ECOLOGIA DEL PAESAGGIO MARINO

ECOLOGIA DEL PAESAGGIO MARINO

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iten
Codice
65648
ANNO ACCADEMICO
2021/2022
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

L’insegnamento ha l’obiettivo di definire gli ambiti dell’ecologia del paesaggio e di spiegare i processi ecologici e l’organizzazione spaziale. 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. 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 gli indici paesaggistici e la loro importanza nell’ambito dei monitoraggi ambientali e della valutazione dello stato degli habitat marini costieri. 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.

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 svolte in classe.

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. Per il primo semestre, le lezioni saranno effettuate possibilmente in presenza, garantendo anche la fruizione delle lezioni a distanza, mediante videoregistrazione, sincrona o asincrona, nel caso fosse necessario. Tutte le attività in presenza saranno effettuate nel rispetto dei limiti di capienza delle aule/laboratori e del distanziamento, previsti dalla normativa vigente a seguito dell'emergenza COVID19.

Essendo previste, 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:

Esercizio 1: Connettività del fiume Magra

Esercizio 2: Costruzione di una poligonale

Esercizio 3: Transetto Aurora topografia

Esercizio 4: Habitat suitability in lagune

Esercizio 5: Densità Posidonia

Esercizio 6: Fenologia e epifitismo Posidonia

Esercizio 7: Transetto Aurora bionomia

Si rimanda all'istanza AulaWeb specifica dell'insegnamento per eventuali aggiornamenti a causa di variazioni della situazione sanitaria ed epidemiologica.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma dell'insegnamento prevede:

Introduzione: definizioni e ambiti dell’ecologia del paesaggio. Critica al modello di crescita delle popolazioni. Eterogeneità ambientale e funzionamento degli ecosistemi (principio dell’incompatibilità dei processi necessari). Differenze con l’ecologia sperimentale. Il concetto di paesaggio. Differenze tra ambiti disciplinari (geomorfologia, botanica, architettura, ecologia, ecc.). Nascita del concetto di paesaggio. Cenni storici. Il paesaggio secondo la comunità europea. Cenni sulle normative comunitarie e nazionali. Importanza dell’idea di percezione e la seascape ecology. L’approccio di paesaggio alle problematiche ambientali. Nozione di territorio. 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.

Principi e metodi dell’ecologia del paesaggio. Il paesaggio come sistema di ecosistemi. Complessità del mosaico ambientale, aspetti gerarchici e spaziali, strutture, processi, cambiamenti. Configurazione dello spazio. Scala e eterogeneità ambientale. Componenti della scala: estensione e risoluzione. Tipologia degli elementi del mosaico territoriale. Chiazze (patch), matrici, corridoi. Descrizione, geometria e misura delle chiazze. Teoria dei frattali e sue applicazioni in ecologia del paesaggio. Aree centrali e bordi, effetto margine. Ecotoni ed ecoclini. Eterogeneità, frammentazione, omogeneizzazione. Disturbo e frammentazione. Indici paesaggistici. Metapopolazione e relativi modelli, dinamiche source and sink. Metacomunità e relativi modelli: neutrale; patch dynamics; species sorting; effetto massa. Connessione e connettività. Rapporti tra ecosistemi: diluizione, transizione scalare, contatti marginali. Richiami di supply side ecology. Criteri spazialmente espliciti. Distanze genetiche, distanze ecologiche e distanze geografiche. Modelli di dispersione: modelli di circolazione vs life-traits. Semivariogrammi e autocorrelogrammi.

Cartografia del paesaggio marino. Paesaggio e cartografia ambientale. Principi e scopi della cartografia bionomica. Cenni storici. Tradizione in Mediterraneo: la scuola francese. Stato attuale delle conoscenze e delle realizzazioni. Significato e uso della cartografia diacronica; carte delle concordanze e delle discordanze.

Richiami di cartografia di base: proiezioni, ellissoide e sistemi di riferimento, 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 e posizionamento del rilevamento cartografico tematico marino. Disegno di campionamento: copertura areale completa, strisciate e transetti, rilevamenti puntiformi; disposizione uniforme, casuale, stratificata. Posizionamento: sistema satellitare GPS (Global Positioning System), GPS differenziale, bussola, teodolite e geodimetro, cenni sui sistemi radio distanziometrici, posizionamento subacqueo.

Telerilevamento (remote sensing). Tecniche satellitari (Landsat, SPOT, Ikonos, satelliti di nuova generazione). Foto aerea: applicazioni e limitazioni. Sensori aviotrasportati (Lidar, CASI). Droni (UAV: Unmanned Aerial Vehicle). Metodi ecografici: applicazioni e limitazioni. Ecoscandaglio. Eco primaria e eco secondaria. Il sistema integrato RoxAnn. Sonar a scansione laterale (side scan sonar). Multibeam. DEM (Digital Elevation Model). Backscatter. Concetto di regione/facies acustica. Cenni sui veicoli subacquei autonomi (AUV: Autonomous Underwater Vehicle).

Verità mare. Campionamenti puntiformi, applicabilità agli scopi cartografici. Sistemi video controllati a distanza. Telecamere trainate e veicoli filoguidati (ROV: Remotely Operated Vehicle). Immersione subacquea autonoma per verità mare. Rilevamenti subacquei a fini cartografici. Transetti ortogonali (massima varianza) e transetti paralleli (minima varianza). Rilevamenti speditivi e strumentali. Scooter subacquei. Rilevamenti topografici, morfologici e bionomici. Restituzione del profilo di un transetto. Poligonali (di base e derivate). Campionamenti puntiformi e tecniche di interpolazione: metodi empirici, metodi probabilistici, metodi deterministici. Geostatistica: kriging, legge di Tobler, teoria delle variabili regionalizzate, TSA (Trend Surface Analysis). Rilevamenti integrati e tecniche emergenti. Standard attuale dei rilevamenti. Integrazione tra metodi diversi. Acquisizione e trattamento dei dati per produrre una carta. Tecniche emergenti. Rilevamento tridimensionale e fotogrammetria. Structure from Motion.

GIS (Geographical Information System) e suo uso per l’analisi e la gestione del paesaggio marino. Elementi grafici (punti, linee, poligoni) e attributi. Basi di dati (database). Analisi topologica. Carte vettoriali e carte raster. Pixel. Georeferenziazione. Funzioni standard del GIS. Livelli (layers) e procedure di overlay. Vettorializzazione. Scala nominale e cartografia digitale. Metadati. Cenni sui modelli di adeguatezza dell’habitat (habitat suitability modelling). Modelli predittivi di distribuzione di habitat e specie. Modello ENFA e concetto di marginalità e specializzazione.

Semiotica e diagnostica del paesaggio marino. Identificare e qualificare i paesaggi marini. Approccio bionomico. Concetto di biocenosi. 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/MAP-RAC/SPA (Regional Activity Centre for Specially Protected Areas), e EuNIS (European Nature Information System). Definizione di habitat e habitat di riferimento. Direttive comunitarie: Habitat (1992); Water Framework (2000); Marine Strategy Framework (2008). I Quaderni Habitat del Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare e altre pubblicazioni di riferimento. Ecosystem-based management. Concetti di Good Environmental Status (GES) e di seafloor integrity. Approccio all’habitat, con particolare riferimento agli habitat di interesse conservazionistico della Unione Europea. Reef biogenici: coralligeno, scogliere di Sabellaria, banchi di Cladocora. Indicatori diagnostici (compliance e early warning).

Indicatori e indici. 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). Indici composti, definizione delle condizioni di riferimento: aree incontaminate (o aree protette), dati storici, modelli. Modalità di aggregazione. Concetto di Ecological Quality Ratio (EQR). 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 dalla normativa italiana.

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 horohalinicum a Artenminimum. 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. Classificazione bioclimatica delle lagune italiane: lagune subatlantiche e lagune eumediterranee (mesomediterranee e xeromediterranee).

Praterie di posidonia. Richiami sull’importanza delle fanerogame marine e specie presenti in Mediterraneo. Dinamiche attuali e cause di regressione. Stato delle praterie di fanerogame in Liguria. Interventi di riforestazione. Livelli di studio: pianta, prateria, comunità associata, paesaggio. Fenologia: misure biometriche, e indici derivati. Cenni sulla valutazione delle fioriture. Cenni su lepidocronologia e scalzamento. Morfologia delle praterie. Tipi di limite: sfumato, netto, eroso; limiti normali e limiti regressivi. Copertura, densità. Stadio della prateria, assoluto o in funzione della profondità. Indice fogliare o LAI (Leaf Area Index). Coefficiente A, indice di pascolo (grazing), indice di epifitismo. Comunità associate. Principali brucatori ed epifiti. Concetti di conservazione, frammentazione, sostituzione e cambiamento di fase (phase shift) e relativi indici paesaggistici sintetici.

Scogliere. Definizione e 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. Modello idrodinamico di Riedl. Andamento di luce, idrodinamismo e temperatura. Popolamenti algali fotofili, emifotofili, antisciafili e sciafili. Animali zoocianellati e zooxantellati. Facies di sovrappascolo. Circalitorale: precoralligeno e coralligeno. Biocostruttori e biodistruttori. Importanza dei filtratori. Diverso significato ambientale di strato basale, intermedio ed elevato. Coralligeno profondo. Elementi di diagnostica ambientale e specie indicatrici.

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.

Analisi del paesaggio marino. 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. 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.

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: Il ricevimento degli studenti avviene per appuntamento, concordato direttamente con il docente telefonicamente (0103538065), per mail (monica.montefalcone@unige.it) o via Aulaweb.

LEZIONI

Modalità didattiche

L’insegnamento si compone di lezioni frontali e di esercitazioni svolte in classe.

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. Per il primo semestre, le lezioni saranno effettuate possibilmente in presenza, garantendo anche la fruizione delle lezioni a distanza, mediante videoregistrazione, sincrona o asincrona, nel caso fosse necessario. Tutte le attività in presenza saranno effettuate nel rispetto dei limiti di capienza delle aule/laboratori e del distanziamento, previsti dalla normativa vigente a seguito dell'emergenza COVID19.

Essendo previste, 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:

Esercizio 1: Connettività del fiume Magra

Esercizio 2: Costruzione di una poligonale

Esercizio 3: Transetto Aurora topografia

Esercizio 4: Habitat suitability in lagune

Esercizio 5: Densità Posidonia

Esercizio 6: Fenologia e epifitismo Posidonia

Esercizio 7: Transetto Aurora bionomia

Si rimanda all'istanza AulaWeb specifica dell'insegnamento per eventuali aggiornamenti a causa di variazioni della situazione sanitaria ed epidemiologica.

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.

ESAMI

Modalità d'esame

L'esame consiste in una prova orale.

L'esame inizierà con l'esposizione di un articolo scientifico fornito nel materiale per approfondimento (possibilmente esposto con una breve presentazione digitale, e.g. formato power point o simili), 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).

Si rimanda all'istanza AulaWeb specifica dell'insegnamento per eventuali aggiornamenti a causa di variazioni della situazione sanitaria ed epidemiologica.

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 di un articolo scientifico (tra quelli forniti dal docente e disponibili su Aulaweb), eventualmente presentato sottoforma di presentazione in power point, 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.

ALTRE INFORMAZIONI

La frequenza regolare a lezione è fortemente raccomandata poiché non è adottato per questo insegnamento un testo di riferimento. A lezione, inoltre, saranno periodicamente svolte esercitazioni pratiche e test di autovalutazione.