Obiettivi formativi
Il corso è offerto a studenti del 2^ anno della Laurea Magistrale che sono in grado di affrontare in modo maturo e responsabile la valutazione e la gestione ambientale di problemi complessi che hanno implicazioni rilevanti per la società umana e per le attività antropiche. Sono proposti quattro obiettivi formativi principali.
1) Analizzare il grande quadro delle implicazioni dei processi ecologici per l'umanità, avendo come riferimento il Millenium Ecosystem Assessment e progetti come TEEB, IPBES, CICES, e PEER. In questo contesto sono illustrati i principali servizi dell'ecosistema, lo stato di conservazione e di degrado degli ecosistemi e le possibilità di ripristino degli ecosistemi degradati. In particolare sono considerati ambienti acquatici e zone umide.
2) Studiare una serie di processi biogeochimici che sono alla base di importanti servizi dell'ecosistema, enfatizzandone gli aspetti quantitativi.
3) Verificare alla scala locale/regionale la rilevanza di alcuni di questi processi e di alcuni dei servizi ecosistemici correlati.
4) Analizzare gli orientamenti generali della restoration ecology finalizzati al ripristino degli ecosistemi degradati. Le applicazioni sono proposte mediante l'analisi di casi di studio a livello locale/regionale.
Gli obiettivi 1 e 2 sono finalizzati al completamento delle conoscenze di base e all'acquisizione di nuove conoscenze e competenze nei settori dell'ecologia degli ecosistemi.
Gli obiettivi 3 e 4 sono finalizzati all'applicazione delle conoscenze acquisite in un contesto professionale, nell'ambito del quale sia richiesta la capacità di identificare e analizzare i problemi, sapendo proporre possibili soluzioni. Contestualmente, con attività didattiche dedicate, lo studente sviluppa la capacità di comunicazione, giudizio e autoapprendimento.
Prerequisiti
conoscenze di base acquisite nella laurea triennale
Contenuti dell'insegnamento
L'insegnamento è articolato in tre parti.
Parte 1A. Riepilogo dei principali concetti su struttura e processi dell’ecosistema rilevanti per la gestione ambientale. L’attività serve ad allineare ed armonizzare le conoscenze di partenza in una classe di studenti provenienti da lauree triennali ed esperienze formative diverse.
Parte 1B. Presentazione dei servizi dell’ecosistema e delle infrastrutture verdi e blu come sistemi che ne garantiscono la disponibilità. Gli aspetti ecologici sono integrati con quelli economici per valutare potenzialità e limiti dei servizi ecosistemici nella gestione ambientale.
Parte 2. Gestire, riparare e ricostruire gli ecosistemi. Sono presentati i concetti fondamentali e i metodi della restoration ecology come modalità di gestione del disturbo antropico, delle risposte dell’ecosistema e della riparazione dei danni..
Questa parte del corso è organizzata per casi di studio trattati in collaborazione con specialisti, enti e aziende del settore.
Programma esteso
PARTE 1. ECOSISTEMA, SERVIZI ECOSISTEMICI E SOLUZIONI BASATE SULLA NATURA
PARTE 1-A. ECOSISTEMA, SERVIZI ECOSISTEMICI
NASCITA DEL PROBLEMA AMBIENTALE ED EVOLUZIONE DELL’ECOLOGIA E DELLE SUE APPLICAZIONI.
ECOSISTEMA. Breve riepilogo sulle attuali conoscenze su struttura e processi dell’ecosistema. Relazioni tra ecosistemi e biodiversità. L’ecosistema come unità di base nella gestione ambientale.
BENI E SERVIZI DELL’ECOSISTEMA. Gli ecosistemi costituiscono un capitale (capitale naturale) e forniscono servizi e benefici per l’umanità. Cosa sono i servizi dell’ecosistema: struttura e schema operativo, classificazione ed esempi. I grandi progetti internazionali (es. MEA, PEER, TEEB). Introduzione alla valutazione economica dei servizi ecosistemici. Pagamento dei servizi ecosistemici
PRINCIPALI CICLI BIOGEOCHIMICI (C, N, P) CON APPROFONDIMENTO DEGLI ASPETTI APPLICATIVI LEGATI AI SERVIZI ECOSISTEMICI.
SERVIZI ASSOCIATI AL CICLO DEL CARBONIO - Carbon sink e regolazione del clima. Esempi. Il bosco planiziale. Metodologie per la misura dello stock di carbonio nei vegetali e nel suolo. Il canneto come zona umida modello: bilancio di CO2 e CH4 e valutazione del servizoi di regolazione del clima.
SERVIZI ASSOCIATI AL CICLO DELL’AZOTO - Processi, funzioni e servizi di regolazione del ciclo: azoto-fissazione, nitrificazione e denitrificazione. Azoto, agricoltura e allevamento animale. Inquinamento da nitrati: cause, effetti e possibili rimedi. Direttiva nitrati. La rimozione del nitrato nei sistemi di depurazione convenzionali e in sistemi alternativi basati su soluzioni naturali: zone umide, canali e laghi di cava.
SERVIZI ASSOCIATI AL CICLO DEL FOSFORO - Il fosforo come fattore limitante. Principali fattori di controllo geochimici: metalli, carbonati e argille. Fosforo e eutrofizzazione delle acque. Prevenzione e rimedi. Il successo delle norme per la riduzione del P nei detersivi.
PARTE 1.B. - INFRASTRUTTURE VERDI E BLU E SOLUZIONI BASATE SULLA NATURA
Ecosistemi come “infrastrutture naturali” verdi(terrestri) e acquatiche (blu). Definizioni e documenti di riferimento; esempio: infrastrutture verdi e blu per l’Europa. Le infrastrutture naturali come componenti fondamentali per la conservazione del capitale naturale e dei servizi ecosistemici, e dei benefici per la società umana.
Esempi. Zone umide di acque interne. Mangrovie. Praterie di fanerogame marine. Estuari e foci fluviali. Margini fluviali e interfacce terra-acqua
PARTE 2. GESTIRE, RIPARARE E RICOSTRUIRE GLI ECOSISTEMI PER MANTENERE E MIGLIORARE I SERVIZI CHE OFFRONO
Considerazioni di carattere generale e prospettive di sviluppo della restoration ecology. Condizioni di riferimento. Approccio ecologico analitico e integrativo. Gestione adattativa degli interventi. Evoluzione dell'ecosistema e scale temporali degli interventi e della gestione: perturbazioni, resilienza e regime shift. Iniziative a livello internazionale: United Nation decade on ecological restoration (2021-2030); strategia europea per la biodiversità 2030.
CASI DI STUDIO. Lo studio della riparazione e della ricostruzione degli ecosistemi è proposto attraverso alcuni casi di studio riferibili all’esperienza di ricerca e a collaborazioni del docente e a progetti e applicazioni che sono stati avviati nel territorio regionale.
SUOLO: APPLICAZIONE DI SOLUZIONI BASATE SULLA NATURA PER UN USO SOSTENIBILE
Il sistema agro-zootecnico tradizionale: valore del letame e delle deiezioni animali, rotazione delle colture e consumi idrici. Gestione corrente dei suoli: direttive europee e limiti normativi, mitigazione e soluzioni basate sulla natura. La gestione ambientale nei piani disviluppo rurale: colture di appoggio e sovescio, gestione delle aree marginali, set aside, cover crops, greening, rinaturazione. Problemi aperti: letame e compost, emissione di metano dall’allevamento bovino; spandimento di digestati e fanghi di depurazione e corto circuito del ciclo idrologico.
CASO 2. Riqualificazione dei canali di bonifica: metodi, obiettivi e primi risultati.
I canali come sistemi per il trattamento del carico diffuso di azoto e fosforo e come supporto alla conservazione della biodiversità. L’attività è svolta in collaborazione con il Consorzio di Bonifica dell’Emilia Centrale (CBEC) ed è articolata in due attività
- lezione introduttiva sui servizi forniti dai canali e sull'importanza della loro riqualificazione con intervento di tecnici del consorzio.
- visita guidata ai cantieri di riqualificazione dei canali del CBEC a Carpi (MO) e Gualtieri (RE) con attività sul campo, guidata dai tecnici del CBEC.
CASO 3. Progettazione ambientale e riqualificazione delle cave in acqua: metodi, obiettivi e risultati.
L’attività è riferita ad un settore di ricerca in cui il docente è impegnato da circa 30 anni; è svolta in collaborazione con aziende del settore degli inerti e materiali da costruzione. L’attività consiste in una lezione introduttiva del docente, seguita da una visita in una serie di cave nella golena del Po in provincia di Piacenza e da un incontro con i tecnici del settore.
CASO 4. GESTIONE MULTI-OBIETTIVO DELLE CASSE DI ESPANSIONE
Attività svolta in collaborazione con l’Ente Parchi dell’Emilia Centrale. Visita guidata alla Riserva delle Casse di Espansione del Secchia e seminario sul posto da parte del direttore della riserva.
CASO 5. CONSERVAZIONE DEI FONTANILI NELLA BASSA PIANURA EMILIANA.
Attività svolta in collaborazione con l’Ente Parchi dell’Emilia Centrale. Lezione Introduttiva del docente e visita alla Riserva dei Fontanili di Corte Valle Re (Campegine) guidata dai tecnici del Parco
CASO 6. I servizi ecosistemici nei centri urbani: tetti e pareti verdi, community garden e food forest. Seminario e visita guidata alla Food Forest del quartiere Picasso a Parma, curati dalla dott.ssa Francesca Riolo (Fruttorti, Parma)
CASO 7. Progettazione di fasce tampone boscate multifunzionali. Seminario della Dott.ssa Elisa Soana (Università di Ferrara)
Bibliografia
Testo adottato:
Galassi, Ferrari, Viaroli, 2014. Introduzione all'Ecologia Applicata. Dalla teoria alla pratica della sostenibilità. CittàStudi Edizioni, Milano.
testi consigliati (disponbili presso la biblioteca di Bioscienze)
Palmer M. A., Zedler J.B., Falk D.A., 2016. Foundations of restoration ecology. 2nd edition. Society for Ecological restoration. Island Press, Washington DC, USA (disponibile nella Biblioteca di Bioscienze, UniPr)
Grunwald K., & Bastian O. (2015). Ecosystem servicies, Springer. Concept, methods and case studies, Springer.
all'inizio del corso il docente fornisce un elenco di testi e pagine web consultabili
Metodi didattici
L’organizzazione della didattica consta di tre modalità con diversi livelli di partecipazione degli studenti.
Modalità 1 (40% delle ore). Lezioni frontali del docente nelle quali sono presentati i temi generali ed enucleati e discussi i problemi ambientali rilevanti per i quali l’ecologia può presentare soluzioni.
Modalità 2 (40% delle ore). È guidata dal docente, ma con la partecipazioni di esperti e di enti che si occupano di riqualificazione ambientale. Sono trattati casi di studio rilevanti per le applicazioni ecologiche. Le attività frontali sono affiancate da escursioni didattiche e visite guidate in ambienti in cui sono stati attuati o sono in corso interventi di restoration ecology. Le escursioni sono la parte preponderante di questa attività.
Modalità 3 (20% delle ore). Workshop degli studenti. Gli studenti identificano e scelgono uno degli argomenti generali trattati nel corso e lo sviluppano in un workshop da loro organizzato e gestito. Gli studenti sono tenuti a presentare un abstract dell’intervento, redatto secondo norme prestabilite, che viene valutato e approvato dal docente. Gli abstract e il programma del workshop sono raccolti in un abstract book distribuito agli studenti. Il programma è articolato in sessioni, ognuna delle quali è composta da 5 interventi da 10 minuti ciascuno, seguiti da 10 minuti di discussione. Le sessioni sono intervallate da pause. Gli studenti assumono la gestione del workshop e, a coppie, coordinano le sessioni e preparano un breve report. Ciascuno di essi è tenuto a presentare l’argomento scelto con power point o programmi similari in 10 minuti con 10 diapositive; nell'arco di tutto il workshop, ogni studente è inoltre tenuto a porre almeno 10 domande ai colleghi.
La modalità con cui si svolgeranno le attività didattiche dipenderà comunque dall'evoluzione della situazione sanitaria. Nell’ipotesi migliore il corso sarà organizzato secondo lo schema sopra-esposto. Nel caso in cui non fosse possibile effettuare lezioni in presenza saranno effettuate lezioni a distanza realizzate in modalità sincrona (via Teams) con registrazione della lezione e rilascio dell'url agli studenti. Analogamente, il workshop sarà organizzato usando la piattaforma Teams.
Le visite guidate e le escursioni didattiche saranno invece mantenute, trattandosi di attività svolte nell'ambiente, dove è possibile garantire le condizioni di sicurezza in vigore.
Durante le lezioni in modalità sincrona (in aula o on line), si alterneranno momenti prevalentemente frontali a momenti interattivi con gli studenti.
Modalità verifica apprendimento
Si assume che alla fine del corso lo studente abbia acquisito conoscenze e competenze che gli consentono di analizzare, in modo critico, i benefici prodotti dagli ecosistemi. Si ritiene inoltre che possa essere in grado di distinguere tra processi naturali e processi alterati, sappia identificare le cause delle alterazioni e individuare le componenti critiche, e sia capace di proporre possibili soluzioni.
La preparazione è valutata con due prove, aventi uguale peso: il workshop (50%) e l’esame finale (50%).
Il voto finale è in trentesimi; il voto minimo è 18, quello massimo 30, le prove eccellenti sono valutate con la lode.
Il giudizio del workshop per il 50% è dovuto al contenuto (conoscenza e capacità di applicare la conoscenza), per il 25% alla qualità della presentazione (comunicazione) e per il 25% alla discussione (capacità di giudizio).
Per l’esame finale, gli studenti scelgono un argomento che presentano e discutono di fronte alla commissione con modalità liberamente scelta. L'esame deve trattare in modo specifico gli strumenti ecologici per la soluzione dei problemi ambientali e la valorizzazione dei servizi ecosistemici. Il voto di questa prova è attribuito per il 50% al contenuto (capacità di applicare la conoscenza e possesso di competenze tecniche), e per il 50% alla discussione (capacità di comunicazione e giudizio).
Nel caso in cui ci fossero restrizioni sanitarie, workshop ed esami potranno essere svolti a distanza con la piattaforma Teams.
Altre informazioni
Nessuna
