ECOLOGIA DEL PAESAGGIO MARINO

ECOLOGIA DEL PAESAGGIO MARINO

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iten
Codice
65648
ANNO ACCADEMICO
2019/2020
CFU
6 cfu al 1° anno di 10723 BIOLOGIA ED ECOLOGIA MARINA (LM-75) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE
BIO/07
LINGUA
Italiano
SEDE
GENOVA (BIOLOGIA ED ECOLOGIA MARINA )
periodo
1° Semestre
moduli
Questo insegnamento è un modulo di:
materiale didattico

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Applicare principi e metodi dell'ecologia del paesaggio alla caratterizzazione e valutazione dell'ambiente marino costiero, con particolare riferimento agli habitat prioritari.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

L'insegnamento ha l'obiettivo di definire gli ambiti dell’ecologia del paesaggio, di introdurre il concetto di paesaggio, di spiegare i processi ecologici e l'organizzazione spaziale, l'eterogeneità, la frammentazione, l'omogeneizzazione, e il ruolo delle chiazze (patch), delle matrici, e dei corridoi. Saranno descritti gli indici paesaggistici e la loro importanza nell'ambito dei monitoraggi ambientali e della valutazione dello stato degli habitat marini costieri (ecosystem status assessment). Verrà spiegata la teoria dei frattali, la connessione e la connettività, le metapopolazioni e le metacomunità. Sarà fatto un cenno alla scala, estensione e risoluzione delle carte. Saranno definiti seascape, reefscape, e benthoscape. Verrà sottolineata l'importanza della marine spatial planning. Si faranno esempi di semiotica e diagnostica del paesaggio marino, di cartografia ambientale marina, di cartografia diacronica. Saranno descritti i principali metodi di telerilevamento, ecografia acustica, verità mare. Particolare riferimento sarà fatto agli habitat di interesse conservazionistico dell'Unione Europea: praterie di posidonia, estuari e lagune, scogliere, grotte marine sommerse o semisommerse. Infine saranno spiegati i principi e i metodi della restituzione cartografica del paesaggio marino e i Sistemi Informativi Geografici per l'analisi e la gestione del paesaggio marino.

Modalità didattiche

L’insegnamento si compone di lezioni frontali e di esercitazioni.

Le lezioni frontali in aula sono erogate mediante presentazioni multimediali. Non essendo prevista l'adozione di un testo di riferimento, la frequenza a lezione è fortemente consigliata. Lo studente potrà avvalersi del materiale messo a disposizione su Aulaweb.

Essendo previste regolarmente, con cadenza periodica, esercitazioni svolte in classe per l’applicazione delle conoscenze acquisite, la frequenza a lezioni ed esercitazioni è fortemente consigliata. Le esercitazioni costituiscono anche un test di autovalutazione. Le esercitazioni previste sono:

  1. Lettura e posizionamento su una carta nautica
  2. Transetto Aurora: topografia/geologia
  3. Costruzione poligonale
  4. Transetto Posidonia
  5. Densità Posidonia
  6. Fenologia e epifitismo Posidonia
  7. Habitat suitability in lagune
  8. Confinamento Magra
  9. Transetto Aurora: bionomia
  10. Confinamento in grotte

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma del corso prevede:

Definizioni e ambiti dell’ecologia del paesaggio. Concetto di paesaggio. Cenni storici. Differenze tra ambiti disciplinari (geomorfologia, botanica, architettura, ecologia, ecc.). Importanza dell’idea di percezione. Nozione di territorio. Il paesaggio secondo la comunità europea. Cenni sulle normative comunitarie e nazionali. Ruolo dell’ecologia del paesaggio nel legame tra cultura scientifica e cultura umanistica. L’approccio di paesaggio alle problematiche ambientali. Paesaggio neutrale, percettivo, cognitivo.
Principi e metodi dell'ecologia del paesaggio. Il paesaggio come sistema di ecosistemi. Complessità del mosaico ambientale, aspetti gerarchici e spaziali, strutture, processi, cambiamenti. Rapporti e interscambi tra ecologia del paesaggio, tecnologia avanzata, e teoria ecologica. Differenze con l’ecologia sperimentale. Critica al modello di crescita delle popolazioni. Eterogeneità ambientale e funzionamento degli ecosistemi (principio dell’incompatibilità dei processi necessari). Processi ecologici e organizzazione spaziale. Configurazione dello spazio. Ecologia del paesaggio e geomorfologia (“ecogeomorfologia”). Tipologia degli elementi del mosaico territoriale. Eterogeneità, frammentazione, omogeneizzazione. Chiazze (patch), matrici, corridoi. Descrizione, geometria e misura delle chiazze. Indici paesaggistici derivati. Teoria dei frattali e sue applicazioni in ecologia del paesaggio. Aree centrali e bordi, effetto margine. Rapporti tra ecosistemi: diluizione, transizione scalare, contatti marginali. Richiami di supply side ecology; modelli stepping-stone. Ecotoni ed ecoclini. Connessione e connettività, differenza con connettanza. Metapopolazione e relativi modelli, dinamiche source and sink. Metacomunità e relativi modelli: neutrale; patch dynamics; species sorting; effetto massa.
Criteri spazialmente espliciti. Semivariogrammi e autocorrelogrammi (concetti di range e lag). Gradienti ecologici. Distanze ecologiche vs distanze geografiche. Modelli di dispersione: modelli di circolazione vs life-traits. Disturbo e frammentazione. Scale ed eterogeneità. Componenti della scala: estensione e risoluzione.

Applicabilità del concetto di paesaggio all'ambiente marino. Seascape, reefscape, benthoscape. Importanza dell’immersione subacquea e delle tecnologie di ispezione visiva subacquea. Il mare come territorio e il problema delle multiple esigenze d’uso del territorio marino; difficoltà operative, amministrative, concettuali. Gestione del demanio marittimo. Marine spatial planning. Qualificazione e definizione dei paesaggi marini. Approccio bionomico. Richiami sui criteri di identificazione delle unità di popolamento: fisionomia, dominanza, fedeltà. Definizione di tipologie: il Nouveau Manuel (e successive integrazioni della scuola di Endoume), e le classificazioni UNEP RAC SPA (Regional Activity Centre for Specially Protected Areas), ed EuNIS (European Nature Information System). Semiotica e diagnostica del paesaggio marino. Caratterizzazione e valutazione dello stato degli ecosistemi marini: indicatori e indici. Concetti di good enviromental status (GES) e di seafloor integrity. Indici adottati dall’ISPRA e dalle agenzie regionali per l’ambiente: 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 dalle normative italiane. Criteri per la definizione dello stato degli ecosistemi (ecosystem status assessment): giudizio di esperti, indici biotici; confronto con comunità di riferimento. Il problema della sliding baseline syndrome (SBS) e la scelta delle condizioni di riferimento: aree incontaminate (o aree protette), dati storici, modelli. Cenni sui modelli di adeguatezza dell’habitat (habitat suitability modelling). Modelli predittivi di distribuzione di habitat e specie. Il problema della qualità del dato nelle serie storiche. Concetto di Environmental Quality Ratio (EQR). Importanza degli obiettivi: ricupero, mantenimento, tendenza direzionale.
Paesaggio e cartografia ambientale marina. Principi e scopi della cartografia bionomica. Aspetti teorici e applicazioni pratiche. Scelta dei descrittori e relative motivazioni. Cenni storici e stato attuale delle conoscenze e delle realizzazioni. Tradizione in Mediterraneo: la scuola francese. Significato e uso della cartografia diacronica; carte delle concordanze e delle discordanze. Richiami di cartografia di base: proiezioni, ellissoide, coordinate. Cartografia italiana di riferimento: carte dell’Istituto Idrografico della Marina (IIM), carte dell’Istituto Geografico Militare (IGM), Carte Tecniche Regionali (CTR); mappe catastali; cenni su altre cartografie, con particolare riferimento alle carte dell’Ammiragliato Britannico. Differenze tra carte nautiche e carte terrestri: misura delle distanze, orientamento, linea di costa. Misura dello zero: istantaneo, medio (livello medio mare), altimetrico, idrografico (assoluto, medio), biologico.
Programmazione del rilevamento cartografico tematico marino. Disegno di campionamento: copertura areale completa, strisciate e transetti, rilevamenti puntiformi; disposizione uniforme, casuale, stratificata. Interpolazione ed estrapolazione. Posizionamento: sistema satellitare GPS (Global Positioning System), GPS differenziale, bussola, cenni sui sistemi radiodistanziometrici e su teodolite e geodimetro.

Telerilevamento (remote sensing). Tecniche satellitari (Landsat, SPOT, Ikonos). Foto aerea: applicazioni e limitazioni. Sensori aviotrasportati (LiDAR, CASI). Droni. Metodi ecografici. Ecoscandaglio, multibeam, sonar a scansione laterale (side scan sonar): applicazioni e limitazioni. Il sistema integrato RoxAnn. Backscatter. Concetto di regione acustica. Cenni sui veicoli subacquei autonomi (AUV: autonomous underwater vehicle). Verità mare. Campionamenti puntiformi, applicabilità agli scopi cartografici. Tecniche di interpolazione: metodi empirici, metodi probabilistici, metodi deterministici. Geostatistica: kriging, legge di Tobler, teoria delle variabili regionalizzate, TSA (trend surface analysis). Sistemi video controllati a distanza. Veicoli filoguidati o ROV (remotely operated vehicle). Telecamere trainate. Immersione subacquea autonoma. Rilevamenti subacquei. Transetti ortogonali (massima varianza) e transetti paralleli (minima varianza). Rilevamenti topografici, morfologici e bionomici. Ispezioni puntiformi e transetti. Rilevamenti speditivi e strumentali. Scooter subacquei. Poligonali (di base e derivate). Integrazione tra metodi diversi. Rilevamento tridimensionale e costruzione di DEM (digital elevation model). Fotogrammetria e tecniche SfM (structure from motion).

Approccio all’habitat, con particolare riferimento agli habitat di interesse conservazionistico dell’Unione Europea. Direttive comunitarie pertinenti: Habitat (1992); Water Framework (2000); Strategic Environmental Assessment (2001); Environmental Liability (2004), INSPIRE (2007); Marine Strategy Framework (2008). I Quaderni Habitat del Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare e altre pubblicazioni di riferimento.
Praterie di posidonia. Richiami sull’importanza delle fanerogame marine e specie presenti in Mediterraneo. Cenni sugli aspetti normativi comunitari, nazionali e regionali. Livelli di studio: pianta, prateria, comunità associata, paesaggio. Fenologia. Cenni sulla valutazione delle fioriture. Copertura, densità, misure biometriche, e indici derivati. Stadio della prateria, assoluto o in funzione della profondità. Cenni su lepidocronologia e scalzamento. Tipi di limite: sfumato, netto, eroso; limiti normali e limiti regressivi. Indice fogliare o LAI (Leaf Area Index). Coefficiente A, indice di pascolo (grazing), indice di epifitismo. Principali brucatori ed epifiti. Concetti di conservazione, frammentazione, sostituzione e cambiamento di fase (phase shift) e relativi indici paesaggistici sintetici. Stato delle praterie di fanerogame in Liguria.
Estuari e lagune. Definizioni fisiche ed ecologiche; etimologia. Concetto di acque di transizione. Tipologia delle lagune italiane. Multiple esigenze d’uso del territorio laguna. Caratteristiche degli ecosistemi lagunari. Eurialinità, stenoalinità, mixoalinità; peciloalinità e omoalinità. Concetti di Artenminimum e horohalinicum. Sistema di Venezia: acque dolci, oligoaline, mesoaline, polialine, eualine e iperaline. Criterio bionomico. Dominio paralico. Confinamento e sua misura. Vivificazione, marinizzazione. Critica alla teoria del confinamento e approccio multifattoriale. Gradienti. Stabilità temporale. Classificazione bioclimatica delle lagune italiane: lagune subatlantiche e lagune eumediterranee (mesomediterranee e xeromediterranee).
Scogliere. Definizione. Importanza della biocostruzione. Organismi sessili indicatori. Zonazione spaziale: settori, insiemi, piani. Sopralitorale, mediolitorale (orizzonte superiore, orizzonte inferiore), frangia infralitorale. Pozze di marea e pozze di scogliera. Concetto di zero biologico e sue applicazioni. Infralitorale: superiore, medio, inferiore. Popolamenti algali fotofili, emifotofili, antisciafili e sciafili. Animali zoocianellati e zooxantellati. Facies di sovrappascolo. Modello idrodinamico di Riedl. Andamento di luce, idrodinamismo e temperatura. Circalitorale: precoralligeno e coralligeno. Biocostruttori e biodistruttori. Importanza dei filtratori. Diverso significato ambientale di strato basale, intermedio ed elevato.                                                 Grotte marine sommerse o semisommerse. Definizione. Caratteri geologici e origine. Caratteri bio-ecologici: aspetti floro-faunistici (composizione del popolamento, scomparsa dei vegetali, dominanza della fauna sessile, ruolo della fauna vagile); aspetti evoluzionistici (colonizzazione delle grotte, specie criptiche o batifile e troglobiosi secondaria, grotte marginali o anchialine); aspetti biocenotici (tipologia e distribuzione dei differenti popolamenti, grotte semioscure o GSO e grotte oscure o GO); aspetti ecologici (parametri ambientali e struttura dei popolamenti, luce, idrodinamismo, confinamento idrologico, deplezione trofica). Caratteri culturali e scientifici: fascino, mistero e mito; affinità e parallelismi tra grotte sottomarine e ambienti profondi.

Principi e metodi della restituzione cartografica del paesaggio marino. Scala di rilevamento e scala di restituzione. Criteri di scelta della scala e relative implicazioni. Cartiglio e legenda. Tipologia delle legende: aspetti concettuali e pratici. Unità di popolamento (habitat). Specie significative (caratteristiche di biocenosi; indicatrici; altre); specie protette. Dinamica. Carte bionomiche e carte territoriali. Concetti di mesotipologia, biotipologia ed ecotipologia. Caratteri dell’ambiente marino: carta morfobatimetrica e sedimentologica, carta delle biocenosi, carta delle emergenze naturali. Valutazione dell’ambiente marino: carta del degrado e del rischio dell’ambiente marino, carta della vulnerabilità dell’ambiente marino, carta della qualità dell’ambiente marino, carta della suscettività d’uso dell’ambiente marino.
Sistemi Informativi Geografici e loro uso per l'analisi e la gestione del paesaggio marino. GIS (Geographical Information System). Basi di dati (database). Metadati. Carte vettoriali e carte raster. Pixel. Vettorializzazione. Elementi grafici (punti, linee, poligoni) e attributi. Livelli (layers); procedure di overlay. Analisi topologica.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Non è prevista l'adozione di un testo di riferimento. A disposizione (scaricabili da Aulaweb) copia delle presentazioni usate durante le lezioni, materiale didattico e articoli scientifici per approfondimenti. Il materiale didattico è quindi costituito dagli appunti personali e dal materiale disponibile su Aulaweb. Come testo di consultazione, per integrare i contenuti delle lezioni, viene consigliato il seguente:

O. Musard, L. Le Dû-Blayo, P. Francour, J.P. Beurier, E. Feunteun, L. Talassinos. Underwater Seascapes. From Geographical to Ecological Perspectives. Springer International Publishing, 291 pp. ISBN 978-3-319-03439-3

DOCENTI E COMMISSIONI

Ricevimento: Gli studenti sono ricevuti su appuntamento, concordati direttamente con l'insegnante per telefono (0103538065), via email (monica.montefalcone@unige.it) o via Aulaweb.

LEZIONI

Modalità didattiche

L’insegnamento si compone di lezioni frontali e di esercitazioni.

Le lezioni frontali in aula sono erogate mediante presentazioni multimediali. Non essendo prevista l'adozione di un testo di riferimento, la frequenza a lezione è fortemente consigliata. Lo studente potrà avvalersi del materiale messo a disposizione su Aulaweb.

Essendo previste regolarmente, con cadenza periodica, esercitazioni svolte in classe per l’applicazione delle conoscenze acquisite, la frequenza a lezioni ed esercitazioni è fortemente consigliata. Le esercitazioni costituiscono anche un test di autovalutazione. Le esercitazioni previste sono:

  1. Lettura e posizionamento su una carta nautica
  2. Transetto Aurora: topografia/geologia
  3. Costruzione poligonale
  4. Transetto Posidonia
  5. Densità Posidonia
  6. Fenologia e epifitismo Posidonia
  7. Habitat suitability in lagune
  8. Confinamento Magra
  9. Transetto Aurora: bionomia
  10. Confinamento in grotte

INIZIO LEZIONI

Le lezioni del primo semestre avranno inizio a partire dal 30 Settembre 2019 ed avranno termine entro il 17 Gennaio 2020, le lezioni del secondo semestre avranno inizio a partire dal 17 Febbraio 2020 e avranno termine entro il 12 Giugno 2020.

Consultare orario dettagliato al seguente link: https://easyacademy.unige.it/portalestudenti/

ESAMI

Modalità d'esame

L'esame consiste in una prova orale.

L'esame inizierà con l'esposizione di un argomento a scelta dello studente (tra gli argomenti trattatti a lezione o con l'esposizione di un articolo scientifico fornito nel materiale per approfondimento), e proseguirà con ulteriori 2/3 domande poste dal docente su argomenti trattati durante l'insegnamento.

Saranno disponibili 2 appelli nella sessione invernale (gennaio-febbraio) e 5 appelli nella sessione estiva (giugno, luglio, settembre).

Modalità di accertamento

I dettagli sulle modalità di preparazione per l’esame e sul grado di approfondimento richiesto per ogni argomento saranno forniti all’inizio del corso e ribaditi durante le lezioni. L’esame orale verterà principalmente sugli argomenti trattati durante le lezioni frontali e avrà lo scopo di valutare il raggiungimento del livello adeguato di conoscenze. Sarà anche valutata la capacità di esporre gli argomenti in modo chiaro e con una terminologia corretta. L'esame orale parte dalla relazione critica su un articolo scientifico (tra quelli forniti e disponibili su Aulaweb) per valutare la capacità di comprensione di un testo scientifico trattante argomenti di ecologia del paesaggio marino e di elaborare informazioni paesaggistiche sulla base della conoscenza dei fondamenti della materia, della propensione al collegamento tra i vari argomenti, e della padronanza degli aspetti applicativi. Sarà inoltre positivamente valutata la completezza e la correttezza degli esercizi proposti a lezione a chi li avrà svolti e li porterà da visionare in sede di esame.

Durante il corso saranno inoltre proposti, periodicamente, numero 8 questionari scritti FACOLTATIVI, con domande a risposta multipla, comprendente parte degli argomenti trattati a lezione. I questionari saranno anche utili per un'autovalutazione della comprensione di tutti gli argomenti trattati a lezione. Le prove scritte saranno valutate in trentesimi. Essendo facoltativi, ogni studente potrà decidere se sostenerli tutti e 8 oppure sostenerne in numero parziale. Lo studente potrà inoltre decidere se tenere tutti i voti dei questionari, che faranno quindi media con il voto della prova orale, oppure se non considerare una o più votazioni dei questionari (i cui voti non saranno quindi tenuti in considerazione nella media finale) e sostenere soltanto la prova orale completa. Nel caso in cui lo studente avesse sostenuto i questionari scritti, la prova orale sarà ridotta e mirata esclusivamente alla verifica di eventuali criticità emerse dai questionari.

ALTRE INFORMAZIONI

La frequenza regolare a lezione è fortemente raccomandata poiché non è adottato per questo corso un testo di riferimento. A lezione, inoltre, saranno periodicamente svolte esercitazioni pratiche e verifiche con questionari scritti (FACOLTATIVI).