Pla docent de l'assignatura

 

 

Tanca imatge de maquetació

 

Imprimeix

 

Dades generals

 

Nom de l'assignatura: Vulnerabilitat dels Ecosistemes

Codi de l'assignatura: 568351

Curs acadčmic: 2021-2022

Coordinació: Jofre Carnicer Cols

Departament: Departament de Biologia Evolutiva, Ecologia i Cičncies Ambientals

crčdits: 3

Programa śnic: S

 

 

Hores estimades de dedicació

Hores totals 75

 

Activitats presencials i/o no presencials

24

 

-  Teoria

Presencial

 

16

 

-  Prąctiques d'ordinadors

Presencial

 

2

 

-  Seminari

Presencial

 

6

Treball tutelat/dirigit

25

Aprenentatge autņnom

26

 

 

Competčncies que es desenvolupen

 

 

Competències bàsiques

— Adquisició de coneixements que aportin una base o oportunitat de ser originals en el desenvolupament i/o aplicació d’idees, sovint en un context de recerca.

— Capacitat d’aplicar els coneixements adquirits i de resoldre problemes en entorns nous o poc coneguts dins de contextos més amplis (o multidisciplinaris) relacionats amb l’àrea d’estudi.

— Capacitat d’integrar coneixements i enfrontar-se a la complexitat de formular judicis a partir d’una informació que, tot i ser incompleta o limitada, inclogui reflexions sobre les responsabilitats socials i ètiques vinculades a l’aplicació dels coneixements i judicis.

— Capacitat de comunicar les conclusions, i els coneixements i les raons últimes que les sustenten, a públics especialitzats i no especialitzats d’una manera clara i sense ambigüitats.

— Habilitats d’aprenentatge que permetin continuar estudiant d’una forma que ha de ser en gran manera autodirigida o autònoma.

 

 

Competències generals

— Capacitat d’interpretar qualitativament i quantitativament els resultats d’un treball experimental.

— Capacitat d’utilitzar mètodes i criteris innovadors tant en el camp de l’ecologia com en l’àmbit professional de la gestió i la restauració del medi natural.

— Capacitat d’analitzar i extreure informació d’un text científic en anglès.

 

Competències específiques

— Mostra d’una formació avançada i integrativa en ecologia i restauració, els seus mètodes d’investigació fonamentals, i en especial en l’àmbit de les transicions crítiques en els diversos sistemes naturals de la biosfera, i en els principals impactes antròpics en la biosfera que han sobrepassat els llindars de sostenibilitat del planeta (canvi climàtic, etc.).

— Capacitat d’utilitzar tècniques per a l’anàlisi i el tractament de la informació ambiental, incloent-hi l’anàlisi d’evidència observacional, experimental i teòrica.

— Capacitat d’enfocar la gestió i la restauració dels ecosistemes des d’aspectes tant estructurals (patrons de biodiversitat i distribució) com funcionals (processos, serveis ecosistèmics).

— Capacitat d’aprendre les tècniques d’avaluació de l’estat de poblacions, comunitats i ecosistemes, amb un èmfasi especial en l’estudi dels senyals d’alerta anticipada (early warning signals) i la detecció de punts de transició crítica (tipping points).

— Capacitat de diagnosi de l’estat d’un sistema terrestre o aquàtic i de plantejament de mesures correctores (Gestió i Restauració del Medi Natural).

— Capacitat d’aplicar eines i mètodes per a l’estudi dels ecosistemes (Ecologia), analitzant mètodes observacionals, experimentals i teòrics.

 

 

 

 

Objectius d'aprenentatge

 

Referits a coneixements

— Adquirir els coneixements teòrics (teoria de sistemes dinàmics i teoria de les transicions crítiques), els coneixements empírics associats (evidència observacional i experimental), i els aspectes aplicats en la gestió d’ecosistemes i poblacions d’aquest camp.

— Conèixer els fonaments empírics i les dades experimentals que suporten la teoria exposada, les seves limitacions i altres marcs teòrics complementaris.

— Aprendre a interpretar els processos ecosistèmics en termes dinàmics, a considerar els límits a l’estabilitat i la necessitat d’investigar quins són aquests límits.

— Conèixer les principals transicions del clima planetari i la seva predicabilitat, així com les variables clau que tenen un paper regulador.

— Aprendre un llenguatge de programació (R) per simular canvis d’estat ecosistèmic i models amb estats estables alternatius i transicions crítiques.

— Aprendre els fonaments i mètodes bàsics d’una exposició/conferència científica oral.

— Conèixer els principals processos d’alteració antròpica de la biosfera, fomentant l’anàlisi de mesures de gestió per a la sostenibilitat global.

 

 

Blocs temątics

 

1. Teoria

1.1. Llindars ecològics de la biosfera

Llindars del sistema Terra (planetary boundaries). Breu revisió dels efectes antròpics principals en la biosfera. Canvi climàtic. Sequeres a la conca mediterrània i efectes en sistemes forestals. Emissions de CO2 globals i sistema energètic global. El paper clau dels combustibles fòssils. Peak oil i increment de la inelasticitat del preu del petroli. Increment en l’ús de fonts d’energia no convencionals. Reserves energètiques globals. Pla de l’energia i canvi climàtic a Catalunya. Escenaris. Pèrdua de biodiversitat i canvis globals en l’ús del territori per efecte antròpic (1700-2000). Avaluacions globals de l’estat de la biodiversitat. El cas de la península Ibèrica: canvis d’usos recents del territori (1970-2000). Dinàmica forestal: abandonament del territori i avanç de la successió. Augment dels conreus intensius. Respostes a nivells tròfics superiors: el cas dels ocells i les papallones diürnes. Canvis globals en el cicle del nitrogen i el fòsfor. Canvis en l’estequiometria ecològica global. Impactes de la deposició de nitrogen en la biodiversitat. Dinàmica d’ecosistemes i resposta al canvi global: respostes lineals, no lineals i transicions crítiques. Observacions empíriques: règims dinàmics i canvis de règim. Exemples empírics. Punts de discontinuïtat en la dinàmica temporal dels ecosistemes (tipping points)

1.2. Transicions crítiques: introducció

Teoria de les transicions crítiques. Teoria dels sistemes dinàmics. Equilibris estables, estats estables o atractors. Estats estables alternatius. Un exemple: Allee effects. Respostes lineals i no lineals de l’estat de l’ecosistema a canvis en les condicions. Transicions crítiques entre estats estables alternatius. Equilibris estables i inestables (repellors). Punts de bifurcació. Histèresi i transicions reverses. Feedbacks positius en la transició i feedbacks negatius (estabilitzadors). Conques d’atracció. Paisatges d’estabilitat. Respostes a dos paràmetres (cusp point). Exemples empírics. Variabilitat temporal dels ecosistemes

1.3. Evidència empírica de transicions crítiques en comunitats. Dinàmiques temporals en comunitats

Evidència observacional de règims dinàmics alternatius en ecosistemes naturals. Llacs somers. Règims dinàmics i diferents grups dominants en llacs somers (cianobacteris, plantes flotants, Chara sp., macròfits, estats tèrbols). Espècies invasores. Distribucions bimodals en plantes flotants i submergides. Dinàmiques temporals (dinàmiques estacionals en llacs somers, cicles depredador-presa, dinàmiques caòtiques: evidència teòrica i experimental). Règims dinàmics multianuals en llacs somers. Cicles poblacionals, dinàmiques multianuals. Canvis de règim dinàmic multianuals en diversos sistemes marins. Dinàmiques temporals en el clima. Oscil·lacions periòdiques i quasiperiòdiques a diferents escales temporals. Xarxes planta-animal. Models consumidor-recurs amb evolució de caràcters adaptatius i plasticitat en l’elecció dels recursos tròfics. El cas del Parc Nacional de Doñana: la comunitat d’aus frugívores i insectívores

1.4. Transicions crítiques a la biosfera

Canvis abruptes en la història climàtica de la terra. Canvis de règim global: glaciació global (snowball Earth), terra sense glacials (Ice-free Earth), terra amb glacials (partially ice-covered Earth). Regulació del clima de la terra: radiació i efecte d’hivernacle, cicles de Milankovitch, CO2, tectònica de plaques, glacials. Exemples i mecanismes. La gran oxidació de l’atmosfera. Snowball Earth. Feedbacks: meteorització dels silicats, vulcanisme i regulació global del CO2 (CO2-Silicate weathering feedback hypothesis). Feedbacks: orogènia de cadenes muntanyoses, meteorització i regulació del CO2 (CO2 Uplift-Weathering Hypothesis). Feedbacks: temperatura i cobertura dels glacials. Principals estadis de formació de l’atmosfera. Radiació ediacariana i càmbrica (Edicarian and Cambrian Radiative Explosions). Exemples de grans extincions: extinció càmbrica i pèrmica

1.5. Evidència experimental de transicions crítiques i estats alternatius

Algunes definicions: estats estables alternatius, conques d’atracció, feedbacks, transicions reverses, histèresi. Evidència experimental, observacional i teòrica de règims dinàmics alternatius en ecosistemes i sistemes experimentals. Test de discontinuïtat, test de no-recuperació, test de divergència, test d’alentiment de les taxes de recuperació, test d’autocorrelació temporal (AR-1), test d’increment de la variància, altres tests. Punts d’inflexió (tipping points) i senyals d’alerta anticipada (early warning signals). Evidència experimental de règims dinàmics alternatius. Mapatge experimental de diagrames de bifurcació. Tests de règims alternatius en sistemes experimentals. Contrast d’evidència experimental i teòrica. Limitacions dels tests experimentals. Debat actual en el camp

1.6. Biodiversitat i estabilitat

Biodiversitat i serveis ecosistèmics. Relacions empíriques entre estabilitat i diversitat. Xarxes tròfiques i espècies clau (keystone species). Megafauna, règims dinàmics i serveis ecosistèmics

2. Casos d’estudi per a sistemes a la regió mediterrąnia

2.1. Boscos mediterranis i altres biomes boscosos

2.2. Rius mediterranis

2.3. Els oceans

3. Prąctiques

*  Modelització de canvis de fase en llacs amb plantes submergides i flotants

4. Examen

*  Presencial

 

 

Metodologia i activitats formatives

 

Els continguts, activitats i metodologies proposats es podran veure modificats en funció de les indicacions de les autoritats sanitàries.

La metodologia de l’assignatura consisteix en sessions presencials de classes teòriques, teoricopràctiques i pràctiques d’ordinador. Així mateix, hi ha una part de treball autònom de les classes teòriques. Les pràctiques són obligatòries.

 

Teoria (setze hores)

Les classes teòriques consisteixen en onze sessions de dues hores cadascuna, vuit sessions corresponen al bloc 1 [teoria i exposició de grups (sis + dos)] i tres sessions al bloc 2 (casos d’estudi per a sistemes amb la tutoria d’un expert del camp).

 

Classes teoricopràctiques (sis hores)

Les classes teoricopràctiques consisteixen en tres sessions on experts en cada cas presenten l’estat de la qüestió en un àmbit general i en particular a la regió mediterrània, que té problemàtiques específiques. Si escau, es desenvolupen eines teòriques. Els grans sistemes en què es proposen les sessions són: sistemes forestals, incloent-hi la dinàmica del bosc mediterrani i del límit del bosc en altitud; sistema marí, amb les característiques de circulació de la Mediterrània i la seva sensibilitat als forçaments globals i teleconnexions, així com els efectes de sobreescalfaments sobre la vida bentònica litoral, i sistemes hidrològics terrestres (rius), la demanda per part dels humans i la persistència com a ecosistemes.

 

Pràctiques d’ordinador (dues hores)

Les pràctiques consisteixen en una sessió de pràctiques d’ordinador de dues hores. Es destinen trenta minuts a preparar un cas d’estudi i exposar-lo quantitativament, trenta minuts a aprendre a treballar en entorn R i simular el comportament del sistema, i una hora per analitzar aquest comportament i debatre idees i noves propostes sobre altres exemples potencials.

 

 

Avaluació acreditativa dels aprenentatges

 

L’avaluació proposada es pot veure modificada en funció de les indicacions de les autoritats sanitàries.

L’avaluació continuada es fa a partir de:

— Examen escrit (dues hores), 50 % de la nota.

— Treball de grup i exposició (conferència oral de trenta minuts amb suport de PowerPoint i debat crític), 50 % de la nota:

• Treball de l’estudiant (PDF de la presentació): 25 %.

•  Prova oral (exposició i defensa): 25 %.

— Assistència (requisit, sense quantificació). 

El sistema d’avaluació opcionalment i amb el consens dels alumnes es pot convertir en un treball bibliogràfic aprofundit.