Biodiversity, Conservation And Environmental Quality

Fare conoscere il Regno Fungi, la sua importanza ecologica, approfondire la conoscenza della micodiversità, per capire l'importanza della loro salvaguadia e informare, partendo dal passato e arrivando ai tempi nostri, cosa succede a livello europeo e mondiale.

I funghi formano un Regno megadiverso e giocano un ruolo cruciale nei vari ecosistema, ma nonostante questo in passato erano completamente esclusi dai programmi di salvaguardia. Faremo una breve introduzione alle loro caratteristiche e alla sistematica, alla grande diversità e ai vari ruoli nell’ecosistema per approfondire poi cosa succede a livello europeo e globale per la loro conservazione.

Conoscenze di base di sistematica, botanica e zoologia.

Lezioni frontali da parte del docente e se possibile seminari di ricercatori di altre università. Valutazione dello stato di minaccia di specie secondo i criteri dell'IUCN. Come prova in itinere eventuale presentazione individuale per approfondire un aspetto micologico a tema libero. Uscita in campagna per toccare con mano cosa significa micodiversità. Riconoscimento e determinazione del materiale raccolto e di campioni essiccati.

L'esame sarà composto da una parte scritta e una orale con domande sui principali contenuti del corso, per accertare la conoscenza acquisita e la capacità di fare collegamenti fra i vari argomenti trattati Valutazione della presentazione/ricerca - se c'è perchè non abbligatoria

Il Capitolo Funghi nei vostri libri di Botanica. Interessante anche il libro: Merlin Sheldrake, Entangled Life. Le lezioni verteranno anche su argomenti che potete ritrovare nel report https://stateoftheworldsfungi.org/2018/reports/SOTWFungi_2018_Full_Report.pdf. Sulla piattaforma di moodle saranno caricate le lezioni, eventuali pubblicazioni, link a siti attinenti.

L'obiettivo del corso e acquisire conoscenza sulla efficacia, sicurezza e tossicità di farmaci e xenobiotici, normative e leggi che ne regolano l'uso e il commercio.
The aim of the course is to acquire knowledge on the efficacy, safety and toxicology of drugs and xenobiotics, regulations and laws to allow their use and marketing.

Biodiversità come fonte di farmaci e presidi medici
Principi di farmacocinetica e farmacodinamica
Parametri (tra cui il genere) che influenzano la farmacocinetica e l'efficacia ed effetti avversi dei farmaci
Farmacologia sperimentale e sviluppo clinico dei farmaci
Sicurezza ed efficacia dei principi attivi
Esempi di farmaci e famiglie di farmaci derivanti dalla natura
Biodiversity as source of drugs and medical devices
Principles of pharmacokinetics and pharmacodynmics.
Parameters (among which gender) that influence pharmacokinetics and efficacy ad adverse effects of drugs
Experimental pharmacology and clinical development of drugs
Safety and efficacy of active principles
Examples of drugs and families of drugs coming from nature

Conoscenze di base di fisiologia cellulare e d'organo e di patologia.
Basic knowledge on cellular and system physiology and general pathology.

Lezioni frontali, seminari, video tutorial su specifici argomenti. Gli studenti verranno coinvolti nella preparazione e presentazione di journal club (come parte dell'esame).
Classes, seminars, video tutorial on specific topics. Students will be involved in the preparation and presentation of journal club (as part of the exam).

Presentazione orale di un farmaco o di una famiglia di farmaci dalla natura (30% del voto finale) ed esame orale (70 % del voto finale) sui contenuti del corso con l'obiettivo di conoscere il grado di acquisizione della terminologia e dei principi di farmacologia e sicurezza o tossicità delle sostanze estranee e farmaci.
Presentation on a drug or a family of drugs coming from nature (30% of final quote) and oral exam (70% of the final quote) on the course topics with the aim to understand the degree of comprehension of the vocabulary and principles of pharmacology and safety or toxicity of xenobiotics/drugs.

-Katzung & Trevor's Basic and Clinical Pharmacology, Lange ed
-Lippincott Illustrated Reviews: Pharmacology, VII edition Karen Whalen Wolters Kluwer Health, 2018
Materiale didattico aggiornato verrà fornito da docente su piattaforma Moodle. Tale materiale è utile anche per studenti non frequentanti
Study materials (useful for non attending students) will be additionally given by the teacher on Moodle platform

Le/gli studentesse/studenti verranno introdotti alle basi della bioinformatica e acquisiranno varie nozioni e competenze per applicare strumenti classicamente in uso in studi funzionali Omici per la caratterizzazione funzionale predittiva dei sistemi biologici. Comprendere i meccanismi biomolecolari alla base dei sistemi, dai più semplici ai più complessi, permetterà di interpretare la biodiversità in chiave biochimica. Ciò contribuirà a una più consapevole necessità di conservare la biodiversità e la possibilità di delineare interventi mirati per garantire e migliorare la qualità ambientale e la sostenibilità. Principali risultati dell’apprendimento attesi dell’insegnamento. Le/gli studentesse/studenti acquisiranno capacità in: - Valutazione sistemica su base biomolecolare integrata degli organismi. - Capacità di consultazione e comprensione di banche dati di sequenza e di letteratura scientifica (biodiversity information). - Correlazioni funzionali dei sistemi su base di sequenza genica/proteica - Predizioni funzionali di sequenza e sua annotazione. Traslazione di annotazione. - Predizioni interazioni proteina-proteina e generazione di network per definire le basi biomolecolari dei sistemi in analisi e visualizzare biomarcatori e pathway affette da perturbazione. Target primo del corso è l’integrazione della conoscenza da più e diverse discipline. La/lo studentessa/studente alla fine del percorso formativo sarà in grado di utilizzare le nozioni acquisite anche in altri corsi del CdS per valutare criticamente, in autonomia, il significato biologico delle predizioni elaborate in silico. Sarà in grado di reperire e selezionare tool e risorse bioinformatiche per risolvere problemi pratici di progettazione sperimentale e interpretazione del dato. Il corso promuove inoltre l’acquisizione di competenze trasversali, quali comunicazione scientifica efficace e il lavoro in gruppo. Gli obiettivi del corso sono perfettamente in linea con gli obiettivi del CdL e il profilo professionale di biologo. Students will be introduced to bioinformatics and acquire skills in applying tools and resources commonly used in functional Omics studies for the predictive characterization of biological systems. Understanding the biomolecular mechanisms underlying systems, from simple to complex, will allow students to interpret biodiversity at the biochemical level. This will contribute to understanding the need to conserve biodiversity and to defining targeted interventions for environmental quality and sustainability. Students will acquire skills in: integrated biomolecular evaluation of organisms; consulting and understanding sequence databases and scientific literature; interpreting functional correlations based on gene/protein sequences; predicting sequence function and defining its annotation, including annotation transfer; predicting protein-protein interactions and generating networks to define the biomolecular basis of the systems analyzed and visualize biomarkers and pathway changes in response to perturbations. The primary aim of the course is to integrate knowledge from different scientific disciplines. At the end of the course, students will be able to use knowledge acquired in other degree courses to independently and critically evaluate the biological meaning of in-silico predictions. They will also be able to identify and select bioinformatics tools and resources to address practical problems in experimental design and data interpretation. The course also promotes transversal skills, including effective scientific communication and teamwork. The learning objectives are consistent with those of the degree programme and the professional profile of a biologist.

Elementi di Bioinformatica: definizioni e concetti. La Bioinformatica e la biodiversità. Tecniche ad alto rendimento e Scienze Omiche nella definizione e caratterizzazione della biodiversità. Integrazione dinamica e correlazioni tra Scienze Omiche e Bioinformatica. La Bioinformatica nell'approccio Multi-Omico per comprendere, gestire in modo sostenibile e utilizzare comunità biologiche complesse. Principi di analisi di sequenze geniche e proteiche. Annotazione del genoma e del proteoma. Gene Ontology (GO). Confronto e variabilità di geni e genomi. Il ruolo della Bioinformatica in: filogenesi ed evoluzione, genetica delle popolazioni, biodiversità e conservazione. Teoria sull'integrazione dei dati genomici applicando strumenti bioinformatici. Concetti sugli studi di associazione di genoma ad ampio spettro (GWAS). Metagenomica, Metatrascrittomica e Metaproteomica e loro ruolo nella descrizione funzionale dell'ecosistema. Microbioma e microbiota animale e loro implicazioni per l’uomo. Teoria dei sistemi e complessità biologica. Bioinformatica e dinamismo proteico nella complessità. Analisi funzionale omica. Riduzione e visualizzazione dei termini di Gene Ontology tramite applicazione di Revigo. Arricchimento e analisi di cluster: risorsa bioinformatica DAVID; pathway analysis: MetaCore e STRING. Visualizzazione della somiglianza/divergenza dei dati: heatmap e analisi delle componenti principali (PCR). Database: struttura logica del database, archiviazione dei dati, ridondanza e database cross-talk. Banche dati di biologia molecolare. INSDC: EMBL, GenBank e DDBJ; dbEST. Banche dati di NCBI. Medline e PubMed (PubMed Central). Ricerca letteraria scientifica in PubMed. Ricerca di informazioni biologiche: keyword, indicizzazione e collegamenti ipertestuali. ExPasy: portale curato dal SIB di risorse e strumenti bioinformatici per applicazioni in scienze della vita. Consorzio UniProt (EMBL-EBI, SIB, PIR). UniProtKB: SwissProt e TrEMBL. UniRef, UniParc, UniMES, Proteomes. Annotazione funzionale di sequenza: automatica e manuale. Principali banche dati secondarie: PROSITE, HAMAP, PDB. Caratterizzazione della qualità del sistema mediante scoperta di biomarcatori: principi su elettroforesi bidimensionale in gel di poliacrilammide (2D PAGE) e spettrometria di massa. Predizione del significato della sequenza mediante uso di strumenti di previsione forniti da ExPASy: Compute pI/Mw, NetPhos, PeptideCutter, and PeptideMass. Evoluzione divergente e convergente definita a livello molecolare. Mutazione in avanti e retromutazione. Duplicazione genica, pseudogeni. Famiglia genica/proteica e superfamiglia. Somiglianza, identità e omologia (ortologia, paralogia, xenologia). Evoluzione proteica: orologio molecolare, fissazione di mutazioni, eventi di inserzione e delezione (presenza di gap). Allineamento della sequenza. Predizione della funzione di sequenza. Allineamento della sequenza manuale, locale e globale. Dot plot, matrici di sostituzione PAM e BLOSUM. Algoritmi euristici e dinamici. Strumenti di allineamento: BLAST. Allineamento della sequenza proteica applicando l'algoritmo BLASTp. Valore statistico e biologico degli allineamenti prodotti e traslazione di annotazione funzionale su sequenze correlate.

Conoscenze di base in Biochimica e Biologia Molecolare. Basic knowledge of Biochemistry and Molecular Biology.

Lezioni frontali con applicazioni pratiche in aula informatica e soluzioni guidate di problemi. Il docente incoraggerà discussioni interattive in aula e assegnerà anche alcuni lavori da svolgere fuori dall'orario di lezione per far acquisire alle/agli studentesse/studenti capacità critiche nell'interpretazione dei risultati ottenuti e la capacità di lavorare in autonomia. Il lavoro a casa implicherà l’utilizzo di tool e risorse spiegate e utilizzate in classe. Si concentrerà principalmente sulla costruzione e interpretazione di network proteici/genici per la predizione di pathway e biomarcatori modulati a seguito di perturbazioni dello status quo del sistema in analisi. Ciò mira a delineare fattori molecolari da utilizzare per modulare le risposte dei sistemi alle perturbazioni o per predirle. Quanto sopra assume rilevanza topica nell’ambito degli sconvolgimenti ambientali causati dall’uomo al fine di delineare, a livello di ricerca di base, punti chiave di comprensione e intervento. Le/gli studentesse/studenti impossibilitate/i a frequentare le lezioni potranno contattare il docente per chiarimenti individuali, finalizzati a favorire il recupero soprattutto della componente pratica del corso. Lectures and computer lab. with solving classes. The professor will encourage active learning discussion sessions and will also assign some work to make students acquire critical skills in the interpretation of the obtained results and the ability to work independently. Homework will be centered on the use of tools and resources explained and applied in class. It will mainly focus on the construction and interpretation of protein/gene networks for the prediction of pathways and biomarkers modulated by perturbing the status quo of the investigated system. This aims to delineate molecular factors with possible applications in system response modulation to perturbations or even to predict system responses. The above assumes topical relevance in the context of human-caused environmental change in order to outline, at the level of basic research, key points for understanding and intervention. Students who are unable to attend the lectures may contact the professor for individual clarification and guidance aimed at facilitating the recovery, in particular, of the practical component of the course.

Esame orale e prova pratica utilizzando i tool e le risorse bioinformatici applicati durante il corso. Nella valutazione verranno considerate anche la partecipazione alle discussioni in classe, la qualità dei lavori/problemi assegnati e svolti e le capacità espositive oltre all’uso di un’appropriata terminologia, questi potranno incidere fino al 30% sul voto finale. Potrebbe essere richiesto l’approfondimento di determinati argomenti, secondo le medesime modalità previste per le/gli studentesse/studenti frequentanti, anche alle/agli studentesse/studenti non frequentanti. Si invita pertanto le/i non frequentanti a contattare il docente e a concordare con lei le tematiche e le modalità di tali approfondimenti, con adeguato anticipo rispetto all’esame. Oral exam and practice test in applying specific bioinformatics tools and resources used during the computer lab. The assessment of the student’s knowledge and competencies will also take into account participation in class discussions, the quality of the assigned work/problems completed, presentation skills, and the use of appropriate terminology. These factors may account for up to 30% of the final grade. Students who do not attend lectures may also be required to undertake further study of certain topics, following the same methods prescribed for attending students. Non-attending students are therefore encouraged to contact the professor and agree upon the topics and procedures for such further study well in advance of the exam.

A.M. Lesk, «Introduction to Bioinformatics», Fitht Edition»; OUP Oxford. Pevsner, «Bioinformatics and Functional Genomics, Third Edition»; Wiley. Inoltre, il docente fornirà del materiale per supportare la comprensione e l'apprendimento degli argomenti trattati (e.g. slides e articoli scientifici). Si precisa che il materiale fornito ha solo scopo di supporto e non deve essere considerato esaustivo rispetto agli argomenti trattati durante le lezioni, i quali potrebbero includere anche contenuti non presenti nelle slide. In addition, the Prof. will provide material to support the understanding and learning of the topics covered (e.g. some slides and scientific papers). Please note that the provided materials are intended solely as support and should not be considered exhaustive of the topics covered in class, which may also include content beyond what is presented in the slides.

L’insegnamento intende fornire nozioni di base e applicative sugli scopi e metodi della moderna Biologia della Conservazione, approfondendo la conoscenza (1) dei processi naturali che influenzano la biodiversità a più livelli, (2) delle minacce dirette e indirette alla biodiversità causate dalle attività antropiche, e (3) delle strategie per mitigare gli effetti negativi dell’azione antropica e per realizzare concrete azioni di conservazione della biodiversità. Pertanto l’insegnamento contribuirà al raggiungimento degli obiettivi formativi del CdS fornendo una preparazione avanzata sulla conservazione della biodiversità. Saranno inoltre forniti esempi pratici e casi di studio che contribuiranno ad accrescere consapevolezza del metodo scientifico di indagine.

1. Cos’è la Biologia della conservazione Definizione e origini della biologia della conservazione. 2. Biodiversità Definizione di biodiversità – Diversità di specie: concetti di specie; misurare la biodiversità – Diversità genetica – Diversità ecosistemica – Successione ecologica – Interazioni tra specie negli ecosistemi – Organizzazione delle comunità – Specie chiave, dominanti, rare e ingegneri ecosistemici – Cascate trofiche – Pattern globali di biodiversità. 3. Il valore della biodiversità Valore di uso diretto – valore di uso indiretto – valori etici. 4. Minacce alla biodiversità Estinzioni: estinzioni di massa; estinzioni locali – Vulnerabilità all’estinzione: specie endemiche; vulnerabilità all’estinzione; categorie IUCN– Alterazioni di habitat: crescita della popolazione umana e relativi impatti sull’ambiente; distruzione di habitat; frammentazione di habitat (effetti di popolazione; effetto margine); degradazione di habitat e inquinamento; Global Climate Change – Impatto diretto: sovrasfruttamento; specie invasive; malattie. 5. Conservazione a scala di popolazione e specie Piccole popolazioni: minimum viable population (MVP); perdita di variabilità genetica; conseguenze della riduzione di variabilità genetica; fattori che determinano la dimensione effettiva della popolazione; variazioni demografiche; variazioni ambientali e catastrofi – Biologia applicata di popolazione: metodi per studiare le popolazioni (informazioni ecologiche; monitorare le popolazioni); Population Viability Analyses; metapopolazioni; monitoraggio a lungo termine di specie ed ecosistemi – Costituzione di nuove popolazioni: reintroduzioni, ripopolamenti, introduzioni – Conservazione ex situ: zoo, acquari, orti botanici, banche dei semi. 6. Applicazioni pratiche Aree protette: tipi e classificazioni delle aree protette; aree protette esistenti; costituzione di nuove aree protette; progettazione di network di aree protette; gestione di aree protette.

Buona conoscenza della lingua inglese.

Lezioni sotto forma di discussione in aula sugli argomenti del programma e su specifici casi di studio. Durante le lezioni frontali sarà fornito l’inquadramento teorico dei temi affrontati e saranno discussi casi di studio che forniranno lo spunto per riflessioni aperte tra gli studenti, la cui partecipazione attiva al dibattito sarà costantemente stimolata dal docente.

La verifica dell’apprendimento si basa su una valutazione finale sotto forma di esame basato su un colloquio orale che mirerà alla verifica della corretta acquisizione dei principi teorici (p.es. concetti relativi a biodiversità, relative minacce e processi di estinzione) e degli aspetti pratici (p.es. conservazione a scala di popolazione e specie; aree protette) della Biologia della Conservazione. Nel corso del colloquio sarà in particolare valutata la capacità dello studente di effettuare collegamenti logici tra i diversi argomenti del programma, oltre alla capacità di fornire esempi pratici tratti da casi di studio affrontati durante le lezioni frontali.

-) Primack R.B. Essentials of Conservation Biology, Sinauer, Sunderland, Massachusetts, USA. o Groom M.J., Meffe G.K. & Carrol C.R. Principles of Conservation Biology, Sinauer, Sunderland, Massachusetts, USA -) Diapositive del docente, condivise attraverso la piattaforma USiena integra (moodle).

I risultati dell'apprendimento fanno riferimento ai Descrittori di Dublino Conoscenza e comprensione degli aspetti e delle metodologie di base e applicati alla diversità degli habitat per la figura del biologo e di argomenti scientifici relativi alla biodiversità e all'ambiente; conoscenza e comprensione degli ecosistemi Applicare la conoscenza e la comprensione della diversità degli habitat nella gestione del territorio e nella pratica della conservazione della natura e del ripristino degli ecosistemi per la figura del biologo Esprimere giudizi sulla biodiversità e sui cambiamenti antropogenici dell'ecosistema e del paesaggio, sull'impatto umano, sulle opzioni di gestione e sullo sviluppo sostenibile del paesaggio per la figura del biologo Abilità comunicative per presentare gli aspetti di base e applicati della gestione ecosistemica alle parti interessate, agli scienziati e al pubblico in modo chiaro e inequivocabile per la figura del biologo Le capacità di apprendimento consentono agli studenti di lavorare nella gestione del territorio

Introduzione al concetto di habitat; Relazione tra tipologie vegetazionali e habitat; Caratteristiche ecologiche degli habitat; Direttiva Habitat; Habitat Natura 2000; Manuale di interpretazione degli habitat dell’Unione Europea; Habitat secondo la classificazione EUNIS; Habitat in Italia; Metodi di monitoraggio degli habitat; Lista rossa degli habitat; Banche dati sulla vegetazione; ricampionamento; Metodi di classificazione; Fedeltà; Sistemi esperti. Attività pratica: caricamento, visualizzazione, armonizzazione, classificazione e analisi dei dati sulla vegetazione tramite il programma Juice

Conoscenze di Diversità Vegetale

Lezioni frontali corredate da risorse online, apprendimento interattivo e serious games, raccolta dati in campo e analisi dati in laboratorio

Esame orale. L’esame orale, composto da domande sui principali contenuti del corso, è mirato ad accertare la conoscenza del monitoraggio degli habitat e loro conservazione. Si valuteranno soluzioni alternative per studenti con bisogni educativi speciali o disturbi dell’apprendimento

Testi suggeriti (prenota una copia in biblioteca: https://sbart-unisi.alma.exlibrisgroup.com/leganto/public/39SBART_SBS_MAIN/lists/21135232390003297?auth=LOCAL): Hunter, M.L. & Gibbs, J. (2007): Fundamentals of Conservation Biology. 3rd edition. Blackwell Primack R.B. (2018): Essentials of conservation biology. 6th edition. Sinauer Associates Ulteriore materiale di studio sarà fornito dal docente

Modulo 1 - Biodiversity and Environmental Quality
L'insegnamento ambisce a dare competenze in riferimento alla biodiversità e alla valutazione della qualità dell'ambiente e sarà mirato a fornire conoscenze sulla possibilità di utilizzare misure di biodiversità come strumento di analisi della qualità dell'ambiente.
Al termine del corso lo studente dovrà avere una conoscenza approfondita del metodo scientifico di indagine, con particolare riguardo alle tecniche di acquisizione e analisi dei dati di biodiversità,
e dovrà essere in grado di relazionare queste ultime con la qualità dei comparti ambientali. Dovrà altresì saper mettere in relazione i concetti della biodiversità con quelli della conservazione degli ecosistemi e dell'ecologia applicata ai cambiamenti globali.
Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di effettuare un'analisi della qualità dei comparti aria, acqua e suolo attraverso l'applicazione di indici di biodiversità applicati a bioindicatori.
Modulo 2 - Applied Ecology and Environmental Management
L’obiettivo del corso è fornire agli studenti gli strumenti conoscitivi per la comprensione del funzionamento degli ecosistemi e dei meccanismi che regolano il flusso di energia ed i cicli dei nutrienti e per la valutazione del rischio dei contaminanti ambientali sugli ecosistemi e sull’uomo. A tale fine, il corso offre agli studenti un percorso formativo composto da elementi teorici, casi studio e strumenti di indagine utili alla comprensione dei processi che determinano il comportamento ed il destino ambientale dei contaminanti e l’esposizione umana.

Modulo 1 - Biodiversity and Environmental Quality
Nel corso delle lezioni saranno trattati i seguenti argomenti: Definizioni e livelli della biodiversità; Come misurare la biodiversità; Indici di biodiversità come indicatori di qualità ambientale dei comparti aria, acqua e suolo; Cause di perdita di biodiversità; Biodiversità e cambiamenti climatici; Risorse online sulla biodiversità: uso di banche dati e strumenti interattivi; Biodiversità e citizen scienze: opportunità e limiti; Biodiversità e giustizia ambientale; Biodiversità e applicazioni forensi; Statistica di base per l'analisi dei dati di biodiversità.
Il corso analizza le varie possibilità di applicare le conoscenze sulla biodiversità nella valutazione della qualità dei vari comparti ambientali.
Modulo 2 - Applied Ecology and Environmental Management
Ambiente ed ecologia. Introduzione ai cambiamenti ambientali e agli effetti sugli ecosistemi. Ecologia e applicazioni: storia e concetti. Il concetto di ecosistema e applicazioni. Teoria di Gaia e sostenibilità.
Ecologia applicata, fondamenti e metodologia. Struttura e funzione dell'ecosistema: organismi e processi. Energia, acqua e bilancio del carbonio. Il suolo come ecosistema. Il continuum suolo-pianta-atmosfera. Ecologia delle acque interne. Soglia e resilienza degli ecosistemi lotici. Cicli degli elementi a scala di ecosistema e globale.
Fattori di stress chimici e rischio ecologico. Salute umana ed ecotossicologia. Questioni globali e locali. Impatti ambientali e valutazione del rischio ecologico. Cenni di protezione e legislazione ambientale. Inquinamento atmosferico e cambiamento climatico globale. Inquinamento delle acque interne. Siti contaminati e valutazione del rischio per la bonifica dei terreni. Rifiuti solidi e pericolosi.
Identificazione e valutazione del rischio chimico. Trasporto dei contaminanti in acqua, aria e suolo. Il ruolo delle proprietà fisico-chimiche. Equilibrio chimico e ripartizione nei comparti ambientali. Reattività e persistenza ambientale. Bioconcentrazione, bioaccumulo, biomagnificazione. Valutazione dell'esposizione e stime di rischio.
Trattazione generale, casi studio e valutazione del rischio dei principali metalli tossici, inquinanti organici persistenti, pesticidi e interferenti endocrini.

Modulo 1 - Biodiversity and Environmental Quality
Conoscenze generali di botanica ed ecologia
Modulo 2 - Applied Ecology and Environmental Management
Nessuno

Modulo 1 - Biodiversity and Environmental Quality
Lezioni frontali
journal club
pratica di laboratorio
escursioni in campo
analisi statistica dei dati
Modulo 2 - Applied Ecology and Environmental Management
Lezioni frontali
escursioni in campo
pratica di laboratorio
L'integrazione dei due moduli si concretizzerà nell'effettuazione di escursioni didattiche congiunte.

Modulo 1 - Biodiversity and Environmental Quality
La valutazione finale sarà basata su una prova orale (50%), su una relazione scritta delle attività pratiche (20%) e su una presentazione orale di un argomento concordato (30%).
La valutazione, oltre che sulla conoscenza degli argomenti trattati, sarà basata sulla chiarezza espositiva, sulla capacità di mettere in relazione argomenti diversi e sull’attitudine a traslare la teoria nella pratica, nonché sull’approccio complessivo al corso in termini di partecipazione attiva.
Modulo 2 - Applied Ecology and Environmental Management
L'apprendimento viene verificato attraverso: 1) due prove scritte in itinere, ciascuna relativa ad una parte del programma; 2) prova orale su un argomento specifico preventivamente presentata dallo studente e ammesso dal docente.
In entrambi i casi verrà valutata la capacità degli studenti di:

• Recensire criticamente e comunicare i concetti principali, i risultati di ricerche e le soluzioni proposte riguardanti i problemi sui ambientali ed impatti ecologici.
• descrivere la struttura e funzione di ecosistemi acquatici e terrestri e delle interazioni tra le varie componenti ecosistemiche in una prospettiva di bacino idrografico;
• spiegare come vengono gestiti in Europa l'inquinamento atmosferico, i problemi di inquinamento dei corpi idrici ed i siti contaminati;
• identificare e discutere gli aspetti relativi alla valutazione dell'impatto, alle sostanze pericolose e al rischio per gli ecosistemi e l’uomo.
• presentare e spiegare gli effetti negativi dei contaminanti a diversi livelli di organizzazione biologica.
• acquisire e valutare criticamente informazioni su sostanze pericolose da diverse fonti (database Internet, manuali, articoli scientifici)
• condurre e presentare una valutazione del rischio di un contaminante sulla base delle caratteristiche di tossicità del contaminante, della sua degradabilità e biodisponibilità.
  L'integrazione dei due moduli in sede di modalità di verifica dell'apprendimento sarà basata sulla verifica delle conoscenze degli argomenti di interesse per entrambi i moduli.
  Il voto finale sarà rappresentato dalla media aritmetica dei voti dei due moduli

Modulo 1 - Biodiversity and Environmental Quality
Biodiversity, Environment & Sustainability
J. Singh
MD Publications
https://parch.unisi.it/usiena/leganto.php?idcourse=15933
Materiale di consultazione:
-slide delle lezioni

• articoli e appunti forniti direttamente dal docente
  Modulo 2 - Applied Ecology and Environmental Management
  Newman EI, 2008. Applied Ecology and Environmental Management. Wiley.
  Agren GI, Andersson FO, 2012. Terrestrial ecosystem ecology. Principles and Application. Cambridge University press.
  Gruiz K, Meggyes T, Fenyvesi E, 2014. Engineering Tools for Environmental Risk Management. Environmental Deterioration and Contamination. Routledge CRC Press.
  Sparling DW, 2016. Ecotoxicology essentials. Elsevier.
  https://parch.unisi.it/usiena/leganto.php?idcourse=16508

Il corso contribuisce al profilo formativo nell’area dell’interpretazione dei dati biologici e dei risultati sperimentali.
Scopo specifico del corso è quello di insegnare allo studente come lavorare su un semplice dataset in maniera indipendente utilizzando tools basici (bash, R) che focalizzano su una strategia analitica e non su soluzioni preconfezionate.
Alla fine del corso lo studente dovrebbe essere in grado di formulare una domanda in maniera appropriata, preparare/descrivere/graficizzare i propri dati e utilizzare semplici metodi statistici per analizzarli. Dal punto di vista operativo, lo studente dovrebbe essere in grado di svolgere semplici operazioni utilizzando bash e R.

Introduzione al terminale e bash
Files, paths, folders, files di testo, files csv.
Comandi bash per lavorare su files (ls, mv, mkdir, ...).
Utili comandi bash (grep, sort, wc, ...).
Metodo di lavoro in R.
Variabili, operatori.
Stringhe, vettori, matrici, liste, dataframes.
Strutture di controllo.
Plottare punti e linee.
Diagrammi a barre, istogrammi, diagrammi a scatola e diagrammi di Venn.
Popolazioni, campioni, ossevazioni.
Test del Chi quadro.
Distribuzioni, la curva normale, media e deviazione standard, percentili.
Parametrico o non parametrico, appaiato o non appaiato.
ANOVA.
Correlazione, regressione.
PCA.

Conoscenze di base di matematica e statistica. Familiarità con l'uso del computer. Attitudine al lavoro indipendente.
Per quanto tutte le attività avranno luogo in aula informatica su computer dove i software necessari sono già installati, si consiglia fortemente di portare a lezione il proprio computer e lavorare su questo, in modo da predisporre un ambiente in cui poter lavorare anche in seguito. Le attività sono sviluppate per linux, dovrebbero perlopiù funzionare su Mac, mentre gli utilizzatori Windows potranno dover riadattare qualcosa. Lo studente sarà responsabile dell'installazione dei software richiesti sul proprio computer.

Si tratta di un corso essenzialmente pratico. L'uso di alcuni comandi, o le basi di un'analisi, saranno brevemente introdotte all'inizio della lezione e gli studenti dovranno sperimentarli immediatamente sui loro computers.
A latere, ciascuno studente dovrà lavorare su un dataset di sua scelta e scrivere una tesina in cui si presenta il problema, si descrivonoe graficizzano i dati, si propone una strategia analitica e i dati sono analizzati in R. Momenti specifici della lezione saranno dedicati all'assistenza degli studenti con il loro progetto, ma questo è inteso come un lavoro indipendente e personale. La tesina contribuirà alla valutazione finale.
I metodi di lavoro/esame per gli studenti non frequentanti sono gli stessi, salvo ribadire l'importanza di di frequentare le lezioni in un corso essenzialmente pratico

La verifica si baserà su un esame orale ed un progetto. Entrambi sono necessari e avranno un peso sulla valutazione finale di 50% e 50%.
L'esame orale avrà la forma di un colloquio durante il quale si svolgeranno esercizi al computer e valuterà sia la conoscenza dei contenuti del corso che la capacità di svolgere dei semplici compiti al computer. Il progetto si concluderà con una tesina (con codice), da consegnare una settimana prima dell'esame, il cui contenuto verrà discusso durante l'esame. Questo valuterà la capacità dello studente di integrare quanto appreso e applicarlo ad un problema reale in autonomia.
Si valuteranno soluzioni alternative per studenti con bisogni educativi speciali.

https://sbart-unisi.alma.exlibrisgroup.com/leganto/public/39SBART_SBS_MAIN/lists/24259068390003297?auth=LOCAL Le diapositive del corso verranno fornite sulla pagina moodle del corso come base per lo studio. Gli studenti verranno tuttavia istruiti all'uso di risorse web e dei file help come strumento principale e quotidiano di lavoro. Esiste un'ampia letteratura su R e bash. Libri o risorse appropriate saranno consigliati allo studente in base alle richieste. Fra questi: Practical R for Biologists: an Introduction (Quicke et al., CABI press) Guida alla programmazione con R (Ciaburro, CreateSpace) Molto dettagliato e non adatto allo studio, ma utile come riferimento ultimo per funzioni avanzate: Statistical analysys with R for Dummies (Schmuller, for dummies)

Learning Outcomes:
explain the principles underlying molecular taxonomy, systematics, phylogenetics, and biogeography;
select appropriate molecular markers and analytical methods to address zoological research questions;
apply molecular techniques and bioinformatic tools to analyse DNA sequence data;
interpret and critically evaluate phylogenetic trees and molecular datasets, integrating them with morphological, ecological, and biogeographic evidence;
independently discuss and communicate the results of molecular systematic and phylogenetic studies using appropriate scientific terminology

The course provides students with advanced knowledge of molecular approaches to animal taxonomy, systematics, phylogenetics, and biogeography. By integrating theoretical concepts with practical methodologies, students will develop the ability to select and apply appropriate molecular markers and analytical approaches to investigate taxonomic relationships, reconstruct evolutionary histories, and interpret biogeographic patterns. Upon successful completion of the course, students will be able to critically evaluate molecular datasets, integrate molecular evidence with morphological and ecological information, and independently interpret the results of phylogenetic and systematic analyses in zoological research.

Basic knowledge of general biology, zoology, and molecular biology is recommended

The course combines classroom lectures with laboratory practical sessions. Lectures provide the theoretical background in molecular zoology, taxonomy, systematics, phylogenetics, and biogeography, while laboratory activities allow students to apply molecular and bioinformatic methods to the analysis and interpretation of zoological datasets.
Active class discussions and critical evaluation of selected case studies and scientific papers are used to strengthen theoretical understanding, problem-solving skills, and the ability to interpret molecular data.
Teaching materials—including lecture slides, book chapters, selected scientific articles, laboratory protocols, and links to relevant online resources and videos—will be provided or recommended by the instructor through the University e-learning platform. These materials are also intended to support students who are unable to attend classes, together with guidance for independent study

The final grade is based entirely (100%) on an oral examination. The examination consists of questions covering the main topics of the course and is designed to assess the achievement of the intended learning outcomes.
Students will be evaluated on their ability to:
demonstrate knowledge and understanding of molecular zoology, taxonomy, systematics, phylogenetics, and biogeography;
explain and critically discuss the principles and methodologies presented during the course;
apply theoretical knowledge to the interpretation of molecular datasets and phylogenetic analyses;
integrate information from different areas of zoology and molecular biology;
communicate scientific concepts accurately and using appropriate terminology.
The final mark will reflect the student's level of knowledge, critical thinking, analytical skills, ability to establish connections among different topics, and clarity and precision of oral presentation.
The assessment method is the same for attending and non-attending students. Non-attending students are expected to prepare the oral examination using the teaching materials and references made available through the Moodle platform

Scientific articles

Il corso si prefigge di offrire una panoramica sulle tecniche di descrizione e analisi dati per il monitoraggio di popolazioni e comunità vegetali. L’obiettivo finale è quello che gli studenti sappiano effettuare un piano di monitoraggio riguardante popolazioni e comunità vegetali in maniera efficiente per studi di monitoraggio e valutazione ambientale e conservazione e gestione della natura.

Introduzione al monitoraggio Descrivere le comunità vegetali Principi base del campionamento Disegni di campionamento Disegni sperimentali Numerosità campionaria Tecniche di campionamento Diversità alpha, beta e gamma Indici di diversità e interpretazione Classificazione e ordinamento Modelli ANOVA/MANOVA Analisi dei dati

Concetti base di statistica

L’approccio utilizzato non è di tipo matematico e particolare attenzione viene posta agli aspetti ecologici e pratici del monitoraggio. I metodi saranno illustrati attraverso numerosi casi-studio. Il corso è incentrato sulle varie tecniche di reperimento e analisi di dati inerenti i progetti di monitoraggio riguardanti le popolazioni le comunità vegetali. Il corso prevede sia lezioni frontali che esercitazioni.

Esame orale. la valutazione finale si baserà (100%) in un esame orale teso a valutare l'abilità dello studente nel descrivere e mettere in relazione gli argomenti trattati.

Elzinga C.L., Salzer D.W., Willoughby J.W., Gibbs, J.P., 2001. Monitoring plant and animal population. Blackwell Science, Malden, Massachussets, USA. Underwood A.J.1996 Experiments in ecology.Their Logical Design and Interpretation Using Analysis of Variance. Cambridge University Press, UK.

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