Corso di Metodologie Ecologiche

Contenuti

• Informazioni generali e programma
• Libri consigliati ed altri documenti utili
• Esami
• Voti delle prove effettuate ad oggi
• Altro materiale
• Slides
• Software didattico
  
  

Informazioni generali e programma

• Flussi di energia, reti trofiche e cicli della materia.
• La produzione primaria fitoplanctonica.
• Modelli matematici: generalità e una semplice applicazione.
• Piani di campionamento, descrittori e scale.
• Cenni sui metodi di analisi dei dati in ecologia delle comunità.
• Dinamica e struttura delle popolazioni.
• Modello esponenziale, logistico, di competizione interspecifica, preda-predatore.
• Diversità alfa, beta e gamma.
• La misura della diversità alfa.
• Evenness.
• Proprietà ecologiche alla diversità alfa.

Libri consigliati ed altri documenti utili

Parleremo durante il corso di come scegliere un testo. Comunque, sarebbe preferibile che fosse uno fra i seguenti, elencati in ordine di preferenza e che potrete utilizzare anche per altri corsi successivi di discipline ecologiche:

• Ricklefs, Ecologia , Zanichelli (consigliato anche per Ecologia Fondamentale)
• Ricklefs, L'economia della natura, Zanichelli
• Colinvaux, Ecologia, EdiSES
• Bullini, Pignatti e Virzo De santo, Ecologia Generale, UTET

• una breve nota sui modelli matematici in Ecologia (estratta dall'Enciclopedia Treccani, in formato PDF)
• un testo dal titolo "Tecniche di analisi dei dati in ecologia" (in formato PDF)

Per coloro i quali utilizzeranno Ecologia di Ricklefs come libro di testo, gli argomenti da studiare sono elencati qui di seguito:

• Cap. 1, leggere
• Cap. 2, leggere
• Cap. 10, leggere attentamente
• Cap. 11, studiare
• Cap. 15, leggere attentamente (escluse tavole di mortalità)
• Cap. 16, § 181-184, studiare
• Cap. 17, § 194-196, studiare
• Cap. 17, § 198-202, leggere attentamente
• Cap. 18, § 215-217, leggere attentamente
• Cap. 21, § 248-251, studiare
• Cap. 22, § 267-270, leggere attentamente
• Cap. 22, § 271-273, studiare
• Cap. 32, § 405-411, studiare
• Cap. 34, § 431-433, leggere attentamente
• Cap. 34, § 439-441, studiare

Attenzione: nella lista degli argomenti da studiare i numeri preceduti dal segno § non indicano le pagine, ma le sezioni che trovate all'interno dei capitoli, che sono indicate da un numero in un piccolo riquadro all'inizio di un blocco di testo.  Tenete anche presente che questi argomenti rappresentano un'indicazione di massima di quanto è necessario per seguire il programma, ma vi raccomando di non considerarli come completamente esaustivi.

Ai fini della lettura del  testo su "Tecniche di analisi dei dati in ecologia" è essenziale rimarcare il fatto che non c'è la necessità di imparare a memoria nessuna formula. se non quella dell'indice di diversità di Shannon. L'obiettivo è quello di ricordare per grandi linee le caratteristiche delle tecniche e degli indici presentati, non la loro formulazione. Ad esempio, non è necessario ricordare come si calcolano i singoli coefficienti di similarità, ma è importante sapere a cosa servono e in cosa differiscono, ad esempio, dalle misure di distanza, oppure in che modo gli indici simmetrici differiscono da quelli asimmetrici, o ancora che cosa vuol dire che un indice gode di proprietà metriche.

Ai fini pratici, comunque, e ferme restando queste indicazioni, le sezioni da leggere con attenzione sono le seguenti:

• 1. Introduzione
• 2. Misure di distanza e di similarità
  
  2.1. Coefficienti di similarità
  2.2. Coefficienti di distanza
• 3. Tecniche di clustering
  
  3.1. Note introduttive
  3.2. Clustering gerarchico (solo 3.2.1, 3.2.2 e 3.2.3)
  3.3. Clustering non gerarchico
  3.4. Clustering vincolato
• 4.Tecniche di ordinamento
  
  4.1. Analisi delle Componenti Principali
  4.2. Analisi delle Coordinate Principali
  4.3. Analisi Fattoriale delle Corrispondenze
• 7. Diversità
  
  7.1. L'indice di Shannon
• In appendice:
Analisi Canonica delle Corrispondenze
Multidimensional Scaling Non-metrico

Esami

Altro materiale

• Biodiversity and Conservation di Peter J. Bryant (School of Biological Sciences, University of California, Irvine, CA, USA): un ipertesto sui temi della conservazione e della biodiversita' in senso ambientalista. Ben fatto e con molte notizie, non richiede particolari conoscenze ecologiche di base.
  
  
• How Many Species Are There on Earth? un articolo di Robert M. May pubblicato su Science nel 1988 (volume 247, pp. 1441-49)
  
  
• Biodiversity, un testo curato da E.O. Wilson (Harvard University, National Academy of Sciences/Smithsonian Institution, USA), in vendita come libro, ma consultabile gratuitamente on-line.
  
  
• Ecosim 7 di N.J. Gotelli e G.L. Entsminger (Acquired Intelligence Inc. & Kesey-Bear. Burlington, VT 05465, USA): un programma per lo studio avanzato della diversità (per Windows 9x/Me/NT/2000).
  
  
• Quantitative Population Ecology di Alexei Sharov (Department of Entomology, Virginia Tech, Blacksburg, VA, USA): un eccellente corso di ecologia delle popolazioni (e non solo).
  
  
• Un sito molto valido sulle tecniche di ordinamento curato da Mike Palmer.
  
  
• Una breve introduzione ai modelli di produzione primaria, con riferimento all'uso di tecniche di telerilevamento (formato Microsoft Word).
  
  

Slides

• Intoduzione (486 kb)
  
• Reti trofiche e flussi di energia (2.4 Mb), con alcuni semplici esempi di calcolo (117 kb)
• Produzione primaria (2.3 Mb)
  
• Modelli matematici in ecologia (3.4 Mb)
  
• Costruzione di un semplice modello ecologico (252kb)
  
• Dinamica di popolazioni (1.3 Mb)
  
• Marcatura e ricattura (292 kb)
  
• Dispersione spaziale degli organismi (1.06 Mb)
  
• Ecologia delle comunità (248 kb)
  
• Metodi di analisi dei dati ecologici (1.57 Mb)
  
  

Software didattico

Per chi volesse cimentarsi con qualcosa di pratico, è disponibile software relativo a diverse delle cose di cui si parlerà durante il corso. Le indicazioni per l'uso dei files e per l'installazione dei programmi sono fornite caso per caso. Il materiale attualmente disponibile è il seguente:

Il materiale elencato è stato allestito in modo da essere il più possibile compatto, in modo da contenere il tempo necessario a scaricarlo. Se incontrate difficoltà, non esitate a contattarmi.

• Programma Windows per la simulazione di un esperimento di marcatura e ricattura per la stima del numero di individui di una popolazione di pesci in un lago (cliccare qui per scaricare MarcRicSetup.exe).
  
  Per installare il programma, eseguire MarcRicSetup.exe in una qualsiasi directory con un doppio clic sulla sua icona. Alla finestra di dialogo successiva cliccare Ok. Saranno generati tre files nella medesima directory: MarcRic.CAB, Setup.lst e setup.exe. Eseguire quest'ultimo con un doppio clic e seguire le istruzioni. Una volta terminata l'installazione, questi tre files possono essere cancellati, mentre MarcRicSetup.exe, anche se non più necessario, può essere conservato per ripetere l'installazione in caso di necessità.
  Una volta installato, il programma potrà essere eseguito dal menu Avvio/Programmi/Ecologia. Le istruzioni per l'uso sono fornite dal programma stesso durante la sua esecuzione.
  

•  Animazioni in formato AVI che illustra il comportamento di un modello logistico risolto alle differenze finite (ipotizzando quindi variazioni temporali discrete) al variare del tasso intrinseco di accrescimento (r). La capacità portante (K) è raggiunta e mantenuta soltanto per r<2, mentre per 2<r<3 il modello manifesta delle oscillazioni periodiche e per r>3 ha un comportamento caotico. Per alcuni particolari valori di r maggiori di 3 (es. intorno a 3.145) il modello torna a produrre oscillazioni periodiche regolari invece di un andamento caotico. Sono disponibili in formato compresso autoscompattante sia un videoclip più completo, di circa 2 minuti di durata (cliccare qui per scaricare logistic.exe), sia una versione più breve, di 6" di durata, estratta dalla precedente (cliccare qui per scaricare chaos.exe).
  Per visualizzare i videoclips è necessario decomprimere logistic.exe e/o chaos.exe in una qualsiasi directory, lanciandoli con un doppio clic sull'icona. Comparirà una finestra di dialogo che proporrà la directory corrente come destinazione del file decompresso. E' possibile selezionare una directory differente o accettare quella proposta, cliccando su OK. Ciascun file produrrà un file con lo stesso nome, ma in formato AVI, che potrà essere visulizzato con un doppio clic sulla sua icona.
  

• Un file in formato Microsft Excel che contiene la procedura di calcolo per un semplice modello per la simulazione della crescita del fitoplancton in un sistema aperto arricchito da un immissione di azoto inorganico esempio. Il file è compatibile con le versioni dalla 5.0 alla 2007 (incluse 95, 97, 2000, XP e 2003). Il foglio elettronico contiene tutte le formule necessarie ed è possibile modificare a piacere tutti i parametri del modello (cliccare qui per scaricare nmod.xls).
  

• Un esempio di tavola di mortalità e fecondità per coorte in formato Excel, compatibile con le versioni dalla 5.0 alla 2007 (incluse 95, 97, 2000, XP e 2003). Il foglio elettronico contiene tutte le formule necessarie ed è possibile modificare a piacere il numero di individui (a_x) e le larve prodotte (m_x), ottenendo l'aggiornamento automatico dei risultati (cliccare qui per scaricare tavolamf.xls). L'esempio è relativo ad una popolazione del Cirripede Balanus glandula ed è stato modificato da:
  
  Connell, J.H. (1970). A predator-prey system in the marine intertidal region. I. Balanus glandula and several predatory species of Thais. Ecological monographs, 40, 49-78.
  

• Programma Windows per la simulazione della competizione interspecifica, basato sul modello di Lotka-Volterra. Il programma permette di variare tutti i parametri del modello e fornisce un output grafico completo. Inoltre, sono disponibili informazioni teoriche sul modello ed indicazioni sull'uso del programma (cliccare qui per scaricare compSetup.exe).
  
  Per installare il programma, eseguire compSetup.exe in una qualsiasi directory con un doppio clic sulla sua icona. Alla finestra di dialogo successiva cliccare Ok. Saranno generati tre files nella medesima directory: comp.CAB, Setup.lst e setup.exe. Eseguire quest'ultimo con un doppio clic e seguire le istruzioni. Una volta terminata l'installazione, questi tre files possono essere cancellati, mentre compSetup.exe, anche se non più necessario, può essere conservato per ripetere l'installazione in caso di necessità.
  Durante la procedura di installazione potrebbe essere generato un messaggio di errore che riguarda il file Riched32.dll, se questa libreria è già presente ed attiva nel sistema. In questo caso bisognerà premere il bottone "Ignora" e confermare di non copiare il file Riched32.dll al messaggio successivo, premendo il bottone "Si". Inoltre, su installazioni di Windows 95 non molto recenti, potrebbe essere segnalata la presenza di files di sistema non aggiornati, che il programma di installazione si offrirà di sostituire. In questo caso bisognerà accettare questa offerta e seguire le istruzioni fornite dal programma (in inglese).
  Una volta installato, il programma potrà essere eseguito dal menu Avvio/Programmi/Ecologia. Le istruzioni per l'uso sono fornite dal programma stesso durante la sua esecuzione.
  

• Programma Windows per la simulazione di un sistema preda-predatore, basato sul modello di Lotka-Volterra. Il programma permette di variare tutti i parametri del modello e fornisce un output grafico completo. Inoltre, sono disponibili informazioni teoriche sul modello ed indicazioni sull'uso del programma (cliccare qui per scaricare ppSetup.exe). E' anche disponibile un file Micorsoft Excel che esegue gli stessi calcoli.
  
  Per installare il programma, eseguire ppSetup.exe in una qualsiasi directory con un doppio clic sulla sua icona. Alla finestra di dialogo successiva cliccare Ok. Saranno generati tre files nella medesima directory: pp.CAB, Setup.lst e setup.exe. Eseguire quest'ultimo con un doppio clic e seguire le istruzioni. Una volta terminata l'installazione, questi tre files possono essere cancellati, mentre ppSetup.exe, anche se non più necessario, può essere conservato per ripetere l'installazione in caso di necessità.
  Durante la procedura di installazione potrebbe essere generato un messaggio di errore che riguarda il file Riched32.dll, se questa libreria è già presente ed attiva nel sistema. In questo caso bisognerà premere il bottone "Ignora" e confermare di non copiare il file Riched32.dll al messaggio successivo, premendo il bottone "Si". Inoltre, su installazioni di Windows 95 non molto recenti, potrebbe essere segnalata la presenza di files di sistema non aggiornati, che il programma di installazione si offrirà di sostituire. In questo caso bisognerà accettare questa offerta e seguire le istruzioni fornite dal programma (in inglese).
  Una volta installato, il programma potrà essere eseguito dal menu Avvio/Programmi/Ecologia. Le istruzioni per l'uso sono fornite dal programma stesso durante la sua esecuzione.