ECOLOGIA
- Anno accademico
- 2024/2025 Programmi anni precedenti
- Titolo corso in inglese
- ECOLOGY
- Codice insegnamento
- CT0636 (AF:466596 AR:254952)
- Modalità
- In presenza
- Crediti formativi universitari
- 6 su 12 di CHIMICA ED ECOLOGIA PER L'INGEGNERIA AMBIENTALE
- Livello laurea
- Laurea
- Settore scientifico disciplinare
- BIO/07
- Periodo
- II Semestre
- Anno corso
- 2
- Sede
- VENEZIA
- Spazio Moodle
- Link allo spazio del corso
Inquadramento dell'insegnamento nel percorso del corso di studio
Risultati di apprendimento attesi
1) Conoscenza e comprensione.
Conoscenza della terminologia e dei principali concetti che formano la teoria dei sistemi dinamici. Coerentemente con gli obiettivi formativi del curriculum, tale conoscenza consente di caratterizzare e modellare serie temporali di dati ambientali, ecologici ed energetici, fornendo elementi utili per valutare in maniera, fin dove possibile quantitativa, le conseguenze di azioni gestionali.
Comprensione dell'importanza dell'approccio sistemico nello studio ed interpretazione del comportamento dei sistemi ecologici ed alla previsione della loro evoluzione.
2) Capacità di applicare conoscenza e comprensione.
Capacità di applicare la teoria dei sistemi dinamici a casi concreti, quali: 1) la simulazione degli effetti di immissioni di inquinanti sugli ecosistemi, con particolare riferimento a quelli acquatici; 2) la gestione di risorse rinnovabili in presenza di sfruttamento antropico;
Capacità di progettare ipotesi di intervento atte a mitigare gli impatti di pressioni antropiche, incluse quelle generate dai cambiamenti globali, sugli ecosistemi.
3) Capacità di giudizio
Capacità di valutare i benefici ambientali derivanti da diverse alternative gestionali, ad es. interventi di ripopolamento, riduzione dei carichi di sostanze inquinanti, limitazione del prelievo di risorse alieutiche.
Prerequisiti
Contenuti
2) Panoramica delle normative europee per la protezione dell’ambiente, con particolare riferimento agli ambienti acquatici: Water Framework Directive, Marine Strategy Framework Directive, Maritime Spatial Planning. Importanza degli elementi di qualità biologica per la definizione del Buono Stato Ambientale. Approccio sistemico: variabili di stato e forzanti.
3) Equazioni differenziali ordinarie (ODE - Ordinary Differential Equations).
Ordine di una ODE. ODE di I ordine. Problema ai valori iniziali. Teorema di esistenza e unicità. Soluzione generale e soluzioni particolari. Equazioni autonome: punti stazionari ed analisi asintotica qualitativa. Soluzione generale di ODE di I ordine separabili. ODE di I ordine lineari. Soluzione di ODE lineari non-omogenee: i) input costante; ii) metodo della variazione delle costanti arbitrarie. Soluzione di ODE lineari in presenza di forzanti dipendenti dal tempo: lineari, periodiche, esponenziali. Combinazione lineare di forzanti: il principio di sovrapposizione.
Applicazioni – ODE a variabili separabili.
- Decadimento radioattivo e tempo di semivita.
- Penetrazione della luce in un corpo idrico;
- Contaminazione da microinquinanti organici persistenti
- Dinamica di popolazione: modello di Malthus, modello logistico, capacità portante.
Applicazioni - ODE lineari.
- Evoluzione di un inquinante in un corpo idrico, bilancio di massa e funzioni forzanti, relazioni input-output e problema inverso: rilevanza per la messa in opera della legislazione - ambientale. e la sua applicazione al modello.
- Accrescimento di organismi acquatici.
- Modellazione del bioaccumulo di microinquinanti in ecosistemi acquatici.
4) Sistemi dinamici 1D. Variabili di stato. Definizione di sistema dinamico. Sistemi 1D autonomi. Campo delle direzioni e diagramma delle fasi per un sistema autonomo. Orbite e traiettorie. Punti stazionari e loro stabilità. Analisi di stabilità locale.
Applicazioni - sistemi dinamici 1D
Gestione delle risorse rinnovabili. Risorse ad accesso libero. Politiche di gestione: quote e limitazione dello sforzo. Effetti delle politiche illustrati mediante il modello logistico.
5) Sistemi dinamici 2D. Spazio di stato e vettore di stato. Sistemi autonomi. Campo vettoriale. Teorema di esistenza e unicità in 2D. Sistemi 2D lineari. Soluzione particolare di un sistema 2D lineare. Soluzione generale e sue proprietà. Traiettorie ed orbite per autovalori reali. Esempi numerici. Soluzione numerica di un sistema dinamico utilizzando l’ambiente di programmazione "R". Esplorazione del diagramma delle fasi mediante ripetute simulazioni numeriche. Classificazione delle orbite di un sistema 2D: diagramma delle fasi per autovalori complessi. Orbite periodiche. Sistemi 2D non-lineari. Punti di equilibrio e loro stabilità. Analisi di stabilità di sistemi lineari. Analisi di stabilità locale di sistemi non-lineari.
Applicazioni – sistemi 2D lineari
Modello di Streeter-Phelps,
Modelli multi-media per la previsione dei livelli di contaminazione in diverse matrici abiotiche.
Applicazioni - sistemi 2D non lineari.
Dinamica di popolazione. Interazione tra specie in un ecosistema: interazione preda-predatore. Il modello di Lotka-Volterra. Le risposte funzionali del predatore Holling Ie II e l'emergere d orbite periodiche
6) Linee guida per la costruzione di un modello: identificazione della struttura, stima a priori dei parametri, calibrazione, validazione/corroborazione, valutazione delle prestazioni del modello attraverso rappresentazioni grafiche e indici di Godness of Fit.
Testi di riferimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Metodi didattici
Lingua di insegnamento
Modalità di esame
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Questo insegnamento tratta argomenti connessi alla macroarea "Capitale naturale e qualità dell'ambiente" e concorre alla realizzazione dei relativi obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile