Obiettivi formativi
Alla fine del corso gli studenti saranno in grado di comprendere come l’attuale distribuzione delle specie e delle comunità vegetali derivi da cause storiche concernenti differenze del popolamento vegetale e dalla presenza attuale di gradienti dei principali fattori ambientali.
Comprendendo i principi che controllano la distribuzione naturale degli organismi vegetali, gli studenti acquisiranno inoltre la capacità di leggere ed interpretare il paesaggio vegetale e avranno acquisito le basi conoscitive per gestire il patrimonio vegetale, anche nell'ottica delle dinamiche indotte dal cambiamento climatico e dalle attività antropiche.
Contenuti dell'insegnamento
Studio delle relazioni tra i vegetali e l’ambiente. Lo studio estensivo di queste relazioni al livello di individuo, di popolazione, di fitocenosi è compito della corologia, la parte della geobotanica che studia la distribuzione geografica dei vegetali e ne ricerca le cause sia a livello individualistico o popolazionistico (autocorologia), che a livello di fitocenosi (sincorologia). L’indagine intensiva si concentra sulle relazioni tra pianta e ambiente, indagate a livello stazionale, cioè in corrispondenza del sito di insediamento della pianta o di una popolazione di piante (autoecologia o ecofisiologia vegetale).
Programma esteso
Nella prima lezione varranno illustrati gli obiettivi del corso, il programma dettagliato, i metodi d’insegnamento e la modalità di verifica delle conoscenze.
Programma del corso:
- La geobotanica: definizione e articolazione della materia.
- La fitogeografia: fitocorologia e fitocenologia.
- I concetti di flora e vegetazione.
- Ecologia vegetale ed ecofisiologia
- Caso di studio: la distribuzione europea del faggio, della farnia e del pino silvestre.
- Il concetto di areale.
- Areale generale e territoriale, primario e secondario, attuale e pregresso.
- Rappresentazione degli areali.
- I caratteri degli areali: estensione, continuità, densità e localizzazione.
- Gli areali disgiunti: cause e conseguenze, tipologie di disgiunzione.
- Gli elementi corologici della flora italiana.
- Elementi atlantico e subatlantico.
- Elementi centro europeo e centro-sudeuropeo montano.
- Elementi mediterraneo e oromediterraneo.
- Elementi pontico e turaniano.
- Elementi eurasiatico ed eurosibirico.
- Elementi paleotemperato e cicumboreale.
- Elemento artico-alpino e cosmopolitico.
- L’elemento endemico.
- Caratteri dell’endemismo: estensione arealica, rango tassonomico ed età.
- Formazione dell’areale endemico: endemogenesi passiva ed attiva.
- Classificazione citotassonomica degli endemismi: paleo-, schizo-, patro- e apo-endemismo
- Tipi di endemismi: insulare, montano, desertico ed edafico.
- Endemismi della flora italiana.
- Metodi per la definizione dei corotipi.
- Gli spettri corologici.
- Significato geografico, storico ed ecologico degli elementi corologici.
- Il concetto di relittualità.
- Relittualità geografica: relitti terziari, glaciali, atlantici e xerotermici.
- L’eterotopia.
- La vicarianza geografica ed ecologica.
- La vicarianza vera e la pseudovicarianza.
- Modelli di dinamiche spazio-temporali degli areali.
- Il concetto di biodiversità.
- Differenza fra biomi e unità floristiche territoriali.
- Criteri per l’individuazione delle unità floristiche territoriali.
- I caratteri delle unità floristiche territoriali naturali.
- I fattori che influenzano la ricchezza floristica di un territorio.
- La classificazione della biosfera in regni, regioni, provincie e distretti floristici.
- I 7 regni floristici.
- Le regioni eurosiberiana e mediterranea.
- Modificazioni degli areali nel tempo: regressione ed estensione.
- Cause e fattori che influenzano le modificazioni degli areali.
- Le specie esotiche: naturalizzate, avventizie ed acclimatate.
- Le correnti migratorie.
- La paleobotanica.
- Le ere geologiche ed i periodi della paleobotanica.
- Il paleofitico ed il mesofitico.
- Il neofitico antico e recente.
- Il quaternario recente in Europa.
- L’ecologia vegetale.
- I concetti di optimum e di fattori limitanti.
- Principi dell’ecologia.
- Le risorse ed il disturbo.
- La limitazione: produzione di biomassa e persistenza delle specie.
- Il concetto di stress: ruolo distruttivo e costruttivo
- Schema teorico delle risposte delle piante allo stress.
- I tratti adattativi.
- La luce: caratteristiche della radiazione e fattori di controllo.
- La luce all’interno della vegetazione: equazione per la caduta della radiazione.
- Gli adattamenti delle piante alla luce: modulativi, modificativi ed evolutivi.
- Piante eliofile e sciafile.
- La radiazione solare e la radiazione fotosinteticamente attiva.
- Il bilancio radiativo a livello di foglia.
- Perdite di calore per evaporazione e convezione.
- Il microclima delle piante.
- Il ruolo delle piante nel bilancio energetico a livello ecosistemico.
- La fotosintesi: ruolo a livello globale.
- L’assorbimento di fotoni e i pigmenti fotosintetici.
- L’organicazione del biossido di carbonio: il ciclo di Calvin.
- La Rubisco: carbossilazione ed ossigenazione.
- Il processo fotosintetico nelle piante C3, C4 e CAM.
- Assimilazione di CO2: disponibilità e richiesta del gas.
- L’efficienza fotosintetica.
- La curva di saturazione della fotosintesi per la luce.
- I punti di compensazione e saturazione.
- Lo stress da radiazione.
- Strategie e meccanismi di protezione contro fotoinibizione e danni da radiazione.
- I concetti di temperatura e calore.
- Gli stress dovuti alle temperature estreme.
- La resistenza al freddo: tolleranza ed evitanza.
- I punti cardinali della temperatura: minimum, optimum e maximum.
- I danni e le cause di morte per temperature estreme.
- Il processo di acclimatazione alle basse temperature.
- Classificazione delle piante in base alla resistenza al caldo ed al freddo.
- Le temperature sulla superficie terrestre.
- Il vento: azioni dirette ed indirette.
- Azione meccanica del vento sulla vegetazione di montagna.
- Tratti adattativi per limitare gli effetti negativi del vento.
- Gli effetti positivi del vento.
- Il ruolo del vento nell’evapotraspirazione.
- Interazione fra vento e topografia negli ambienti alpini.
- Le piante e l’acqua.
- Contenuto idrico dei tessuti e fabbisogno idrico delle piante.
- Il bilancio fra assorbimento e perdita d’acqua.
- Le piante peciloidriche ed omoidriche.
- Le forme dell’acqua all’interno della pianta.
- Il potenziale idrico.
- I potenziali di turgore, osmotico, matriciale e di gravitazione.
- Il continuum suolo-pianta-atmosfera.
- Assorbimento, trasporto xilematico e traspirazione.
- Lo stress idrico: aridità ambientale e fisiologica.
- Stress idrico leggero o grave.
- La resistenza allo stress idrico: le piante xerofile.
- Strategie per la resistenza alla carenza d’acqua.
- Lo stress da eccesso d’acqua.
- Le caratteristiche dell’ambiente acquatico.
- Le piante acquatiche: le idrofite e le macrofite.
- Pleustofite, rizofite ed elofite.
- Il clima, o fitoclima.
- Macro-, meso- e micro-clima.
- I fattori e gli elementi climatici.
- I principali indici bioclimatici: Lang, Emberger, Rivas-Martinez, Mitrakos, Amman e Gams.
- I diagrammi climatici.
- Il suolo, la pedosfera e la rizosfera.
- La natura organica ed inorganica del suolo.
- Le caratteristiche ed il profilo verticale del suolo.
- Gli elementi nutritivi per le piante.
- Lo status nutritivo e sintomi da carenza di nutrienti.
- Risposte delle piante ad elementi dannosi o nocivi.
- Le diverse forme degli elementi nel suolo.
- La reazione del suolo: cause e conseguenze.
- Le preferenze delle piante per il pH: specie acidofile, neutrofile e basifile.
- Piante calcicole e calcifughe.
- Caratteristiche dei suoli carbonatici e silicatici.
- Lo stress da accumulo di sali e le alofite.
- La resistenza ai suoli salsi: alotolleranza e meccanismi di compensazione.
- I metalli pesanti e le metallofite.
- Meccanismi di resistenza ai metalli pesanti.
- La vegetazione delle ofioliti e la serpentinomorfosi.
- L’eutrofizzazione in ambienti artici ed alpini.
- Incremento delle deposizioni azotate e sensibilità delle piante.
- Il ruolo degli accumuli nevosi e della fusione della neve.
- L’effetto del riscaldamento climatico sulla disponibilità di nutrienti.
- Impatto del cambiamento climatico sulle piante di montagna.
- Evidenze dirette ed indirette dei cambiamenti del clima nelle aree montuose.
- Le risposte delle piante: persistenza, migrazione od estinzione.
- La strutture della biocenosi e della fitocenosi.
- Le forme biologiche e le forme di crescita.
- Il sistema di Raunkiaer: fanerofite, camefite, emicriptofite e criptofite.
- Le criptofite: terofite, geofite, elofite ed idrofite.
- Lo spettro biologico e le caratteristiche climatiche.
- La struttura della materia: biomassa, necromassa, fitomassa, lettiera e humus.
- Le funzioni, i processi ed i servizi ecosistemici.
Bibliografia
"Geobotanica" in Strasburger E. Trattato di Botanica, parte sistematica. Antonio Delfino Editore
Ubaldi D. Geobotanica e Fitosociologia. CLUEB.
Pignatti S. Ecologia vegetale. UTET.
Leuschner C & Ellenberg H. Vegetation Ecology of Central Europe. Springer.
Larcher W. Physiological Plant Ecology. Springer.
Metodi didattici
Lezioni in presenza, in cui saranno affrontate le tematiche del corso. Gli argomenti saranno esposti dal docente e discussi attraverso un'interazione attiva con gli studenti.
Le presentazioni utilizzate durante le lezioni verranno caricate settimanalmente sulla piattaforma Elly.
Modalità verifica apprendimento
Esame orale per verificare come le conoscenze acquisite durante il corso possono essere utilizzate dagli studenti per comprendere le basi concettuali della conservazione della biodiversità vegetale e le funzioni ecosistemiche regolate dalle attività delle piante. Per il superamento dell'esame è sufficiente che lo studente risponda positivamente a due domande su tre.
Altre informazioni
Collegamento alla pagina Elly del corso:
https://elly2023.scvsa.unipr.it/course/view.php?id=427
