MODELLISTICA AMBIENTALE

Crediti: 
6
Settore scientifico disciplinare: 
ECOLOGIA (BIO/07)
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

Anche l’ecologia comincia ad avere un ruolo notevole nella soluzione di alcuni problemi della società moderna. Sapere quali sono i meccanismi di funzionamento di un ecosistema non ha più un solo valore conoscitivo di pura soddisfazione intellettuale, ma consente di predire quali saranno gli effetti sugli ecosistemi di svariati interventi umani. Questo fatto è particolarmente importante in quanto permette di gestire tali interventi razionalmente, in qualche caso anche impedendoli. Questo ruolo dell’ecologia si fa sempre più pressante, poiché la scala dello sfruttamento umano dell’ambiente naturale si va ingrandendo sempre più. Diverse catastrofi ecologiche, nel senso di collassi di importanti ecosistemi, si sono già verificate e hanno portato a conseguenze enormi, anche di tipo economico.
In questo corso ci proponiamo di analizzare il problema dello sfruttamento razionale delle risorse rinnovabili, valutando le potenziali conseguenze dell’intervento umano e del disturbo antropico sull’ambiente. Dal punto di vista metodologico si utilizzerà sistematicamente un approccio matematico-quantitativo incentrato sulla dinamica delle popolazioni, dal momento che le risorse rinnovabili, proprio perché tali, sono caratterizzate dall’avere una specifica dinamica temporale e distribuzione spaziale. Del resto, i meccanismi di retroazione e compensazione che contraddistinguono molti sistemi biologici sono talmente complessi che le possibili conseguenze del disturbo antropico sugli ecosistemi possono essere meglio comprese (almeno in alcuni casi) attraverso una rigorosa trattazione modellistico-matematica.
La parte introduttiva del corso riguarda i principi di dinamica delle popolazioni ed elementi di demografia animale. La parte centrale affronterà il problema dello sfruttamento razionale delle risorse rinnovabili e dello sviluppo di modelli bioeconomici e gestionali. L’ultima parte del corso verrà riservata alla trattazione di argomenti monografici relativi a problemi ecologici di tipo globale, al controllo biologico e parassitismo e/o ad altri argomenti intorno ai quali emergerà uno specifico interesse durante lo svolgimento del corso

Prerequisiti

nessun requisito formale ma è opportuno avere un minimo di conoscenze di matematica e algebra

Contenuti dell'insegnamento

Dinamica di popolazioni e gestione delle Risorse Naturali

Programma esteso

Introduzione all’ecologia delle popolazioni e alla gestione delle risorse naturali Scopi e ambiti dell’ecologia e rapporti con le altre scienze. Importanza dell’approccio ecologico ai problemi dell’ambiente. Esempi di successi e fallimenti dell’intervento umano sul territorio.

Principi di dinamica delle popolazioni
Crescita malthusiana. Parametri di popolazione significativi e loro stima. Tabelle di natalità e mortalità. Tasso istantaneo di crescita. Distribuzione stabile d’età.
Elementi di demografia umana. Esplosione demografica: cause, conseguenze, politiche di controllo demografico.
Fattori limitanti la crescita di una popolazione. Autoregolazione di una popolazione. Competizione intraspecifica. Crescita logistica. Altri modelli di crescita con dipendenza da densità. Il caos deterministico.

Interazioni fra specie
Predazione. Equazione di Lotka-Volterra. Risposta funzionale del predatore. Semplici modelli di competizione interspecifica. Esclusione competitiva. Competizione per interferenza.

Introduzione alla gestione delle risorse rinnovabili
Lo stato della pesca e della caccia in Italia e nel mondo. Il problema del by-catch.
Esempi di sovrasfruttamento in ambiente marino e in ambiente terrestre. Definizione e misura dello sforzo di rimozione. Caratteristiche delle risorse naturali soggette a prelievo: rinnovabilità ed accesso libero.

Strumenti tecnici e/o amministrativi per la regolamentazione della caccia e della pesca
Metodi non esclusivi: quote totali, restrizione alla cattura (specie, taglia, sesso…), controllo della tecnologia e degli strumenti di rimozione, restrizione al tempo e al lungo del prelievo

Metodi esclusivi: concessione di licenze, quote allocate, strumenti finanziari (tasse e sussidi), fermo biologico. Alcuni obiettivi nello sfruttamento delle risorse rinnovabili: massimizzazione della quantità di biomassa rimossa nel lungo periodo; massimizzazione del profitto mantenibile; minimizzazione del rischio di estinzione.
Sfruttamento delle risorse con struttura di taglia e d’età: il caso del bosco
Sfruttamento di risorse a reclutamento costante
Il controllo adattativo
Analisi del rischio di estinzione

Altri temi di interesse per l’ecologia applicata
Flussi di energia e biomassa negli ecosistemi: aspetti applicativi. Produzione primaria e secondaria, reti alimentari, livelli trofici, efficienza ecologica.
Eutrofizzazione e gestione della qualità delle acque.
Rassegna e analisi delle cuase di perdite di biodiversità: distruzione e frammentazione degli habitat, invasione di specie esotiche, inquinamento, cambiamenti climatici, buco dell’ozono.
Controllo degli agenti infestanti

Bibliografia

Libro di testo principale per le esercitazioni: R. Casagrandi, G. De Leo e M. Gatto. Centouno problemi di ecologia. Con CD-ROM. McGraw Hill. 2002
Libri di testo di riferimento per la parte di teoria ecologica: M. Gatto: Introduzione all’Ecologia delle Popolazioni. Clup, Milano 1985.
N.J.Gotelli: A Primer of Ecology . Sunderlandnt Sinauer 1998

Metodi didattici

In questo corso lo studente apprenderà come da una descrizione verbale di un problema di interazione fra uomo e ambiente si può giungere ad una formulazione matematica che permette di valutare qualitativamente e quantitativamente l’effetto di lungo periodo di alcuni interventi di gestione delle risorse naturali, di esaminare la dinamica dei transitori, e di analizzare diversi scenari rispondendo a domande del tipo “what if” ovvero, “cosa succede se…”. Nelle esercitazioni si affronteranno una serie di casi di studio specifici.

Modalità verifica apprendimento

Esercitazioni svolte in classe, un paio di compitini, pre-appello e appelli scritto