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Ecofisiologia (dalla coorte 2011/2012)

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Ecophysiology

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Anno accademico 2019/2020

Codice attività didattica
MFN1211
Docenti
Dott. Gianpiero Vigani (Titolare, Responsabile dell'insegnamento)
Prof. Renzo Levi (Titolare, Responsabile dell'insegnamento)
Corso di studio
[f008-c508] LM in Biologia dell'Ambiente (Classe LM-06)
Anno
1° anno
Periodo didattico
II semestre
Tipologia
Affine o integrativo
Crediti/Valenza
8
SSD attività didattica
BIO/04 - fisiologia vegetale
BIO/09 - fisiologia
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Lezioni facoltative e esercitazioni obbligatorie
Tipologia esame
Scritto ed orale
Prerequisiti
Non è richiesto nessun prerequisito
Oggetto:

Sommario del corso

Oggetto:

Obiettivi formativi

Lo studente dovrà essere in grado di:

  • Comprendere quali sono i principali fattori ambientali che hanno effetto sugli organismi viventi
  • 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 degli organismi viventi.
  • Discutere sull'impatto dei cambiamenti globali presenti e future e comprendere come possano influire sulla fisiologia degli organismi viventi e sull'ambiente che li circonda
  • Discutere sulla capacità di modulazione dei geni e sulle espressioni fenotipiche di natura plastica
  • Comprendere i vincoli dovuti alla comune origine evolutiva degli animali e alle comuni esigenze metaboliche e in generale alla chimica e fisica dei viventi e degli ambienti
  • Discutere le differenti problematiche per gli animali un ambienti aerei, acquatici e altri
  • Comprendere i motivi che limitano gli ambienti per i diversi animali
  • Legame fra adattamenti sensoriali e motori in ambienti e per animali diversi

 

The student will be able to:
- Understand the main environmental factors that impact on living organisms
- 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 living organisms.
- 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
- Understand connections between the common evolutionary origin of animals and common metabolic needs and, in general, the chemistry and the physics of the environment and of living organisms
- Discuss different problems of animals in aerial and aquatic environments
- Understanding the reasons of limiting environments for different animals
- Link between sensory and motor adaptations in different environments

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Il corso si propone di fornire agli studenti conoscenze sulle risposte fisiologiche all'ambiente degli organismi, animali e vegetali

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
In particolare, il corso si propone di fornire allo studente le conoscenze delle metodologie di indagine sia teoriche che pratiche per effettuare una valutazione scientifica sull'argomento.

 

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING

The course aims to provide students with knowledge on the physiological responses of animal and plant organisms to the environment

 

APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING

In particular, the course aims to provide students with the theoretical and practical knowledge to accomplish the scientific assessment on the subject of course.

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Programma

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. 

 

Introduzione alla fisiologia ambientale (ecofisiologia) degli animali: Hochachka e Somero, la unità biochimica e la diversità organismica. Limiti fisici, chimici, evolutivi e ambientali.
Processi sulla scala dell'individuo: acclimatamenti e variazioni all'interno della life-history.
Processi sulla scala di popolazione: separazione di popolazioni differenti con variazioni geniche e adattamenti evolutivi.
Come si riconosce un adattamento ambientale: il problema del "trascinamento" di adattamenti non sotto pressione selettiva da parte di quelli evolutivi diretti.
I grandi problemi generali: limiti assoluti e relativi della biologia animale.
I concetti di relazioni dimensionali e le allometrie.
Regolazione e conformità: costi, limiti e vantaggi.
Metabolismo aerobico e non, ossigeno e problemi di scala.
Disponibilità di ossigeno in aria, acqua e in ambienti ipogei.
La risposta ipossica come esempio generale di insieme di meccanismi conservati: adattamenti all'altitudine e alla vita ipogea.
Temperatura: limiti termici, conseguenze dell'endotermia.
Aria-acqua-terra costi del movimento e risorse ottenibili.
Adattamenti sensoriali Luce, ritmi, visione e fare luce.

 

Introduction to plant envitronmental physioloigy

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.

Introduction to Animal environmental physiology. Hochachka and Somero and the principles of biochemical unity within organism.
Limits from physics, chemistry. Evolution and environments.
Process on the individual scale: acclimatation and variations within life-histories.
Population scale processes: separations of populations with genic variations, adaptations and exaptations.
 Hot to recognize environment driven adaptations. The great general problems principal physiological issues and the internal and external limits.
The scale problem and the concept of allometry.
Regulation or conformity limits and advantages of regulation.
Aerobic metabolism, oxygen, performance and size. Availability and extraction of oxygen in air and water, and special cases.
Oxygen cascade and the hypoxic response as a major example of conserved mechanisms from development to cancer. Adapatations to high altitude and hypogeic life.
Environmental and body temperature. Limits and special adaptations: endotermy.
Water, air and ground life, cost of movement and availability of resources.
Sensory systems and the environment. Light, rhythms, vision and luminescence.

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Modalità di insegnamento

Lezioni frontali per un totale di 56 ore di lezione frontale e 16 ore di esercitazione in laboratorio (8 CFU)

A total of 56 hours of lectures and 16 hours laboratory experience (8 CFU).

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'apprendimento è verificato attraverso due esami scritti (uno per modulo) e valutati entrami in trentesimi. Il voto finale sarà ottenuto attraverso una media ponderata dei due voti

ESAME SCRITTO - Modulo vegetale: L'esame scritto è costituito da 6 domande aperte. Lo scopo è di valutare sia 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

ESAME SCRITTO - Modulo animale: L'esame scritto è costituito da 14 domande chiuse (scelta multipla o fill-in), due domande aperte (a scelta all'interno di due liste) e una domanda aperta opzionaleione.
Lo scopo delle domande chiuse è di valutare l'apprendimento dei concetti generali presentati dall'insegnamento e le domande aperte di valutare la capacità di spiegare in modo esteso e con esempi adeguati argomenti specifici
 

The final exam is  a written examination (for both modules). Assessments are marked out of thirty. The final mark will be obtained through a weighted average of the two votes.

 

WRITTEN EXAMINATION (Plant module). The written exam consist of 6 open questions. The aim is to evaluate both the learning of the concepts presented during the course and the ability to fully explain the mechanisms of interaction between plants and the environment

WRITTEN EXAMINATION (Animal module) - The written exam consists of 14 fill-in or multiple choice questions and 2 open answers selected by the student from 2 question lists, an extra optional question can be chosen. The purpose of the closed questions is to evaluate the learning of the general concepts presented during the course and the open questions to evaluate the ability to explain in an extended way and with adequate examples specific topics

 

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Testi consigliati e bibliografia

Modulo ecofisiologia vegetale: files con 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.

 

 

Modulo ecofisiologia animale: files con il materiale didattico delle lezioni è disponibile sul portale d'ateneo. I riferimenti bibliografici  sono riportati nel materiale didattico fornito.

Fisiologia Ambientale degli Animali, P. Willmer, G.Stone, I. Johnston, Zanichelli
Per consultazione Biochemical Adaptation: Mechanism and Process in Physiological Evolution by Peter W. Hochachka and George N. Somero

Plant ecophysiology: files with the course material of the lectures is available on line. The literature references are provided.

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

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

Sanità di Toppi L. Interazioni Piante-Ambiente. Piccin

Ecophysiology animal form: files with the course material of the lectures is available on line. The literature references are provided.

Books: Environmental Physiology of Animals, P. Willmer, G.Stone, I. Johnston, Zanichelli

For consultation Biochemical Adaptation: Mechanism and Process in Physiological Evolution by Peter W. Hochachka and George N. Somero

 

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Orario lezioniV

Nota: Consultare la tabella degli orari pubblicata sull'apposita pagina.

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    Ultimo aggiornamento: 04/06/2019 12:36
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