Ecologia animale

Oggetto:

Ecologia animale

Oggetto:

Animal ecology

Oggetto:

Anno accademico 2020/2021

Codice dell'attività didattica

SVB0125

Docenti

Prof. Antonio Rolando (Titolare)
Dott. Daniel Edward Chamberlain

Corso di studi

[f008-c508] LM in Biologia dell'Ambiente (Classe LM-06)

Anno

1° anno

Periodo didattico

Da definire

Tipologia

Caratterizzante

Crediti/Valenza

SSD dell'attività didattica

BIO/07 - ecologia

Modalità di erogazione

Tradizionale

Lingua di insegnamento

Italiano/English

Modalità di frequenza

Lezioni facoltative e esercitazioni obbligatorie

Tipologia d'esame

Scritto

Oggetto:

I principali obiettivi formativi sono: (i) acquisire capacità nel campo dell'ecologia avanzata, con particolare riferimento ai metodi analitici e di monitoraggio, e nella prevenzione dei fattori di rischio per la biodiversità. (ii) essere in grado di applicare l'esperienza acquisita nel contesto della tutela della biodiversità animale, in modo da avere una competenza sufficiente a portare avanti, nei settori accademici e professionali, ricerche di ecologia avanzata, tra cui il monitoraggio della biodiversità, il monitoraggio ambientale e la consulenza in campo ecologico.

The principal learning objectives are: (i) To acquire expertise in advanced ecology, including analytical and monitoring methods, and in the prevention of threats to biodiversity. (ii) To be able to apply this expertise in the context of conservation of animal biodiversity and so be in a position of sufficient competence to carry out advanced ecological research in either academic or professional sectors, including biodiversity monitoring, environmental monitoring and ecological consultancy.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

italiano
inglese

Al termine del corso, lo studente dovrebbe possedere le seguenti conoscenze e capacità:

Conoscenza approfondita dei processi fondamentali che determinano la struttura delle comunità, la dimensione e l'andamento delle popolazioni, incluse le influenze antropogeniche;
Conoscenza approfondita dei processi evolutivi e di come l'adattamento e la speciazione vengono influenzati dalle interazioni tra specie;
Conoscenza approfondita dei processi demografici, acquisizione di nozioni sui modelli meccanicistici di popolazione, e abilità nell'analisi di dati per stimare i parametri demografici;
Capacità di descrivere matematicamente e/o graficamente una serie di processi ecologici, e di misurare e analizzare la diversità biologica;
Capacità di pianificare ed attuare programmi di cattura e marcatura, indagini di abbondanza e distribuzione, e analisi ed interpretazione dei dati raccolti per vari gruppi animali;
Comprensione della classificazione delle specie minacciate a livello regionale, nazionale e globale e del ruolo delle aree protette nella salvaguardia delle specie;
Una solida conoscenza generale di come i dati del monitoraggio delle popolazioni hanno contribuito alla conservazione delle specie minacciate.

At the end of the course, the student should possess the following knowledge and skills:

An in-depth knowledge of the fundamental processes that dictate community structure, population size and trajectory, including anthropogenic influences
A thorough understanding of evolutionary processes, and how adaptation and speciation are influenced by species interactions
A broad knowledge of demographic processes, an appreciation of mechanistic population models, and an ability to analyse data in order to estimate demographic parameters
An ability to describe mathematically and/or graphically a range of ecological processes, and to measure and analyse biological diversity
An ability to plan and carry out trapping and marking programmes, and surveys of abundance and distribution, for a range of animals
An understanding of analysis and interpretation of data collected using standard population monitoring methods to estimate population size and trend
An understanding of the classification of globally, nationally and regionally threatened species and the role of protected areas in species conservation
A sound general knowledge of the how population monitoring data has contributed to the conservation of threatened species.

Oggetto:

Modalità di insegnamento

italiano
inglese

Lezioni frontali o online per un totale di 80 ore (10 CFU in presenza e online) e 8 ore di esercitazioni in campo (metodi di censimento). Il corso si avvarrà di un programma di insegnamento integrato che includerà sia lezioni in presenza sia lezioni online, quali attività e-learning su Moodle, lezioni in live-streaming seguite da discussioni online, lezioni in presenza, e attività in campo con piccoli gruppi di studenti. Nel caso in cui l’insegnamento in presenza non sia possibile a causa delle misure di contenimento per il Covid-19, l’insegnamento si terrà esclusivamente a distanza. In questo caso, l’attività in campo sarà sostituita da esercitazioni online. Tutte le lezioni e le esercitazioni si terranno su Webex, e saranno registrate. Le registrazioni saranno rese disponibili su Moodle.

A total of 80 hours (10 CFU) of lectures (in person and online) and 8 hours of field-based exercises (census methods). The course will utilize a programme of integrated teaching activities which will include both lessons and discussion groups in person and online, including use of e-learning tools on Moodle, live-streamed lessons followed by online discussions, and face-to-face teaching of smaller groups. Field-based exercises will be carried out in small groups.If teaching in person is not possible due to containment measures in place due to the Covid-19 emergency, teaching will be exclusively online. In this case, field activities will be replaced by online activities. All online lessons will take place on Webex. All lessons will be recorded and will be made available to students.

Oggetto:

Modalità di verifica dell'apprendimento

italiano
inglese

Esame scritto della durata di un'ora. Si tratta di rispondere a 40 domande (0,5 punto ciascuna) a risposta multipla (quattro opzioni) e a 10 domande a risposta aperta (1 punti ciascuna) per un totale di 30 punti. Sono poi proposte anche due domande facoltative (1 punto ciascuna) per la lode. Le domande a risposta multipla sono concepite per testare le conoscenze generali degli studenti nella relativa area tematica. Le domande aperte verificano la capacità degli studenti di capire e comunicare concetti ecologici più complessi, tra cui gli aspetti analitici.

In caso di impossibilità a tenere gli esami in presenza a causa delle misure di contenimento per il Covid-19, si terrà un esame scritto a distanza (su piattaforma Moodle nell'ambito di un meeting Webex) della durata contingentata di 20 minuti. Si tratta di rispondere a 12 domande a risposta multipla (1.5 punti ognuno), 4 domande aperte (3 punti ognuno) per un totale di 30 punti. Ci sarà anche 1 domanda opzionale per la lode (o di bonus; 3 punti).

A written exam of 1 hour's duration consisting of 40 multiple choice questions with four options (0,5 point each), 10 open questions (1 points each) for a total of 30 points, and there are 2 optional 'bonus' questions. The multiple choice questions are designed to test the student's broad knowledge of the entire subject area. The open questions test the abilities of the students to understand and communicate more complex ecological concepts, including analytical aspects.

In the event that measures imposed for the containment of the COVID-19 outbreak are in place, there will instead be an online exam of 20 minutes' duration using the platform Moodle. The exam will consist of 12 multiple choice questions (1.5 points each), 4 open questions (3 points each) for a total of 30 points. There will also be an optional 'bonus' question (3 points).

Oggetto:

Programma

italiano
inglese

a) ECOLOGIA ANIMALE

INTRODUZIONE. La dinamica ecosistemica e le sue ricadute ai vari livelli dell'organizzazione ecologica. Le successioni ecologiche autotrofe ed eterotrofe. Esempi di studio. L'ECOLOGIA EVOLUTIVA. L'adattamento. The making of the fittest di Sean B. Carrol. Pesci senza sangue. I geni della visione e quelli dell'odorato. I geni della colorazione della pelle e quelli della falcemia. I geni fossili. La logica del processo selettivo. La convergenza adattativa. Passeriformi del genere Ammodramus, mimidi, picidi, trochilidi. Ornitofauna europea vs. ornitofauna americana. Mammiferi placentati e marsupiali. La convergenza a livello di comunità. Alcidi del nord Europa-nord America. Mammiferi sotterranei. Uccelli delle praterie americane e della macchia mediterranea. Uccelli di torbiera. Convergenza ecologico-funzionale: bivalvi e tunicati. La coevoluzione. La sistematica filogenetica: nematodi e primati. RELAZIONI PREDA-PREDATORE. I mesonichidi americani. Pesci pulitori: Labroides e Aspidontus. Automimetismo in Haplocromis burtoni. Parassitismo di cova. Mimetismo mulleriano e batesiano. Imenotteri e orchidee. Ecologia della speciazione. Speciazione adattativa ed ecologica. Radiazione adattativa nei ciclidi africani. speciazione ecologica nello spinarello. ECOLOGIA COMPORTMENTALE. La teoria dell'optimal foraging. Il teorema del valore marginale. Ottimizzazione riproduttiva in organismi marini. Selezione sessuale e mating types. Ecologia antiossidativa: cenni. Equazioni di crescita logistica ed esponenziale. Cenni di demografia. PVA Population Viability Analysis, Vortex. Tecniche e metodi dell'indagine radiotelemetrica. Esempi di studio. Ecologia di metapopolazione. Modellistica : modelli a due sottopopolazioni, modello di Levins e modelli spazialmente espliciti. Dinamica di popolazione e interazioni tra specie. La struttura spaziale delle popolazioni. Presenza delle specie e disponibilità degli habitat. Rete di patches. Habitat loss e habitat fragmentation. I casi dello Strix occidentalis caurina e della Melitea cinxia. ECOLOGIA DI COMUNITÀ. La teoria della nicchia ecologica: cenni storici. Gli esperimenti di Gause e la formulazione del principio di esclusione competitiva. Le equazioni di Lotka-Volterra. La nicchia multidimensionale di Hutchinson. La nicchia competitiva di Levins e MacArthur. Ampiezza e sovrapposizione di nicchia. Identità formale tra l'indice di ampiezza e quello di diversità di Shannon. Scoiattolo grigio e scoiattolo rosso. La coesistenza interspecifica. Segregazione da habitat e da nicchia: cince, crostacei cirripedi, Typha. La predazione: selettività, omeostasi e controllo della diversità. Equazioni Lotka-Volterra. Esperimenti di Huffaker e Paine. Alci e lupi nella Royal Isle. Curve di Holling. Le reazioni difensive delle prede: fuga, mobbing, risposte evasive, movimenti erratici, fronteggiare il predatore, costo della predazione. Caratteri aposematici e segnali di avvertimento. ANALISI DELLA DIVERSITÀ. Specie comuni e specie rare: curve di distribuzione (modelli statistici e biologici). Indici di diversità. Diversità tassonomica, funzionale, genetica. Diversità e valutazione ambientale. Misure di beta diversità. Combinazione additiva della diversità. Misure di Diversità ed Entropia.

b) CONSERVAZIONE QUANTITATIVA

CONSERVAZIONE DELLA BIODIVERSITÀ. Convention on Biological Diversity e Aichi Targets. Sviluppo sostenibile. Convenzioni e direttive internazionali. IUCN e le categorie di minaccia. Distruzione e degradazione di habitat. Sovrasfruttamento – impatti della pesca e della caccia sulle popolazioni animali. Le liste rosse. BirdLife International e le specie SPEC. Introduzione, reintroduzione e ripopalamento delle specie. Specie carismatiche, specie chiave, specie bandiera, specie ombrello. Sensibilizzazione e protezione attiva. CENSIMENTI-CONTEGGI. Principi di campionamento ecologico. Metodi per stimare i parametri demografici chiavi degli uccelli e mammiferi. Mappaggio dei territori, transetti lineari e punti di ascolto; metodi vari per mammiferi e uccelli. Curve di contattabilità. MONITORAGGIO DI POPOLAZIONI Cambiamento relativo della popolazione. Bootstrapping. Andamento di popolazione – alerts e smoothing. METODI DI CATTURA E MARCATURA Catture di mammiferi: telesedazione, gabbie. Catture di uccelli: mist nets, clap nets e metodi vari. Alterazioni morfologiche permanenti e temporanee. Contrassegni naturali. Popolazioni chiuse ed aperte. Metodi di Petersen, Schnabel, Jolly-Seber. TRACKING TECHNOLOGY Collari e radiomarcatura. Metodi MCP e kernel. PIT tag. Geolocator. Tracking da satellite – GPS e PTT. MODELLI DEMOGRAFICI Mortalità, sopravvivenza, emigrazione permanente. Dipendenza dalla densità. Previsioni dell’andamento della popolazione usando parametri demografici. Analisi di sensibilità. Minimum Viable Populations (MVP). AREE PROTETTE. Convenzioni e direttive internazionali. Il ruolo delle aree protette nella tutela della biodiversità. Aree protette dell'IUCN e il Global Protected Areas Programme. Direttive Birds e Habitat. IBA e ZPS. Natura 2000 e SIC. L'USO DEI DATI DEI PROGRAMMI DI MONITORAGGIO PER LA CONSERVAZIONE. L'effetto dell'intensificazione dell'agricoltura sulle popolazioni di uccelli in Gran Bretagna. 'Citizen Science'. Strategie di 'land sparing e 'land sharing'. ANALISI DEI DATI Introduzione alle analisi di base dei dati da censimento (t-test- ANOVA, correlazione); analisi di MVP in Excel e R.

a) ANIMAL ECOLOGY

INTRODUCTION. The theory of the ecological niche: historical background. EVOLUTIONARY ECOLOGY. Adaptation. The making of the fittest OF Sean B. Carrol. Bloodless fish. The role of interspecific competition in the evolutionary process. Genes for vision, olfaction, colouration, sickle.cell anaemia. Adaptive convergence. Ammodramus sparrows, mockingbirds, woodpeckers, hummingbirds. European vs. American avifauna. Placental mammals and marsupial mammals. Convergence at the community level. Alcidae of Northern Europe and America. Subterranean mammals. Marsh birds. Birds of the American prairies and their coevolution. Birds of the meditteranean maquis. Ecological-functional convergence: bivales and tunicates. Phylogenetics: nematodes and primates. PREDATOR-PREY RELATIONSHIPS: American mesonychids. Cleaner fish: Labroides and Aspidontus. Automimicry in Haplocromis burtoni. Brood parasitism. Mullerian and Batesian mimicry. Hymenoptera and orchids. Predation: selectivity, homeostasis and control of biodiversity. The experiments of Huffaker and Paine. Moose and wolves on Isle Royal. Holling's curve. Defensive reactions: hiding, mobbing, evasion, erratic movements, confronting predators, costs of predation. Aposematism and distraction signals. BEHAVIOURAL ECOLOGY. Optimal foraging theory. The Marginal Value Theorem. Reproductive optimisation in marine organisms. Sexual selection and mating types. POPULATION ECOLOGY. Logistic and exponential growth curves. Demography, Population Viability Analysis. Vortex software. Meta population ecology. Ecological modelling: models of two subpopulations, Levins' model, spatially explicit models. Population dynamics and species interactions. Spatial structure of populations. Species presence and habitat availability. Patch networks. Habitat loss and fragmentation. The case of Strix occidentalis caurina and Melitea cinxia. COMMUNITY ECOLOGY The ecological niche. The experiments of Gause and the formulation of the principle of competitive exclusion. The equations of Lotka-Volterra. Hutchinson's multidimensional niche. Levins and MacArthur's competitive niche. Niche breadth and overlap. Differences between index of breadth and index of Shannon diversity. Interspecific coexistence. Red and grey squirrels. Habitat and niche segregation: tits, barnacles, Typha. MEASURING ANIMAL DIVERSITY. Common and rare species: distribution curves (statistical and biological models). Diversity indices. Taxonomic, functional and genetic diversity. Diversity and environmental assessment. Measures of beta diversity. Additive combinations and diversity. Measures of diversity and entropy.

b) QUANTITATIVE CONSERVATION

THE CONSERVATION OF BIODIVERSITY. Convention on Biological Diversity and Aichi Targets. Sustainable Development. International conventions and directives. IUCN threat categories. Habitat destruction and degradation. Over-exploitation of animal species – overfishing and population impacts of hunting. The Red List. BirdLife International and SPEC species. Species introductions, reintroductions and repopulation. Charismatic, keystone, flagship and umbrella species. Awareness raising and active protection. CENSUS TECHNIQUES. Principles of ecological sampling. Methods for estimating key demographic parameters in birds and mammals. Territory mapping, line transects and point counts. Detectability curves. MONITORING POPULATIONS Relative population change. Bootstrapping. Measuring change using alerts and smoothing. METHODS OF CAPTURE AND MARKING. Mammal catching: telesedation, traps. Bird catching: mist nests, clap nets and various methods. Permanent and temporary morphological alterations. Natural markings. Closed and open populations. Estimating population size from capture-mark-recapture data. The methods of Petersen, Schnabel, Jolly-Seber. TRACKING TECHNOLOGY Collars and radio-tagging. MCP and Kernel methods. PIT tags. Satellite tracking - GPS tags, geolocators, PTT. DEMOGRAPHIC MODELLING. Mortality, survival and permanent emigration. Prediction using demographic parameters. Sensitivity analysis. Density-dependence. Minimum Viable Populations (MVP). PROTECTED AREAS. International conventions and directives. IUCN protected areas and the Global Protected Areas Programme. The role of protected areas in biodiversity conservation. The Birds and Habitats Directives. Natura 2000 and SIC. IBAs and ZPSs. THE USE OF MONITORING DATA FOR CONSERVATION (CASE STUDIES). The effects of agricultural intensification on bird populations in Great Britain. Citizen science. Strategies of 'land sparing' and 'land sharing' in the developing world. DATA ANALYSIS An introduction to basic analysis of census data (t-tests, ANOVA, correlation); estimation of MVP in R and Excel.

Descrizione