Vai al contenuto principale
Coronavirus: aggiornamenti per la comunità universitaria / Coronavirus: updates for UniTo Community
Oggetto:
Oggetto:

Chimica forestale ed elementi di fisiologia vegetale

Oggetto:

FOREST CHEMISTRY AND VEGETAL PHYSIOLOGY

Oggetto:

Anno accademico 2022/2023

Codice attività didattica
AGR0061
Docenti
Prof. Maria Martin (Affidamento interno)
Prof. Francesca Secchi (Affidamento interno)
Corso di studio
[001711] SCIENZE FORESTALI E AMBIENTALI
Anno
2° anno
Periodo
Primo semestre
Tipologia
A - Di base, B - Caratterizzante
Crediti/Valenza
12
SSD attività didattica
AGR/13 - chimica agraria
BIO/04 - fisiologia vegetale
Erogazione
Convenzionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Orale
Tipologia unità didattica
corso
Prerequisiti

Conoscenze di base di chimica generale e organica; elementi di biologia. Capacità di svolgere calcoli semplici con trasformazioni di unità di misura.

Basic knowledge on general and organic chemistry; elements of biology. Abitity to carry out simple calculations with the trasformation of unit of measurement.
Propedeutico a

L'insegnamento fornisce le basi per successivi insegnamenti riguardanti la pedologia, la gestione e la difesa del suolo, e dei sistemi forestali

The course will provide the ropes for the forthcoming courses on pedology, soil protection and management and of forest systems.
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

L'insegnamento integrato si inserisce nelle tematiche dell'area ambientale del corso di studio, che si prefiggono il generale obbiettivo di fornire le competenze per la conservazione e difesa dell'ecosistema forestale e per la difesa del suolo. 

Nello specifico, il modulo di Chimica forestale ha l'obiettivo di trasmettere le conoscenze di base sulle proprietà chimico-fisiche del suolo e sulle principali modalità di determinazione, sui cicli biogeochimici degli elementi nutritivi (e contaminanti), le loro interrelazioni e implicazioni per lo sviluppo delle piante e dei biomi forestali e per la qualità dell'ambiente.

Il modulo di Elementi di fisiologia vegetale si prefigge di far capire ed interpretare le relazioni fra la fisiologia e la produzione delle piante dell'ambiente forestale, e  in particolare di comprendere i meccanismi di adattamento delle piante in risposta a diversi stimoli ambientali.

 

The course is included in the Environmental area. The general objective is to provide the competences for the conservation and protection of the forest ecosystem, and soil.

 In particular, the course is aimed to supply the basic knowledge on soil physicochemical properties, on the biogeochemical cycling of nutrient and contaminant elements, their interconnections and the implications for plant growth, forest ecosystem development and environmental quality.

The course will also provide students with the knowledge necessary to understand the relationships between plant physiology and forest environment  and the mechanisms of plant acclimation and adaptation to environmental conditions.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

 Conoscenza e capacità di comprensione

l moduli di Chimica Forestale e Fisiologia Vegetale permetteranno agli/le student* di acquisire la conoscenza di base dei processi che regolano le dinamiche degli elementi nel sistema suolo, con particolare riferimento agli elementi nutritivi per le piante, e di comprendere le interazioni pianta-ambiente.

Gli/le student* acquisiranno la capacità di comprendere e interpretare sistemi complessi, come il sistema suolo-pianta, e le interconnessioni tra i processi chimici, fisici, biologici e fisiologici che ne governano le dinamiche. Gli/le student* saranno in grado di integrare le lezioni teoriche del programma con conoscenze acquisite dalla letteratura scientifica del settore. In questa parte, le/gli student* svilupperanno abilità di comprensione di lingua inglese sia orale che scritta e indagini su banche date di letteratura scientifica.

Conoscenza e capacità di compresione applicate

Al termine dell'insegnamento gli/le student* saranno in grado di:

-      Collegare la conoscenza delle proprietà chimiche del suolo con le esigenze delle piante e le modalità di nutrizione vegetale (apprese con il modulo di Elementi di Fisiologia Vegetale dell'insegnamento);

-      Saper richiedere, interpretare criticamente e utilizzare i dati analitici circa le principali proprietà chimiche di un suolo ed estenderne le implicazioni in ambito forestale e ambientale;

-      Saper analizzare i meccanismi che permettono lo svolgersi dei principali processi fisiologici ed ecofisiologici delle piante in risposta agli stimoli ambientali dell'ambiente forestale.

Autonomia di giudizio

Al termine dell'insegnamento gli/le student* saranno in grado di:

-      Saper giudicare le caratteristiche e le attitudini di un suolo in base alle proprietà chimiche;

-      Saper discernere eventuali fattori di rischio ambientale derivanti dalle proprietà chimiche di un suolo;

-      Saper prevedere le risposte fisiologiche delle piante al variare degli stimoli ambientali;

-     Saper discernere eventuali fattori di rischio ambientale in base alle proprietà fisiologiche di una pianta;

-      Interpretare autonomamente dati sperimentali relativi a semplici esperimenti fisiologici.

 

 Abilità comunicative

Al termine dell'insegnamento gli/le student* saranno in grado di:

- padroneggiare il vocabolario di base specifico delle materie oggetto di studio;

- esporre concetti chimici e fisiologici in maniera articolata e precisa ma concisa;

- trasmettere le informazioni acquisite, nonché eventuali relazioni tecniche riguardanti tematiche oggetto di questo insegnamento con proprietà di linguaggio

Capacità di apprendere

Al termine dell’insegnamento gli/le student* dovranno essere in grado di:

  • studiare criticamente la materia su libri di testo e sul materiale fornito;
  • far leva sulle competenze acquisite per affrontare con profitto insegnamenti successivi di matrice chimica- ecologica.

 

The students will integrate the knowledge acquired both by following the course programme and by examining scientific literature. In this part, students will manage English language in order to understand lessons and/or look for bibliography

 Knowledge and understanding

At the end of the course the students will:

-      Acquire the basic knowledge of the processes regulating element dynamics in the soil-plant system,

-      Understand the complexity of the interactions among physic, chemical and biological processes characterizing the soil-plant system

Applying knowledge and understanding

At the end of the course the student will be able to:

-      The capacity to connect soil chemical properties with plant needs and plant nutrition (module of Elements of Plant Physiology)

-      The ability to properly request, understand, and critically discuss soil analytical data, understanding the forest and environmental consequences

-      The capacity to analyse the mechanisms regulating the main physiologic and eco-physiologic plant processes in response to environmental stresses in forest environments.

Making judgements

At the end of the course the student will be able to:

-      Evaluate and judge soil characteristics, suitability to plant growth, and environmental implications based on soil chemical properties

-      Predict plant responses to changing environmental condition

-      Autonomously draw the main conclusions from very simple physiological experiments

-     properly request, understand, and critically discuss physiological analytical data, understanding the forest and environmental consequences;

Communication skills

At the end of the course the student will have to know how to:

-  master the basic glossary specific to these subiejcts

- express concepts in an articulate though precise and concise way;

- express the acquired knowledge and to prepare technical reports using an appropriate language for the aspects concerning soil properties and plant physiology in forest ecosystems.

Learning skills

At the end of the course the student will be able to:

  • critically study chemical and physiological topics on textbooks;
  • leverage on acquired skills to deal profitably with later courses of chemical-ecological connotations.

Oggetto:

Programma

Questo insegnamento si inserisce tra quelli dell'Area ambientale e permette agli/alle student* di ottenere le basi professionali per la gestione, la difesa, la conservazione, il recupero dei sistemi forestali.

Modulo: Chimica forestale

Il programma prevede di fornire le basi conoscitive circa il ruolo del suolo nell'ambiente, le sue componenti abiotiche e biotiche e le loro interazioni a livello chimico-fisico. Esperienze in laboratorio inerenti gli argomenti chiave sono intese a renderne più approfondito, pratico  e attivo l'apprendimento. 

Introduzione. Il suolo come comparto naturale; ruolo nell'ambiente. Descrizione del suolo. Fasi solida, liquida e gassosa e composizione elementare. 

Le componenti minerali del suolo.  Le rocce. I minerali silicatici. I fillosilicati argillosi. Minerali non silicatici: ossidi, carbonati, fosfati, solfuri, solfati. Alterazione chimica dei minerali e destino degli elementi nel suolo. 

La sostanza organica. Origini e costituzione della sostanza organica. Gli organismi del suolo e la biomassa microbica. Le sostanze umiche. Cenni al ciclo del carbonio. Determinazione della sostanza organica del suolo

Le proprietà chimiche del suolo. I colloidi del suolo. Lo scambio cationico. Reazioni di adsorbimento e desorbimento. Il potere tampone. Il pH e la sua regolazione. Suoli acidi e suoli alcalini. L'Eh e la sua regolazione. Suoli sommersi. Determinazione della capacità di scambio cationica, del pH, del P assimilabile. 

Interazione suolo-pianta. La soluzione del suolo. Composizione chimica e mobilità dei nutrienti. Il suolo rizosferico.

Il ciclo biogeochimico di alcuni elementi. Elementi macronutritivi. Azoto. Fosforo. Microelementi.

Suoli contaminati. Principali tipi di contaminazione e strategie di gestione.

Esercitazioni in laboratorio. Preparazione del campione. Determinazione della tessitura apparente; determinazione di: pH, C organico, N totale, capacità di scambio cationico. Estrazione della sostanza organica. Analisi e commento dei dati ottenuti.

 

Modulo: Elementi di Fisiologia Vegetale

Funzioni dell'acqua nella cellula e nella pianta: variazioni di potenziale idrico nel continuum suolo-pianta-atmosfera; psicrometro; camera a pressione, trasporto xilematico; forze di tensione/coesione ed embolismi (danni e recupero); ruolo delle acquaporine; traspirazione fogliare: biofisica del fenomeno (umidità relativa, temperatura); conduttanza stomatica; movimenti degli stomi; biochimica della cellula di guardia; fattori ambientali che condizionano la regolazione stomatica: luce, CO2; regolazione stomatica idropassiva e idroattiva; azione dell'ABA mediata dal Ca++; sintesi e redistribuzione dell'ABA; la tecnica del PRD (partial root drying).

Assorbimento, trasporto e assimilazione di sostanze minerali:

Modificazioni di soluzioni nutritive per valutare gli effetti di elementi minerali; movimento dei soluti nel terreno; trasporto apoplastico e cellulare degli elementi minerali;

funzioni del trasporto di membrana nell'assorbimento ionico di sost. Minerali.

Trasporto di membrana: potenziale elettro-chimico di un soluto - equazione di Nernst; permeabilità delle membrane; potenziale di membrana; trasporto passivo: diffusione semplice e facilatata; trasporto attivo primario; H+-ATPasi; trasporto attivo secondario (simporto, antiporto).

Fotosintesi: fase luminosa e fase oscura, fotosistemi, regolazione dell'organicazione del carbonio.

Lo spettro dell'energia solare; eccitazione dei pigmenti, riemissione di energia: dissipazione e trasferimento; assorbimento energetico della clorofilla; i fotosistemi del cloroplasto; schema Z della fotosintesi, trasporto di elettroni; trasporto transmembrana di H+ e sintesi dell'ATP nel cloroplasto; fotoinibizione, formazione de radicali liberi dell'H2O;

Confronto fotosintesi/respirazione per la sintesi di ATP; la RUBISCO; sintesi di amido primario nel cloroplasto; sintesi di saccarosio nel citosol; ripartizione del trioso-P tra cloroplasto e citosol; sintesi dell'amido secondario (amiloplasti).

Elementi strutturali del floema e trasporto floematico: funzioni; floema: modello di flusso di massa da organi sorgenti a organi sink; caricamento floematico (simportatore di zuccheri); scaricamento floematico; ripartizione dei prodotti della fotosintesi, forza di un sink; effetti delle variazioni del rapporto sorgente/sink; transizione sorgente/sink.  

Ormoni:Auxina: esperimenti di inizio '900 e risvolti funzionali; saggio biologico e radio-immunologico delle auxine; forma libera e forma coniugata (implicazioni su trasporto ed utilizzo); trasporto apolare (floematico) e polare (parenchimatico) ; effetti dell'auxina: allungamento di fusti e radici; auxine e fototropismo; auxine e gravitropismo in fusti e radici; effetti fisiologici dell'auxina. Gibberelline; Citochinine; Etilene; Acido abscisico, Strigolattoni.

Aspetti ecofisiologici: risposta allo stress:

Stress idrico. Meccanismi di difesa delle piante allo stress idrico.  Risposta isodrica ed anisoidrica allo stress idrico.

Ruolo del messaggio ormonale e chimico. Limitazioni alla crescita della piante ascrivibili a squilibri del potenziale idrico. Osmoregolazione.

Stress e shock da calore; stress da freddo; stress da congelamento; stress salino.

Esercitazioni pratiche su misura dello stato idrico della pianta, della fotosintesi e della traspirazione.  Esercitazioni pratiche di Microscopia: densita' stomatica di diverse specie

 

The courses included in the Environmental Area are expected to give to the students the professional basis for the management, protection, conservation and recovery of forest systems.

Module: Forest Chemistry

 Introduction. Soil as a natural compartment and its environmental role. Soil description. Solid, liquid and gas phases; elemental composition.

Soil mineral components.  Rocks. Silicate minerals. Phyllosilicates in the clay fraction. Non-silicate minerals: oxides, carbonates, phosphates, sulfides, sulfates. Chemical alteration of the minerals and element fate in soil.

Soil organic matter. Sources and composition of soil organic matter. Soil organisms and microbial biomass. Humic substances. Carbon cycling. Soil organic matter determiantion.

Soil chemical properties. Soil colloids. Cation exchange. Adsorption-desorption reactions. Buffer capacity. Soil pH and its regulation. Soil Eh and its regulation. Acid and alkaline soils. Submerged soils. Methods to determine soil cation exchange capacity, soil pH, soil available P.

Soil solution. Chemical composition of soil solution and nutrient mobility in soil. Soil in the rizosphere.

Biogeochemical cycling of selected elements. Nutrient availability. Nitrogen, phosphorus, sulfur  and potassium cycling. Micronutrients. Contaminants.

Laboratory practice. Sample preparation. Determination of soil texture. Determination of soil pH, organic C, total N, cation exchange capacity. Organic matter extraction. Data analysis and discussion.

 

Module: Principles of plant physiology

Water metabolism: xylem transport, transpiration, embolism formation and recovery, aquaporins, stomatal conductance na dits regulation

Assimilation and uptake of mineral nutrients

Membrane transport: primary and secondary transport, Nernst equation

Photosynthesis and regulation of carbon assimilation: transport of electrons anf protons, proton pumps, photorespiration and photoinhibition

Phloem transport : structure and function, trasnlocation, sources and sinks    

Plant hormones:  Identification, biosynthesis  and metabolism of auxin, transport, cell elongation, phototropism and gravitropism. Developmental effects of auxin. Physiological effects of Gibberellins, Cytokinins, Ethylene, ABA and Strigolactones.

Stress Physiology: Water stress and Drought tolerance; Heat stress and Heat Shock; Chilling and Freezing; Salinity Stress

Practical work on the quantification of a plant's water status, photosynthesis, transpiration.  Practical work in microscopy: stomatal density of different plant species.

Oggetto:

Modalità di insegnamento

 L'insegnamento consiste di circa 50 ore di lezione frontale integrate con circa 10 ore di esercitazioni in laboratorio per ciascuno dei due moduli. Le lezioni frontali includono anche test di autovalutazione periodici, semplici esercizi e brevi riassunti in inglese sulla base di dati originali provenienti dalla letteratura scientifica. 

Per le lezioni frontali il docente si avvale di presentazioni e slides che saranno a disposizione degli/delle student* sul sito Campusnet. Le discussioni riassuntive in inglese utilizzano banche dati della letteraura scientifica internazionale disponibili on line al docente ed agli/alle student* che vogliano collegarsi con il proprio portatile. Le autovalutazioni fissano gli argomenti periodicamente e allenano gli/le student* all'esame finale.

L'insegnamento fa esplicito e continuo riferimento ai libri di testo consigliati.

 The course consists of  about 50 hours of lectures plus nearly ten hours of laboratory work for each one of the two modules. The lectures include also evaluation tests and  English periodical revisions of the program on the base of scientific published data. The remaining  10 hours are devoted to laboratory work. The teacher makes use of presentations and slides that will be available to students.

Oggetto:

Modalità di verifica dell'apprendimento

Sarà verificato l'apprendimento dei contenuti di entrambi i moduli, la capacità di interpretare i dati e di impostare la risoluzione di semplici problemi. Il voto finale sarà dato dalla media delle valutazioni (sufficienti) dei due moduli.

Verifiche in itinere (senza attribuzione di valutazione): Il grado di apprendimento sarà verificato durante lo svolgimento delle lezioni con domande o brevi esercizi relativi agli argomenti precedentemente trattati, prove scritte anonime periodiche.  L'interazione continua con gli/le student* in aula, nel corso delle lezioni frontali e specialmente delle esercitazioni pratiche, viene inoltre utilizzata per verificare lo sviluppo dell'autonomia di giudizio e della capacità di apprendimento.

- Esame finale del modulo di Chimica Forestale: costituito da una prova orale, in presenza dei docenti dei due moduli, comprenderà domande che coprono l'intero programma e verificherà la capacità di analizzare e discutere dati analitici del suolo, con la finalità di verificare la padronanza delle conoscenze, la capacità di collegamento e di ragionamento critico, nonché la proprietà di linguaggio.

- Esame finale del modulo di Elementi di Fisiologia Vegetale: costituito da una prova orale su domande che copriranno l'intero programma di studio.

- Esame finale dell'insegnamento: La valutazione complessiva dell'insegnamento (espressa in trentesimi), è attribuita al termine della prova orale comprensiva di entrambi i moduli, ed è calcolata in base alla media dei voti ottenuti per i due moduli.

Knowledge testing in itinere: The degree of understanding and learning will be verified during the lessons with in-itinere anonymous self-assessments,  questions and simple exercises on the already explained topics. Continuous student-teacher interaction during class, and especially practical work in the lab is also used to assess the development of critical thinking and learning abilities.

-      Final evaluation of the Forest Chemistry module: based on an oral examination, done by the teachers of the two modules, will include also the evaluation of the capacity of analyze and discuss soil chemical data, besides the knowledge and understanding of the whole program. It is aimed to deeply verify the level of the competences, the capacity to interconnect and critically utilize them, and the use of the proper language.

-      Final evaluation of the module Principles of plant physiology: consists of  a oral examination.

The final evaluation of the whole course, done by the teachers of the two modules, will take in account the mean of the votes obtained in the oral examination of the two modules

Oggetto:

Attività di supporto

Non sono previste attività di supporto

Supporting activities are not foreseen

Testi consigliati e bibliografia



Oggetto:
Libro
Titolo:  
Fondamenti di Chimica del suolo.
Anno pubblicazione:  
2017
Editore:  
Patron
Autore:  
P. Sequi, C. Ciavatta , T. Miano
ISBN  
Obbligatorio:  
No


Oggetto:
Libro
Titolo:  
Elementi di Fisiologia Vegetale
Anno pubblicazione:  
2016
Editore:  
Piccin
Autore:  
Taiz, Zeiger, Moller, Murphy
ISBN  
Obbligatorio:  
No
Oggetto:

Altri testi consigliati sono:

Per il modulo di Chimica Forestale:

P. Violante - Chimica del Suolo e della nutrizione delle Piante. Edagricole (2002);

G. Sposito - The chemistry of soils. Oxford University Press (2008)

 

Per il modulo di Elementi di fisiologia vegetale:

Rascio N., Elementi di fisiologia vegetale, EdiSES, Napoli, 2017.

Taiz L., Zeiger E., Fisiologia vegetale, PICCIN, Padova, 2012.

Siti internet di interesse: http://5e.plantphys.net

Module: Forest Chemistry

 P. Violante - Chimica del Suolo e della nutrizione delle Piante. Edagricole (2002);

 G. Sposito - The chemistry of soils. Oxford University Press (2008)

 

Module: Principles of Plant Physiology

Rascio N., Elementi di fisiologia vegetale, EdiSES, Napoli, 2017.

Taiz L., Zeiger E., Fisiologia vegetale, PICCIN, Padova, 2012.

Siti internet di interesse: http://5e.plantphys.net



Oggetto:

Note

Le modalità di svolgimento dell'attività didattica potranno subire variazioni in base alle limitazioni imposte dalla crisi sanitaria in corso.

The teaching activity may undergo changes depending on the situation COVID19.

Oggetto:

Moduli didattici

Registrazione
  • Aperta
    Oggetto:
    Ultimo aggiornamento: 05/09/2022 10:11
    Non cliccare qui!