Corso di Laurea in Scienze forestali e ambientali - SFA

La trattazione degli argomenti in programma si baserà su una pregressa conoscenza della biologia cellulare e vegetale, della chimica, della biochimica, della fisica e della matematica, al fine della impostazione scientifica per la comprensione dei meccanismi fisiologici.

Capire ed interpretare le relazioni fra la fisiologia e la produzione delle piante dell'ambiente forestale, e  in particolare comprendere i meccanismi di adattamento delle piante in risposta a diversi stimoli ambientali.

 

Conoscenza e capacità di comprensione

Il modulo di Elementi di Fisiologia Vegetale permetterà agli studenti di acquisire la conoscenza di base dei processi fisiologici che regolano i processi vegetali, con particolare riferimento ai meccanismi di risposta ai diversi stimoli ambientali.

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

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Al termine dell'insegnamento gli studenti saranno in grado di:

- Analizzare i principali metabolismi e relazioni idriche della pianta;

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

- Saper analizzare, interpretare criticamente e utilizzare i dati fisiologici ed estenderne le implicazioni in ambito forestale e ambientale

Autonomia di giudizio

Al termine dell'insegnamento gli studenti saranno in grado di:

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

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

- Interpretare autonomamente dati sperimentali relativi a semplici esperimenti fisiologici

Abilità comunicative

Alla fine dell'insegnamento si sarà in grado di trasmettere le informazioni acquisite, nonché eventuali relazioni tecniche riguardanti tematiche oggetto di questo insegnamento con appropriate proprietà di linguaggio e di reperire informazioni dalla bibliografia online.

 

L'insegnamento consiste di circa 50 ore di lezione frontale che compredono anche le autovalutazioni periodiche e discussione di articoli scientifici.  Le autovalutazioni fissano gli argomenti periodicamente e allenano gli studenti all'esame finale. L'insegnamento fa esplicito e continuo riferimento ai libri di testo.

Le restanti  10 ore  sono dedicate a esercitazioni e attività di laboratorio.

Per le lezioni frontali il docente si avvale di presentazioni che saranno a disposizione degli studenti. Tutte le lezioni saranno accessibili in modalità remota sincrona via Webex, il link per la sala riunioni virtuale del docente è: https://unito.webex.com/meet/francesca.secchi

L'indirizzo è anche disponibile direttamente in orario come ipertesto. La frequenza è facoltativa, consigliata, e la prova finale sarà uguale per studenti frequentanti e non.

 

Durante l'insegnamento verranno effettuate prove scritte anonime periodiche.

 Il grado di apprendimento sarà verificato durante lo svolgimento del corso con domande relative agli argomenti precedentemente trattati, affinchè gli studenti imparino ad utilizzare e collegare le conoscence che vanno acquisendo. L'interazione continua con gli studenti in classe, 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: costituito da una prova preliminare scritta e da una prova orale. La prova scritta dura 75 minuti e consiste di 6 domande aperte; la prova orale in presenza dei docenti dei due moduli, e a cui si accede con una valutazione sufficiente della prova scritta preliminare di entrambi i moduli, è finalizzata ad approfondire la verifica della padronanza delle conoscenze, la capacità di collegamento e di ragionamento critico, nonché la proprietà di linguaggio. La valutazione complessiva del modulo tiene conto dell'esito di entrambe le prove.

 

Non sono previste attività di supporto

Questo insegnamento appartiene all'area di apprendimento ambientale.

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).

Cinetica enzimatica; 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: 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.  

Il metabolismo respiratorio

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

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; effetti fisiologici delle gibberelline; effetti fisiologici delle citochinine; etilene; acido abscisico.

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. 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.

 

 

Altri testi consigliati sono:

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

 

Le modalità di svolgimento dell'attività didattica potranno subire variazioni in base alle limitazioni imposte dalla crisi sanitaria in corso. In ogni caso è assicurata la modalità a distanza per tutto l'anno accademico.