Corso di laurea: BIOLOGIA ED ECOLOGIA MARINA (sede di Civitavecchia) Programmazione per l'A.A. 2020/2021  

1) Argomenti introduttivi
• Storia della pesca
• Attrezzi da pesca
• Storia evolutiva e adattamenti morfo-anatomici di Condroitti e Osteitti
• Riconoscimento di specie ittiche e altre specie di interesse commerciale
• Cenni di Ecologia Marina
2) Dinamica di Popolazione delle risorse alieutiche
• Tecniche statistiche di base
• Il campionamento
• I concetti di Sforzo di Pesca e Unità di Stock
• Stime di abbondanza relativa e assoluta di uno Stock Ittico
• Accrescimento
• Riproduzione e Reclutamento
• Mortalità
• Life-History Patterns: selezione r/K; teoria di diversificazione del rischio.
• Rendimento di uno Stock Ittico
3) Approccio Ecosistemico alla conservazione
• Casi studio

Il materiale didattico sarà fornito dal docente.

1) Argomenti introduttivi
• Storia della pesca
• Attrezzi da pesca
• Storia evolutiva e adattamenti morfo-anatomici di Condroitti e Osteitti
• Riconoscimento di specie ittiche e altre specie di interesse commerciale
• Cenni di Ecologia Marina

2) Dinamica di Popolazione delle risorse alieutiche
• Tecniche statistiche di base
• Il campionamento
• I concetti di Sforzo di Pesca e Unità di Stock
• Stime di abbondanza relativa e assoluta di uno Stock Ittico
• Accrescimento
• Riproduzione e Reclutamento
• Mortalità
• Life-History Patterns: selezione r/K; teoria di diversificazione del rischio.
• Rendimento di uno Stock Ittico

3) Approccio Ecosistemico alla conservazione
• Casi studio

4) Storia dell’Acquacoltura
• I primi inizi nel mondo
• Le diverse tecniche di acquacoltura
• Le specie diverse coltivate

5) La situazione attuale dell’acquacoltura
• I pro e contro del mondo dell’acquacoltura
• Statistiche: Pescato vs. Acquacoltura

6) Approccio alla Gestione Acquacoltura
• Casi studio

Il materiale didattico sarà fornito dal docente.

Introduzione alla Biologia Marina. Cenni sulle principali caratteristiche chimico-fisiche e idrodinamiche dell’ambiente marino. Genesi del Mar Mediterraneo.
Gli organismi marini. Caratteristiche morfologiche e fisiologiche degli organismi marini. Plancton; Benthos; Necton. Principali ordini. Adattamenti biologici agli ambienti marini.
Biodiversità marina mediterranea. Specie e habitat. Specie alloctone. Aree marine protette.
Relazioni interspecifiche: caratteristiche ed adattamenti.
Comunicazione negli animali marini.
Gli ambienti estremi.
La ricerca scientifica in biologia marina.

Danovaro, R., Biologia marina: biodiversità e funzionamento degli
ecosistemi marini, edizione 2019.

Ruperts et al., Zoologia degli Invertebrati, edizione 2006

PROGRAMMA:
Analisi dei tratti salienti del livello B2 del CEFR

LISTENING
- Comprensione di brani d'ascolto di livello B2
- Esercizi a risposta chiusa
GRAMMATICA E SINTASSI:
- possessivi e genitivo sassone
- grado comparativo e superlativo degli aggettivi
- pronomi relativi
- sostantivi numerabili e non numerabili
- principali preposizioni di tempo e di luogo
- principali congiunzioni
- principali verbi + preposizioni (Phrasal Verbs)
- Present Simple/Present Continuous
- Past Simple
- Present Perfect simple e Present Perfect Continuous, Stative verbs
- Present Perfect con for e since
- Uso delle diverse forme per esprimere il futuro (present simple, ‘going to', ‘will' e ‘Present Continuous')
- verbi modali (can, could, must, will, would, should)
- have to, don't need to
- (Past Continuous)
- forma passiva dei verbi
- discorso indiretto
- verbi con infinito e gerundio
- unreal past, wishes/contrast
- phrasal verbs
LESSICO:
- travel and transport
- hobbies, sport and games
- science and technology
- the media
- people and society
- food and drink
- health and fitness
- education and learning
MICROLINGUA SPECIFICA:
Comprensione e discussione di testi di argomento scientifico (breve esposizione orale / sintesi del loro contenuto).
Argomenti e testi verranno definiti in maniera specifica durante il corso.

Steve Taylore-Knowles, Malcolm Mann, DESTINATION B2 Sb +Key, MacMillan, UK.


NORRIS ROY, READY FOR FIRST 3RD ED COURSEBOOK WITH KEYS, MacMillan, UK. Codice EAN: 9781786327543

MARTIN HEWINGS, Advanced Grammar in Use. Third edition. Book with answers, Cambridge.

Siti utili per la preparazione:

https://www.englishaula.com/en/mobile/exam-prep-cat-section/2/1/

https://www.englishaula.com/en/mobile/exam-prep-cat-section/2/3/

https://www.cambridgeenglish.org/it/exams-and-tests/first/preparation/

https://www.examenglish.com/B2/index.php

Introduzione al corso, test di verifica delle conoscenze di biologia vegetale. Definizione degli organismi algali; la fotosintesi negli ecosistemi acquatici: problemi e soluzioni. Il ruolo delle alghe nei principali cicli biogeochimici e loro potenzialità applicative. La diversificazione delle alghe eucariote: endosimbiosi.
Citologia, organizzazione cellulare, anatomia, riproduzione sessuale ed asessuale, peculiarità biochimiche, ecologia ed applicazioni biotecnologiche dei principali phyla algali:
Cyanobacteria (Cyanophyceae )
Glaucophyta
Rhodophyta (Cyanidophyceae, Porphyridiophyceae, Rhodellophyceae, Compsopogonophyceae, Bangiophyceae, Florideophyceae )
Chlorophyta: Prasinophhyceae, Chlorophyceae, Ulvophyceae, Trebuxiophyceae e alghe verdi caroficee.
Chromophyta: (Chrysophyceae, Synurophyceae, Tribophyceae, Eustigmatophyceae, Raphydophyceae, Bacillariophyceae, Phaeophyceae)
Cryptophyta, Prymnesiophyta, Dinophyta, Euglenophyta, Chlorarachniophyta.
Ecologia del fitoplancton e delle comunità algali bentoniche.
Tecniche di campionamento alghe e funghi marini.
Introduzione ai funghi marini: biologia, ecologia, potenzialità applicative.
Macroalghe: raccolta, classificazione ed allestimento di tavole scientifiche (algario)
Microalghe: raccolta, allestimento di preparati microscopici, classificazione.
Funghi marini: raccolta campioni algali, Isolamento funghi algicoli, allestimento preparati microscopici, classificazione.
Screening per la produzione di metaboliti/enzimi di interesse industriale.

Barsanti L., Gualtieri P. 2006. Algae, anatomy, Biochemistry and Biotecnology. Taylor & Francis. NW.

Graham L.E., Graham J.M., Wilcox L.W. 2009.Algae (second edition) Pearson Benjamin Cummings. San Francisco.

Hoek C., Mann D.G., Jahns, H.M. 1995. Algae. An introduction to phycolgy. Cambridge University press.


Rodriguez-Prieto et al., 2015. Alghe e Fanerogame del Mediterraneo. Il Castello

1)Parte teorica (40 ore, 5 cfu)

Introduzione. La microbiologia marina tra le discipline microbiologiche. Tematiche della microbiologia marina, storia e obiettivi. L’ambiente marino e i microrganismi. Caratteristiche chimico fisiche dell’ambiente marino (cenni). Classificazione dei microorganismi. Metodi e tecniche (richiami dalla M. generale). Microscopia: ottica, ad epifluorescenza, confocale laser ed elettronica. Citometria di flusso. Campionamento, coltivazione, isolamento, arricchimento, caratterizzazione biochimica. Identificazione molecolare: PCR, FISH, sequenziamento, ecc. Studio di comunità: DGGE, TRFLP, PLFA, clone libraries, metagenomica. Quantificazione classica e molecolare. Diversità dei microrganismi autoctoni marini: Batteri fototrofi ossigenici ed anossigenici (rossi e verdi sulfurei e non sulfurei) Batteri nitrificanti. Batteri Anammox; zolfo e ferro-ossidanti, idrogenobatteri, spirilli, batteri luminescenti, solfato-riduttori. Metanogeni e metanotrofi, alofili ecc. Archea marini: Euryarchaeota, Crenarchaeota, ecc. Ipertermofili, iperalofili Ecologia microbica marina: Microbial loop (circuito microbico). I cicli biogeochimici (richiami dalla M. generale). Neve marina: formazione, destino e significato ecologico. Relazioni tra microrganismi ed altri organismi marini: simbiosi, parassitismo, patogenesi. Microbiologia di ambienti marini particolari ed estremi. Studio delle comunità microbiche degli oceani profondi. Studio delle comunità microbiche degli ambienti estuarini ed intertidali. Studio di ambienti iperalini. Microrganismi marini e uomo. Biofouling, biodeterioramento. Biotecnologie dal mare: enzimi, polimeri, degradazione di molecole recalcitranti, ecc. Patogeni umani ed ambiente marino. Malattie veicolate dall’acqua e Analisi microbiologica dell’acqua.

2)Parte pratica (Esercitazioni in laboratorio e sul campo che possono variare anche in funzione della possibilità di uscite in mare) (8 ore, 1cfu).
Campionamento di microrganismi marini da ambienti antropizzati e non antropizzati. Conta vitale e totale di m . marini. Isolamento, coltivazione e classificazione (metodi colturali e molecolari) di microrganismi marini. Rilevazione della biodiversità microbica totale di ambienti marini. Biotecnologie dal mare. Screening per la produzione di metaboliti/enzimi di interesse industriale Analisi microbiologica di acqua marina.

Brock, Madigan, Martino, Parker, "Brock biologia dei microrganismi", CEA Ambrosiana, terza edizione 2007, volume 1 e 2. Biologia dei microrgamismi di G. Dehò e E. Galli, Casa Editrice Ambrosiana, 2018. Barbieri, Bestetti, Galli, Zannoni- Microbiologia ambientale ed elementi di ecologia microbica - Casa Editrice Ambrosiana, edizione 2008 Colin Munn - Marine Microbiology: ecology and applications – Garland Science, Taylor & Francis Group, 2nd edition (2011) http://www.nature.com/nrmicro/focus/marinemicrobiology/index.html I file PDF delle lezioni tenute durante il corso sono disponibili dal portale studente durante le lezioni verranno distribuite e discusse alcune pubblicazioni scientifiche per l’approfondimento di alcune tematiche.

Introduzione al corso, test di verifica delle conoscenze di microbiologia generale. Tecnologia del DNA ricombinante; gli enzimi di restrizione: definizione e proprietà; mappe di restrizione; clonaggio di DNA. Vettori di clonaggio: definizione e applicazioni; vettori di clonaggio di prima, seconda e terza generazione; vettori fagici e cosmidi. Vettori per scopi speciali: vettori di espressione, descrizione e caratteristiche salienti; vettori di secrezione, descrizione e caratteristiche salienti; vettori shuttle, descrizione e caratteristiche salienti; vettori di integrazione, descrizione e caratteristiche salienti; vettori per lo studio dei promotori, descrizione e caratteristiche salienti. Cromosomi artificiali. Le mutazioni: origini ed effetti delle mutazioni. La ricombinazione come reciproci scambio di informazioni genetiche. Elementi genetici trasponibili. Tecnica per l'isolamento e il sequenziamento di geni: l'utilizzo di trasposoni. Il plasposone. Descrizione e utilizzo del plasposone. Introduzione alla PCR; le fasi della PCR; descrizione dettagliata della reazione a catena della polimerasi; clonaggio di ampliconi. Evoluzione della PCR; Reverse Trascription-PCR; Real Time-PCR. Monitoraggio della reazione. Concetto dell'efficienza di amplificazione. PCR quantitativa; quantificazione di DNA, Crossing point e curva di taratura. Principi di quantificazione. Analisi della Melting Curve. Ricerca di patogeni. Sequenziamento con metodo Sanger. Sequenziamento automatico e relative problematiche. Nuove tecnologie di sequenziamento massivo (NGS). Nuova tecnologia di editing del DNA: CRISPR-Cas. Classificazione e nomenclatura dei microrganismi: Caratteri classici (morfologici, fisiologici/metabolici, ecologici, analisi genetica) e caratteri molecolari (confronto di proteine, composizione in basi del DNA, ibridazione degli acidi nucleici, sequenziamento degli acidi nucleici). Southern Blotting. Sequenziamento 16S-rDNA, confronto in banca dati. Affiliazione: metodi fisiologici (Biolog) e metodi molecolari. Workflow dell'identificazione. Filogenesi e alberi filogenetici. Come si costruisce un albero filogenetico: scelta delle sequenze, dell'algoritmo e dell'outgroup. Bootstrapp. Analisi critica dei risultati. Caso di studio: batteri artici. Identificazione tassonomica. Confronto metodi molecolari e metabolici. Aspetti generali sull'analisi di comunità microbiche. Quorum Sensing (QS): definizione e aspetti fisiologici del QS. Meccanismi molecolari alla base del QS. Significato ecologico del QS. Principali classi di molecole segnale del QS nei Gram+ e Gram-. Batteri poliglotti. Il QS nella competizione e collaborazione. Comunicazione Inter-Regno. Biofilm: definizione, struttura, modalità e meccanismi di formazione dei biofilm. Biofilm e antibiotici. Utilizzo dei furanoni contro il biofilm. Biofouling: definizione, struttura, modalità e meccanismi di formazione del biofouling. Problematiche legate al biofouling. Il TBT nelle vernici antivegetative. Progetto sperimentale: identificazione di molecole con azione antivegetativa. La cromatografia. Basi del procedimento cromatografico. Visualizzazione della separazione. Concetti di: tempo di ritenzione; piatti teorici e altezza dei piatti teorici; separazione ottimale. Interazione soluto-fasi. Meccanismi di separazione e relative cromatografie: adsorbimento; ripartizione; scambio ionico; esclusione; affinità. Cromatografia planare e su colonna. HPLC.

Colin Munn. Marine Microbiology: Ecology and Applications. Garland Science
Brock Biologia dei microorganismi: microbiologia generale, ambientale e industriale. 14° edizione (2016). Casa Editrice Ambrosiana.
Roberto Danovaro - Biologia Marina: biodiversità e funzionalità degli ecosistemi marini. CittàStudi Edizioni.
Barbieri, Bestetti, Galli, Zannoni- Microbiologia ambientale ed elementi di ecologia microbica - Casa Editrice Ambrosiana, edizione 2008.

Ecologia ed evoluzione biologica. Ambiti di studio, approcci metodologici, scale temporali e spaziali dell’indagine.
Comunità marine. Fattori ecologici e pattern di biodiversità. La fascia tidale: cause e conseguenze della zonazione, adattamenti. Interazioni biologiche, struttura delle comunità, metacomunità.
Ecologia molecolare ed evolutiva. Principi, metodi e campi dell’indagine. Meccanismi del cambiamento evolutivo. Specie e speciazione. Filogeografia e biogeografia. Diversità e divergenza. Dispersione, migrazione, flusso genico. Genetica del paesaggio.
Popolazioni e metapopolazioni. Struttura, diversità e cambiamenti demografici. Dimensione censita, dimensione effettiva, metodi di indagine storico-demografica basati su dati demografici e genetici.
Invasioni biologiche. Cause, vettori e percorsi d'invasione. Fattori che determinano il successo d'invasione. Evoluzione degli invasori. Conseguenze eco-evolutive delle invasioni. Invasioni Lessepsiane.
Variazioni della linea di costa. Cause, scale temporali, entità dei cambiamenti, conseguenze sulla biodiversità a livello di popolazione, specie, comunità.
Storia evolutiva del bacino del Mediterraneo e delle sue coste. Evoluzione tettonica, evoluzione climatica, conseguenze sulla biodiversità.

Bertness, Bruno, Silliman, Stachowicz, 2014. Marine Community Ecology and Conservation. Sinauer Associates.
Freeland, Kirk, Petersen, 2011. Molecular Ecology. Wiley.
Losos, 2013. The Princeton guide to Evolution. Princeton University Press.

Fondamenti di etologia. Storia dello studio del comportamento e sua trasversalità; i quattro quesiti di Tinbergen. Imprinting; effetti materni. Risposta allo stress. Substrati neuroendocrini del comportamento. Ruolo dei geni e dell'ambiente. Il ruolo del comportamento nell’evoluzione. Scelta del partner e sistemi riproduttivi. Prede e predatori. Migrazioni, orientamento e navigazione. Aggressività, territorialità, personalità animali. Comportamenti collettivi. Etologia cognitiva. Benessere animale.

Ecologia comportamentale degli organismi marini. Ecologia del comportamento e valutazione delle ipotesi. Convergenze e divergenze evolutive comportamentali; plasticità comportamentale. Adattamenti comportamentali: fauna insulare costiera, ambiente pelagico; immersione nei mammiferi marini, vita in profondità; comportamento sociale; schooling, dinamiche di gruppo e auto-organizzazione; colonialità; cure parentali, territorialità, aggressività; inversione sessuale; strategie di foraggiamento. Orientamento, migrazioni e homing. Cenni di bioacustica; comunicazione chimica; bioluminescenza; elettrolocalizzazione
Metodologie di studio. Metodi di cattura e marcatura; disegni sperimentali e misurazione del comportamento sul campo e in condizioni controllate: esempi. Tracking satellitare. Geolocalizzatori. Accelerometri. Radar e sonar.
Conservazione e gestione. Ecotossicologia comportamentale; interferenti endocrini; effetti del disturbo antropico. Effetti dei cambiamenti climatici. Il comportamento delle specie invasive. Importanza degli studi comportamentali nella conservazione e gestione della biodiversità marina. Comportamento e acquacultura.

J.R. Krebs, N.B. Davies (eds) 2012 Behavioural Ecology. An Evolutionary Approach- Blackwell
P. Martin, P.P.G. Bateson 2010 La misurazione del comportamento. Una guida introduttiva. Raffaello Cortina Editore
J. Alcock. Etologia. Un approccio evolutivo. III ed italiana sulla VIII americana, Zanichelli.
A. Manning, M.S. Dawkins 2003 Il comportamento animale. Bollati Boringhieri. (Ultima edizione in inglese Cambridge University Press 2012)

Il ruolo e l'importanza dei mari e degli oceani.

Parte I: Dinamiche oceaniche ed ecologiche e loro scale spaziali e temporali

Elementi di geografia e rappresentazione della superficie terrestre, cenni di morfologia ed evoluzione dei fondali oceanici. Origine del mare e degli oceani e propietà delle acque marine. Elementi di chimica, fisica e dinamica dei mari e degli oceani.

Le condizioni al contorno e l'influenza dell'ambiente continentale sul sistema marino costiero.
Morfologia e dinamica delle coste.

Gli habitat marini, oceanici e costieri. La zonazione del benthos e le biocenosi bentoniche mediterranee: la classificazioni di Perès Picard e di Riedl.

Distribuzione verticale ed orizzontale delle grandezze oceanografiche ed ecologiche. Dinamiche ecologiche marine: cicli biogeochimici, successioni ecologiche. Scale spaziali e temporali delle dinamiche fisiche ed ecologiche degli ambienti marini ed oceanici: fenomeni e processi a micro, meso e macro scala.

Parte II: Risorse rinnovabili e non rinnovabili, gli usi della fascia costiera

Il concetto di risorsa naturale. Risorse marine, rinnovabili (pesca e acquacoltura, energie rinnovabili
marine) e non rinnovabili (attività minerarie ed estrattive nella fascia costiera ed offshore). L'uso del mare e della fascia costiera. Categorie e classificazione degli usi.

Parte III: I problemi della fascia costiera, l'inquinamento marino e gli ambienti di deposizione.

Principi di tutela e conservazione dell'ambiente marino. Strumenti di gestione dell'ambiente marino.

L'inquinamento nell'ambiente marino costiero: contaminabilità e ambienti di deposizione.
Classificazione, destino e ciclo degli inquinanti.

Il problema dell'erosione costiera e il concetto di unità fisiografica. I morfotipi costieri. Dinamica delle spiagge e ripascimento.

Bioaccumulo e biomagnificazione, alterazione della struttura trofica, alterazione delle biocenosi.

Scale temporali umane e scale degli impatti antropici. Tempo di residenza. Cambiamenti climatici.

Lo sviluppo sostenibile, la valutazione del capitale naturale e altri strumenti di gestione. Cenni di normativa di protezione dell'ambiente marino.

Case histories su differenti tematiche e a differenti scale spaziali e temporali.

Parte IV: Piattaforme e strumenti di misura. Attrezzature di campionamento. Metodi sperimentali.

Il problema delle scale di misura e campionamento. La definizione del piano di campionamento e l'identificazione delle variabili da misurare: i descrittori dell'ambiente marino. Problemi connessi al monitoraggio ambientale.

Piattaforme e sistemi di acquisizione dati e le loro relative scale spaziali e temporali (navi oceanografiche, satelliti ed aerei, veicoli subacquei trainati e autonomi, boe oceanografiche, mede e stazioni, ARGO e boe derivanti).

Strumenti e metodi di misura: caratteristiche fisico-chimiche e propietà ottiche dell'acqua marina; misure dirette ed indirette di biomassa e produzione primaria; caratteristiche dinamiche. Strumenti acustici sottomarini attivi (profondità; caratterisiche ecologiche e geomorfologiche dei fondali) e passivi (suoni e rumore).

Attrezzature e metodi per il campionamento, conservazione e trasporto dei campioni: acqua di mare, fito e zooplancton, sedimenti di fondo, benthos. Strumentazione e metodi di laboratorio in ecologia marina. Metodi di indagine diretta mediante operatore subacqueo.

Parte V: La restituzione dell'informazione. Analisi dei dati e modelli matematici.

La struttura del dato. La taratura degli strumenti. La calibrazione dei dati. Gli errori, loro cause, tecniche di filtraggio dei dati.

Analisi statistica dei dati. Metodi di restituzione dell'informazione. Banche dati e GIS. Interscambio internazionale dei dati e condivisione delle banche dati.

Teoria ed applicazione dei modelli matematici. Limiti e possibilità di sviluppo.

Dispense del corso a cura del Prof. Marco Marcelli disponibili su Unitus Moodle (https://moodle.unitus.it).
Testi di riferimento consigliati:
• Mann, Kenneth Henry, and John RN Lazier. Dynamics of marine ecosystems: biological-physical interactions in the oceans. John Wiley & Sons, 2013.
• TRUJILLO, A. P.; THURMAN, H. V. Introductory Oceanography. 2007.
• Danovaro, Roberto. Biologia marina: biodiversità e funzionamento degli ecosistemi marini. Città studi edizioni, 2013.

Altro materiale didattico verrà fornito durante il corso, consistente in articoli e pubblicazioni.

@ NATURA, RISORSE, BIODIVERSITA’
- Definizioni, considerazioni generali, obiettivi e scopi della conservazione
- Problematiche globali che minacciano la biodiversità marina
- Quartetto malvagio

@ CONSERVAZIONE DELLA BIODIVERSITA’ A LIVELLO GENETICO/DEMOGRAFICO/DI SPECIE
Pattern e meccanismi della diversità genetica:
- Misure e pattern di biodiversità a livello genetico
- Panmissia e principio di Hardy-Weinberg
- Dimensione effettiva delle popolazioni e deriva genetica
- Flusso genico e suddivisione delle popolazioni
Genetica della conservazione:
- Demografia, diversità genetica ed estinzione; Popolazione Minima Vitale; Vortice di estinzione
- Management Units – Operational Taxonomic Units
Strategie di conservazione delle specie a rischio:
- Specie Focali, Ombrello, Indicatrici, Vessillo
- Liste rosse (IUCN)
- Strategie di conservazione (ex-situ; in-situ: restocking, stock enhancement; sea ranching)

@ BIODIVERSITA’ A LIVELLO DI COMUNITA’ ED ECOSISTEMI
- Misure e pattern di biodiversità a livello di comunità ed habitat
- Biodiversità e funzioni dell’ecosistema
- Conservazione della diversità funzionale vs specifica (FD vs. SD)
- Legge quadro sulle aree protette 394/91
- Direttiva “Habitat” 92/43/Cee - Rete Natura 2000
- Aree Marine Protette: design, gestione, scopi, problemi
- AMP: efficacia ed effetti
- AMP Network: connettività, rappresentatività, efficacia

F.W. Allendorf, G. Luikart, 2013. Conservation and the Genetics of Populations - 2° edizione Wiley-Blackwell
M. Solan, R.J. Aspden, D.M. Paterson, 2012. Marine Biodiversity & Ecosystem Functioning. Oxford
J. Claudet, 2011. Marine Protected Areas – A Multidisciplinary Approach. Cambridge