Lo studente dovrà acquisire la capacità di interpretare i processi di distribuzione degli organismi viventi, a livello mondiale e locale, in chiave ecologica attualistica ed anche storica (paleogeografica e paleoecologica), analizzandoli criticamente in termini di dispersione e vicarianza e secondo le tecniche più recenti.
scheda docente materiale didattico
1. Introduzione alla biogeografia e Storia della Biogeografia
- Definizione, obiettivi e ambiti di studio della biogeografia.
- La biogeografia come disciplina interdisciplinare: relazioni con ecologia, evoluzione, sistematica, geologia e climatologia.
- Principali approcci biogeografici: biogeografia ecologica, storica ed evoluzionistica.
- Evoluzione storica della disciplina e principali contributi allo sviluppo del pensiero biogeografico: Linneo, Buffon, Humboldt, Wallace, Darwin, Wegener e Croizat.
- Dalla biogeografia descrittiva alla biogeografia quantitativa e molecolare.
2. La distribuzione geografica delle specie: il concetto di areale
- Definizione di areale e principali caratteristiche della distribuzione geografica delle specie.
- Tipologie di areale: continuo e discontinuo, disgiunto e frammentato, cosmopolita.
- Areali ampi e ristretti; specie endemiche e concetto di endemismo.
- Paleoendemismi e neoendemismi.
- Areale primario e secondario.
- Modalità di rappresentazione degli areali: cartografia distributiva, mappe di presenza, poligoni e griglie geografiche.
- Principali indici per la descrizione degli areali: Extent of Occurrence (EOO) e Area of Occupancy (AOO).
3. I processi che determinano la distribuzione delle specie: dinamiche geografiche
- Dispersione: modalità, meccanismi e barriere alla dispersione.
- Vicarianza: frammentazione degli areali e isolamento geografico delle popolazioni.
- Dispersione e vicarianza a confronto: interpretazione delle discontinuità distributive.
- Espansione, contrazione e frammentazione degli areali.
- Speciazione ed estinzione come processi che modificano la distribuzione e la diversità geografica delle specie.
- Modelli di speciazione: allopatrica, simpatrica e parapatrica.
- Estinzioni locali e globali, estinzioni di massa e loro conseguenze biogeografiche.
4. I fattori ecologici che determinano e limitano gli areali
- Dinamica di popolazione e Nicchia ecologica fondamentale e realizzata.
- Fattori abiotici: temperatura, precipitazioni, umidità, luce, caratteristiche del suolo e disponibilità delle risorse.
- Fattori biotici: competizione, predazione, parassitismo, mutualismo e interazioni con altre specie.
- Fattori limitanti e barriere ecologiche alla distribuzione.
5. Comunità, biomi ed ecosistemi: la distribuzione su scala ecologica
- Distribuzione geografica delle comunità e organizzazione delle biocenosi.
- Concetti di bioma, ecosistema e regione biogeografica.
- Principali biomi terrestri e acquatici e fattori che ne determinano la distribuzione.
6. I fattori storici: storia della Terra e cambiamenti climatici
- Origine ed evoluzione della vita sulla Terra: principali tappe della storia biologica e geologica.
- Deriva dei continenti, tettonica a placche e formazione delle barriere geografiche.
- Eventi geologici e climatici e loro influenza sulla distribuzione degli organismi.
- Le principali estinzioni di massa e le successive fasi di diversificazione.
- Le glaciazioni del Quaternario e le loro conseguenze sulla distribuzione della biodiversità.
- Rifugi glaciali, espansioni post-glaciali e dinamiche di ricolonizzazione.
7. Biogeografia del Mediterraneo e dell'Italia
- Caratteristiche biogeografiche del bacino mediterraneo.
- Evoluzione geologica e paleogeografica del Mediterraneo: crisi di salinità del Messiniano, formazione e frammentazione delle terre emerse.
- Origine e diversificazione della flora e della fauna mediterranea.
- Ruolo delle glaciazioni quaternarie e dei rifugi mediterranei.
- Biogeografia della penisola italiana: ruolo della storia geologica, dei gradienti climatici e della complessità orografica.
- Biogeografia delle isole mediterranee e delle principali aree di endemismo.
- Endemismo, relitti biogeografici e fenomeni di speciazione.
8. Biogeografia insulare
- Origine e caratteristiche delle isole oceaniche e continentali.
- Colonizzazione, dispersione e isolamento delle popolazioni insulari.
- Teoria della biogeografia insulare di MacArthur e Wilson.
- Relazione tra superficie, isolamento e ricchezza specifica.
- Tassi di immigrazione ed estinzione e dinamiche di equilibrio.
- Radiazione adattativa, gigantismo e nanismo insulare.
- Endemismo insulare e vulnerabilità delle specie.
9. Le regioni biogeografiche del pianeta
- Definizione e criteri di delimitazione delle regioni biogeografiche.
- Origine storica e significato evolutivo delle principali regioni.
- Regione Neartica.
- Regione Paleartica.
- Regione Orientale.
- Regione Afrotropicale.
- Regione Malgascia.
- Regione Neotropicale.
- Regione Australiana e Oceaniana.
- Principali caratteristiche faunistiche e floristiche e relativi elementi di endemismo.
- Relazioni storiche e biogeografiche tra le regioni: connessioni, separazioni e scambi faunistici.
10. Ricostruire la storia geografica dei lineages: approcci molecolari ed evolutivi
- Principi di filogenesi molecolare e ricostruzione delle relazioni evolutive.
- Marcatori molecolari e loro applicazione agli studi biogeografici.
- Filogeografia: definizione, obiettivi e principali approcci metodologici.
- Riconoscimento di linee evolutive e popolazioni isolate.
- Divergenza genetica, isolamento geografico e processi di speciazione.
- Metodi di ricostruzione della storia demografica e biogeografica.
- Cenni ai principali approcci di biogeografia storica e molecolare: dispersione-vicarianza, ancestral area reconstruction e modelli di diffusione geografica.
- Casi di studio e applicazioni a gruppi animali e vegetali.
11. Biogeografia della conservazione
- Principi e obiettivi della biogeografia della conservazione.
- Distribuzione geografica della biodiversità e identificazione delle aree di maggiore valore conservazionistico.
- Hotspot di biodiversità, aree di endemismo e centri di diversità.
- Specie rare, endemiche e minacciate: distribuzione, vulnerabilità e rischio di estinzione.
- Frammentazione degli habitat, isolamento delle popolazioni e connettività ecologica.
- Cambiamenti climatici e previsione delle modificazioni future degli areali.
- Individuazione delle aree prioritarie per la conservazione.
- Applicazione degli strumenti biogeografici alla pianificazione e gestione delle aree protette.
Alcuni concetti saranno desumibili anche in: Zunino M. & Zullini A., Biogeografia. La dimensione spaziale dell’evoluzione. Ambrosiana, Milano.
Il docente fornirà letteratura specialistica ed altro materiale didattico.
Mutuazione: 20401656 BIOGEOGRAFIA in Biodiversità e Tutela dell'Ambiente LM-6 R N0 RICCIERI ALESSANDRA
Programma
Il corso fornisce le conoscenze teoriche e metodologiche necessarie per comprendere i processi che determinano la distribuzione geografica degli organismi, interpretarne l'origine e i cambiamenti nel tempo e applicare i principi della biogeografia allo studio e alla conservazione della biodiversità. Particolare attenzione sarà dedicata all'integrazione tra approcci ecologici, evolutivi, storici e molecolari.1. Introduzione alla biogeografia e Storia della Biogeografia
- Definizione, obiettivi e ambiti di studio della biogeografia.
- La biogeografia come disciplina interdisciplinare: relazioni con ecologia, evoluzione, sistematica, geologia e climatologia.
- Principali approcci biogeografici: biogeografia ecologica, storica ed evoluzionistica.
- Evoluzione storica della disciplina e principali contributi allo sviluppo del pensiero biogeografico: Linneo, Buffon, Humboldt, Wallace, Darwin, Wegener e Croizat.
- Dalla biogeografia descrittiva alla biogeografia quantitativa e molecolare.
2. La distribuzione geografica delle specie: il concetto di areale
- Definizione di areale e principali caratteristiche della distribuzione geografica delle specie.
- Tipologie di areale: continuo e discontinuo, disgiunto e frammentato, cosmopolita.
- Areali ampi e ristretti; specie endemiche e concetto di endemismo.
- Paleoendemismi e neoendemismi.
- Areale primario e secondario.
- Modalità di rappresentazione degli areali: cartografia distributiva, mappe di presenza, poligoni e griglie geografiche.
- Principali indici per la descrizione degli areali: Extent of Occurrence (EOO) e Area of Occupancy (AOO).
3. I processi che determinano la distribuzione delle specie: dinamiche geografiche
- Dispersione: modalità, meccanismi e barriere alla dispersione.
- Vicarianza: frammentazione degli areali e isolamento geografico delle popolazioni.
- Dispersione e vicarianza a confronto: interpretazione delle discontinuità distributive.
- Espansione, contrazione e frammentazione degli areali.
- Speciazione ed estinzione come processi che modificano la distribuzione e la diversità geografica delle specie.
- Modelli di speciazione: allopatrica, simpatrica e parapatrica.
- Estinzioni locali e globali, estinzioni di massa e loro conseguenze biogeografiche.
4. I fattori ecologici che determinano e limitano gli areali
- Dinamica di popolazione e Nicchia ecologica fondamentale e realizzata.
- Fattori abiotici: temperatura, precipitazioni, umidità, luce, caratteristiche del suolo e disponibilità delle risorse.
- Fattori biotici: competizione, predazione, parassitismo, mutualismo e interazioni con altre specie.
- Fattori limitanti e barriere ecologiche alla distribuzione.
5. Comunità, biomi ed ecosistemi: la distribuzione su scala ecologica
- Distribuzione geografica delle comunità e organizzazione delle biocenosi.
- Concetti di bioma, ecosistema e regione biogeografica.
- Principali biomi terrestri e acquatici e fattori che ne determinano la distribuzione.
6. I fattori storici: storia della Terra e cambiamenti climatici
- Origine ed evoluzione della vita sulla Terra: principali tappe della storia biologica e geologica.
- Deriva dei continenti, tettonica a placche e formazione delle barriere geografiche.
- Eventi geologici e climatici e loro influenza sulla distribuzione degli organismi.
- Le principali estinzioni di massa e le successive fasi di diversificazione.
- Le glaciazioni del Quaternario e le loro conseguenze sulla distribuzione della biodiversità.
- Rifugi glaciali, espansioni post-glaciali e dinamiche di ricolonizzazione.
7. Biogeografia del Mediterraneo e dell'Italia
- Caratteristiche biogeografiche del bacino mediterraneo.
- Evoluzione geologica e paleogeografica del Mediterraneo: crisi di salinità del Messiniano, formazione e frammentazione delle terre emerse.
- Origine e diversificazione della flora e della fauna mediterranea.
- Ruolo delle glaciazioni quaternarie e dei rifugi mediterranei.
- Biogeografia della penisola italiana: ruolo della storia geologica, dei gradienti climatici e della complessità orografica.
- Biogeografia delle isole mediterranee e delle principali aree di endemismo.
- Endemismo, relitti biogeografici e fenomeni di speciazione.
8. Biogeografia insulare
- Origine e caratteristiche delle isole oceaniche e continentali.
- Colonizzazione, dispersione e isolamento delle popolazioni insulari.
- Teoria della biogeografia insulare di MacArthur e Wilson.
- Relazione tra superficie, isolamento e ricchezza specifica.
- Tassi di immigrazione ed estinzione e dinamiche di equilibrio.
- Radiazione adattativa, gigantismo e nanismo insulare.
- Endemismo insulare e vulnerabilità delle specie.
9. Le regioni biogeografiche del pianeta
- Definizione e criteri di delimitazione delle regioni biogeografiche.
- Origine storica e significato evolutivo delle principali regioni.
- Regione Neartica.
- Regione Paleartica.
- Regione Orientale.
- Regione Afrotropicale.
- Regione Malgascia.
- Regione Neotropicale.
- Regione Australiana e Oceaniana.
- Principali caratteristiche faunistiche e floristiche e relativi elementi di endemismo.
- Relazioni storiche e biogeografiche tra le regioni: connessioni, separazioni e scambi faunistici.
10. Ricostruire la storia geografica dei lineages: approcci molecolari ed evolutivi
- Principi di filogenesi molecolare e ricostruzione delle relazioni evolutive.
- Marcatori molecolari e loro applicazione agli studi biogeografici.
- Filogeografia: definizione, obiettivi e principali approcci metodologici.
- Riconoscimento di linee evolutive e popolazioni isolate.
- Divergenza genetica, isolamento geografico e processi di speciazione.
- Metodi di ricostruzione della storia demografica e biogeografica.
- Cenni ai principali approcci di biogeografia storica e molecolare: dispersione-vicarianza, ancestral area reconstruction e modelli di diffusione geografica.
- Casi di studio e applicazioni a gruppi animali e vegetali.
11. Biogeografia della conservazione
- Principi e obiettivi della biogeografia della conservazione.
- Distribuzione geografica della biodiversità e identificazione delle aree di maggiore valore conservazionistico.
- Hotspot di biodiversità, aree di endemismo e centri di diversità.
- Specie rare, endemiche e minacciate: distribuzione, vulnerabilità e rischio di estinzione.
- Frammentazione degli habitat, isolamento delle popolazioni e connettività ecologica.
- Cambiamenti climatici e previsione delle modificazioni future degli areali.
- Individuazione delle aree prioritarie per la conservazione.
- Applicazione degli strumenti biogeografici alla pianificazione e gestione delle aree protette.
Prerequisiti
Per affrontare adeguatamente gli argomenti del corso, è consigliabile (ma non indispensabile) possedere conoscenze di base di: - Biologia generale, zoologia e botanica, con particolare riferimento alla diversità degli organismi e ai principali processi evolutivi. - Ecologia, inclusi i concetti di habitat, nicchia ecologica, fattori biotici e abiotici e dinamiche delle popolazioni. - Genetica e biologia evoluzionistica, con particolare riferimento ai concetti di variabilità genetica, speciazione, filogenesi e relazioni evolutive tra organismi.Testi Adottati
Lomolino M.V., Riddle B.R. & Whittaker R.J., Biogeography. Biological Diversity across Space and Time. Sinauer, Sunderland, USAAlcuni concetti saranno desumibili anche in: Zunino M. & Zullini A., Biogeografia. La dimensione spaziale dell’evoluzione. Ambrosiana, Milano.
Il docente fornirà letteratura specialistica ed altro materiale didattico.
Modalità Frequenza
Il corso si svolgerà in presenza e la frequenza è fortemente consigliataModalità Valutazione
La valutazione dell'apprendimento avverrà attraverso un colloquio orale volto a verificare il livello di conoscenza e comprensione degli argomenti affrontati durante il corso, nonché la capacità dello studente di applicare le conoscenze acquisite all'interpretazione di fenomeni e modelli biogeografici. Durante l'esame saranno valutati in particolare: • la conoscenza dei principali concetti, teorie e processi della biogeografia; • la capacità di descrivere e interpretare i modelli di distribuzione geografica degli organismi, considerando i fattori ecologici, evolutivi e storici; • la comprensione dei processi di dispersione, migrazione, vicarianza, speciazione ed estinzione; • la capacità di interpretare casi di studio relativi alla biogeografia insulare, mediterranea e globale; • la conoscenza dei principali approcci della biogeografia molecolare e storica e delle loro applicazioni; • la capacità di collegare le conoscenze biogeografiche alle problematiche di conservazione della biodiversità e agli effetti dei cambiamenti climatici; • la chiarezza espositiva, la proprietà di linguaggio scientifico e la capacità di argomentazione critica.