendimento riguardanti le tematiche strettamente correlate e/o interconnesse con l’insegnamento di ecofisiologia vegetale tali da permettere l'inserimento in diversi contesti professionali.

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING

Students will acquire adequate knowledge related to plant biodiversity conservation, and experimental and analytical methods used in the research of plant stress physiology. In particular, students will be able to:

  • Explain ecological and ‘historical’ reasons of native and exotic plant species distribution in Italy, Europe and worldwide.
  • Understand plant biodiversity role in mediating ecosystem responses to climate and land-use change at different spatial an temporal scales, both in terms of ecosystem structure and functioning.
  • Apply different methods of plant community survey for environmental monitoring.
  • Identify the most common Italian habitats and their relations to the management and conservation policy.
  • Describe the main mechanisms of plant response to environmental changes.
  • Know the effects/damages caused on the plants by a stress condition.
  • Describe the responses of plants to multiple stresses (biotic and abiotic).

APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING

The knowledge acquired during the course will be apply by the students during practice exercises in field and in laboratory, which will allow to verify and acquire the ability to:

  • Distinguish, classify and analyze different habitat on the basis of vegetation data.
  • Analyze plant community data and present them through proper graphs.
  • Interpretate the results with a focus on plant community structure and bioindication.
  • Use the knowledge acquired in the context of plant ecophysiology in a multidisciplinary context and in broader areas of environmental biology.

AUTONOMY OF JUDGMENT

Students will be able to:

  • Re-elaborate the acquired knowledge using both theoretical and practical knowledge deriving from teaching through targeted activities (practical exercises, classroom discussions and seminar activities) aiming to develop skills of critical analysis and discussions on the topics of teaching.
  • Contextualize the issues of teaching within current environmental issues.
  • Establish if a specific habitat requires conservation actions, through the analysis of the present plant community and of the ecosystem services provided by the area (bio-geo-chemical cycles, biodiversity, economic value, human health).

COMMUNICATION SKILLS

Students will develop the ability to communicate the different aspects characterizing the scientific themes of teaching through a continuous interaction with professors, and seminar activities. During the course final phase the student will be asked to prepare a short presentation in seminar format concerning the subjects of teaching. In these activities the students must be able to adopt an appropriate language and effective communication approaches, and to organize a clear and brief speech, supported by computer tools.

LEARNING SKILLS

Students will be able to exercise autonomous learning skills both in the use of scientific literature and in the development of the work related to the final exam. Moreover, students will acquire autonomous learning abilities concerning themese closely related and/or interconnected with the teaching, which will facilitate the insertion in different professional contests.

Oggetto:

Programma

[MODULO CONSERVAZIONE DELLA BIODIVERSITÀ VEGETALE]

Introduzione al corso e al concetto di biodiversità. Cause della distribuzione delle specie vegetali sul globo. Biodiversità nel territorio italiano e piemontese.

Normativa italiana ed europea sulla conservazione. Direttiva Habitat 92/43/CEE. Ambienti e specie. Gli habitat di interesse comunitario: praterie, arbusteti, boschi, torbiere e comunità palustri, gli habitat acquatici, gli habitat ripariali, ghiaioni e rocce.

Classificazione delle piante in relazione alle loro caratteristiche biologiche, morfologiche ed ecologiche.

Le specie vegetali come bioindicatori. Indici ecologici di Ellenberg e Landolt: utilità, applicazione e limiti.

Corologia: il concetto di areale. Barriere geografiche, climatiche, capacità di diffusione e adattamento. Areali unitari e disgiunti. Esempi: le specie arcto-terziarie e la flora artico-alpina. Principali gruppi corologici della flora italiana. Spettro corologico di un territorio.

Specie endemiche. Endemismi delle Alpi. Isolamento sistematico e geografico.

Ecologia delle invasioni. Cause ed effetti del fenomeno. Ricadute sulla conservazione della biodiversità. Definizioni di specie esotiche, casuali, naturalizzate, invasive. Concetto di lag time. Tens rule. Capacità invasiva delle specie alloctone. Enemy release Hypothesis, Propagule pressure. Invasibilità degli habitat. Le principali esotiche presenti in Piemonte. Problemi e prospettive.

Le comunità vegetali. Metodi di rilevamento della vegetazione (aspetti fisionomici, strutturali, punti sulla linea, quadrati permanenti, fitosociologia, valutazione delle biomasse, produttività, produzione). Cartografie tematiche di base e derivate, carta delle serie di vegetazione. I principali ecosistemi terrestri sulla base delle comunità  vegetali presenti: rapporti esistenti tra comunità, fattori ambientali biotici e abiotici e antropizzazione.

Dinamismo della vegetazione: successioni primarie e secondarie. Casi studio sulla vegetazione europea e, in particolare, italiana. Le serie di vegetazione: modi e tempi di evoluzione nei diversi ambienti in relazione ai fattori abiotici e biotici. L'antropizzazione come fattore determinante del dinamismo della vegetazione. Effetti dell'antropizzazione sulla vegetazione alle diverse quote.

Impatto potenziale dei cambiamenti climatici sulla vegetazione. I sistemi montuosi come hot spot di biodiversità vegetale. I cambiamenti climatici previsti e in atto sulle montagne del globo.
Risposte potenziali delle specie vegetali all'incremento di temperatura: persistenza in situ (meccanismi di adattamento) o migrazione. Risposte potenziali delle specie vegetali all'incremento di CO2. Studi fenologici.

Il taglio e la distruzione delle foreste sul globo. Distribuzione ed entità della riduzione. Cause. Effetti a scala locale e globale. La conservazione del suolo.  La situazione nei vari continenti. Le normative. Tecniche di intervento per il recupero ed il ripristino di ambienti  a diverso grado di antropizzazione. Scelta delle specie da utilizzare.

[MODULO ECOFISIOLOGIA VEGETALE]

Introduzione alla fisiologia ambientale vegetale.

La teoria dello stress nella fisiologia vegetale.

Risposte della pianta a una diversa intensità luminosa.

Effetto dell'aumento globale della CO2 e della temperatura. 

Risposte delle piante ai cambiamenti di temperature (meccanismi di risposta al freddo e al calore). 

Risposte della pianta alla carenza di ossigeno: meccanismi di adattamento ai fenomeni di sommersione.

Relazioni idriche nelle piante: meccanismo di risposta alla siccità. 

Risposte della pianta allo stress salino.

Suoli acidi: risposte della pianta alla tossicità da alluminio.

Suolo calcareo: risposte della pianta ad una carenza di fosforo e di ferro.

Omeostasi di macro e micronutrienti.

Risposte della pianta alla tossicità di sostante inorganiche ed organiche. 

Relazioni tritrofiche piante-erbivoro-predatore/parassita. 

Interazioni delle piante con l'ecosistema esterno. 

Ricerca di base e applicata per la valutazione dell'interazione di fattori ambientali e di sistemi di colture sull'efficienza fisiologica delle piante. 

Effetto dei parametri ambientali sulla via di trasduzione del segnale. 

[PLANT BIODIVERSITY CONSERVATION]

Introduction to the biodiversity concept. Distribution of plant species on the Earth. Plant biodiversity in Italia and Piemonte.

Italian and UE normative tools for conservation. The European Union Directive 92/43 CEE (‘Habitat’ Directive). Species and habitats: prairies, peat-bogs, shrubs, forests, debris and rocks.

Classification of plants according to their ecological, morphological and biological features.

Plant species as bioindicators. Landolt and Ellenberg ecological indices: advantages and limits.

Biogeographical distribution of plants: the concept of species range. Historical and ecological processes influencing the size, shape and boundaries of species range. Disjunct range: Arcto-Tertiary and Arctic-Alpine species. Chorological groups of the Italian flora.

Endemic species. Endemisms of the Alps: paleo-, neo-endemisms and vicariant species.

Invasion ecology. Implications for biodiversity conservation. Definition of non-native species, casual, naturalized and invasive species. Lag-time. Tens rule. Traits of invasive species. Traits of invaded ecosystems. The most important invasive species in Piemonte. Invasive plant management.

Plant communities. Vegetation sampling: physiognomy, structure, intersect method, permanent quadrats, phytosociology, biomass measures, productivity and production. Vegetation maps. The most important ecosystems of the world, based on the present plant communities: relationships among plants and environmental factors, both biotic and abiotic.

Vegetation dynamics. Vegetation series: time and ways of dynamics. Human impact as one of the determining factors in vegetation dynamics. Effects of human impact at different elevations.

Impact of global change on vegetation. Mountains as biodiversity hot-spots. Phenology.

Forests of the world: use and reduction. Causes. Effects at a local and a global scale. Soil conservation. Restoration ecology in different habitats. Plant species in restoration ecology.

[PLANT ECOPHYSIOLOGY]

Introduction to plant envitronmental physiology. 

The stress theory in plant physiology. 

Plant responses to a different light intensity. 

Effect of the global increase in CO2. 

Plant responses to temperature changes (cold and heat response mechanisms). 

Plant responses to oxygen deficiency: mechanisms of adaptation to submersion/waterlogging. 

Water relationships in plants: drought response mechanism. 

Plant responses to salt stress. 

Acidic soils: plant responses to aluminum toxicity. 

Calcareous soil: plant responses to phosphorus and iron deficiency. 

Plant homeostasis of macro and micronutrients. 

Plant responses to the inorganic and organic toxins. 

Plant-herbivorous-predator/parasitic tritrophic relationships. 

Plant interactions with the external ecosystem. 

Basic and applied research for the evaluation of the interaction of environmental factors and crop systems on the physiological efficiency of plants. 

Effect of environmental parameters on the signal transduction pathway.

Oggetto:

Modalità di insegnamento

Modulo di Conservazione della Biodiversità Vegetale: lezioni frontali per un totale di 36 ore e 24 ore di esercitazione in laboratorio e/o in campo (6 CFU). 

Modulo di Ecofiosiologia Vegetale: lezioni frontali per un totale di 32 ore e 16 ore di esercitazione in laboratorio (5 CFU). 

Le lezioni pratiche saranno condotte in presenza con la possibilità di accedere al materiale didattico sul portale campusnet. Questo insegnamento affiancherà alla didattica in presenza anche la didattica telematica. Eventuali variazioni saranno comunicate dal docente compatibilmente con il tipo di attività, la numerosità degli studenti e le disposizioni di carattere sanitario.

A causa dell'incertezza generata dall'emergenza sanitaria dovuta a COVID 19,  comunicazioni specifiche saranno fornite agli studenti circa eventuali modifiche delle modalità di insegnamento

Plant biodiversity conservation: total of 36 hours of lectures and 24 hours laboratory and/or field experience (6 CFU).

Plant ecophysiology: a total of 32 hours of lectures and 16 hours laboratory experience (5 CFU).

The practical classes will be conducted in person with the possibility of accessing the teaching material on the campusnet portal. Therefore, this teaching will complement the face-to-face teaching also with telematic teaching. The teacher will communicate any changes in the type of activity, the number of students, and the health provisions. Due to the uncertainty generated by the health emergency, specific communications provided to students about any changes in teaching methods.

Oggetto:

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'apprendimento è verificato attraverso un esame orale costituito da 4 domande sul programma svolto per ciascun modulo d'insegnamento. Lo scopo è di valutare le capacità critiche, rielaborative e comunicative degli studenti sulle tematiche inerenti al corso, l'apprendimento dei concetti presentati durante il corso che la capacità di spiegare in modo esteso i meccanismi di interazione delle piante con l'ambiente.

Facoltativo: Gli studenti potranno ottenere un bonus di massimo 3 punti (che verranno sommati alla media ponderata degli esiti dei due moduli - per poter usufruire di tale bonus è necessario avere almeno una media ponderata pari a 24/30) attraverso la presentazione di un poster su argomenti comuni ai due moduli. Tali argomenti verranno discussi insieme ai docenti durante il corso.

The final assessment consists in an oral examination.

OPTIONAL: Students can obtain a bonus of up to 3 points (which will be added to the weighted average of the results of the two modules - to take advantage of this bonus, it is necessary to have at least a weighted average of 24/30) through the presentation of a poster on topics common to the two modules. These topics will be discussed with the teachers during the course.

Testi consigliati e bibliografia



Oggetto:
Altro
Titolo:  
Interazioni Piante-Ambiente
Obbligatorio:  
Si
Oggetto:

Modulo di Conservazione dellla Biodiversità Vegetale: lo studente avrà a disposizione per lo studio il materiale didattico caricato su moodle al termine di ciascuna lezione. I riferimenti bibliografici e sitografici saranno riportati nel materiale didattico fornito.

Modulo di Ecofisiologia Vegetale: il materiale didattico delle lezioni è disponibile sul portale d'ateneo. I riferimenti bibliografici sono riportati nel materiale didattico fornito.

Neil Willey. Environmental Plant Physiology. Garlans Science_Taylor &Francis Group

Schulza ED, Beck E, Muller-Hohenstein K. Plant Ecology. Springer

Sanità di Toppi L. Interazioni Piante-Ambiente. Piccin.

 



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    Ultimo aggiornamento: 16/09/2022 19:52
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