Ecologia

Prefazione

Studiare ecologia al giorno d’oggi è spesso entusiasmante.

Nuove scoperte si susseguono, svelando fattori che influenzano le comunità locali e collegano ecosistemi anche molto lontani tra loro. Il progresso in questa e in altre aree dell’ecologia non poteva arrivare in un momento migliore, perché gli ecologi vengono continuamente chiamati in causa per applicare le proprie conoscenze e cercare di risolvere gli attuali problemi ambientali, per prevenire quelli futuri.

Sviluppi come questi alimentano l’interesse verso l’ecologia – ma possono anche rendere l’ecologia una materia molto impegnativa, sia da studiare che da insegnare. Gli studenti devono essere in grado di padroneggiare un ampio spettro di concetti astratti, ragionamenti sperimentali, equazioni matematiche e dettagli su organismi particolari e sui loro habitat.

I docenti, d’altro canto, devono affrontare la sfida di far capire bene i concetti fondamentali, le nuove scoperte e l’importanza e il rigore dell’ecologia moderna, in modo adatto a studenti che affrontano per la prima volta un corso di ecologia. Con queste sfide in mente, l’ambizioso obiettivo della Terza Edizione di Ecologia è stato di migliorare il testo, sia come strumento di apprendimento per gli studenti, che come strumento di insegnamento per i docenti. Nel perseguire tale obiettivo, ogni nostro passo è stato guidato da due principi fondamentali.

I principi fondamentali di Ecologia, Terza Edizione

Questo testo è ideato per studenti universitari di ecologia. Abbiamo iniziato illustrando ai nostri lettori la bellezza e l’importanza dell’ecologia, senza tuttavia sommergerli o annoiarli con dettagli ridondanti e superflui. Un compito alquanto arduo dunque.

Ed è per questo che quando abbiamo iniziato a scrivere la Terza Edizione di Ecologia, abbiamo tenuto ben presente due principi fondamentali: “L’insegnamento viene prima di tutto!” e “Poco è Meglio!” L’insegnamento viene davvero prima di ogni altra cosa in Ecologia, è la motivazione di tutto ciò che abbiamo fatto. La struttura e i contenuti dei nostri capitoli sono stati progettati per rendere il testo un ottimo strumento didattico. Ad esempio, per introdurre gli argomenti e catturare l’interesse degli studenti, all’inizio di tutti i capitoli c’è una storia (un Prefazione “Caso Studio”, come descritto meglio più avanti) che riguarda un problema applicativo, oppure una parte interessante della storia naturale. Dopo che gli studenti si sono appassionati al Caso Studio, la tematica introdotta è mantenuta per tutto il resto del capitolo. Utilizziamo uno stile di scrittura narrativo per collegare tra loro i vari paragrafi del capitolo, cercando in tal modo di aiutare gli studenti a mantenere ben chiaro in mente il quadro complessivo.

Inoltre, i vari paragrafi sono organizzati intorno ad un numero ridotto di Concetti Chiave (anch’essi meglio descritti più avanti) che sono stati accuratamente selezionati per riassumere le attuali conoscenze e fornire allo studente una chiara panoramica dell’argomento che si sta studiando. Anche quando abbiamo pensato all’iconografia, la pedagogia è rimasta il nostro scopo primario. Molti studenti apprendono tramite le immagini, per cui abbiamo lavorato con impegno affinché ogni immagine “racconti una storia” che possa essere compresa in maniera autonoma.

Sempre seguendo la nostra idea di avere la didattica come obiettivo primario, abbiamo seguito la filosofia del “poco è meglio”, partendo dal principio che se si presentano meno argomenti, ma in maniera chiara e rigorosa, gli studenti apprendono di più. In virtù di ciò, i nostri capitoli sono relativamente brevi e sono costruiti intorno a un numero limitato di concetti chiave (normalmente da tre a cinque). Abbiamo fatto queste scelte per evitare che gli studenti potessero essere sopraffatti da lunghi e complessi capitoli e per permettere loro di padroneggiare le idee principali prima di ogni altra cosa. Inoltre, abbiamo messo in azione la nostra filosofia del “poco è meglio” chiedendoci a vicenda se il testo servisse uno dei seguenti scopi:

• Il testo aiuta a spiegare un concetto essenziale?
• Il testo spiega come funziona il processo di un’indagine ecologica?
• Il testo motiva i lettori grazie all’attenzione su una applicazione ecologica chiave o una parte affascinante della storia naturale?

Questo approccio ci ha condotto ad alcune scelte difficili, ma ci ha permesso di insegnare agli studenti ciò che attualmente è importante in ecologia senza sovraccaricarli di dettagli eccessivi.

Novità In Ecologia, Terza Edizione

Nel tentativo di rendere Ecologia il miglior strumento possibile per l’insegnamento, abbiamo aggiornato, sostituito o tagliato, ove necessario, vari paragrafi del testo. La Terza Edizione, inoltre, include:

Ecologia Comportamentale: la Terza Edizione presenta un nuovo capitolo sull’Ecologia Comportamentale, un sottocampo dell’ecologia, emozionante ed in crescita, che da sempre attira molto l’attenzione degli studenti. Attuale, coinvolgente e aggiornato, il capitolo enfatizza le spiegazioni evoluzionistiche e storiche sull’affascinante comportamento degli animali, focalizzandosi su tre concetti chiave: comportamento alimentare, accoppiamento e vita in branco.

Esercizi di Analisi dei Dati. In ecologia e in tutti i rami delle scienze, gli studenti devono imparare a lavorare bene con molte tipologie diverse di dati.

A tal fine, ogni capitolo adesso include esercizi di Analisi dei Dati (vedi l’esempio fornito sopra) in cui gli studenti lavorano con dati reali. Questi esercizi permettono agli studenti di migliorare le loro capacità con abilità essenziali come eseguire calcoli, realizzare grafici, progettare esperimenti e interpretare risultati.

Caratteristiche distintive

Oltre ai cambiamenti che abbiamo appena descritto, abbiamo rivisto e potenziato le caratteristiche pedagogiche distintive in Ecologia, già introdotte nelle edizioni precedenti:

Eccellenza Pedagogica Gli studenti che affrontano per la prima volta un corso di ecologia devono confrontarsi con numerose problematiche, sia di carattere concettuale che pratico. Per aiutarli a gestire questa vasta quantità di informazioni, ogni capitolo di Ecologia è organizzato intorno a un piccolo numero di Concetti Chiave, che forniscono riassunti aggiornati sui principi ecologici fondamentali. Tutti questi Concetti Chiave sono elencati nel Riepilogo di ogni capitolo.

Casi Studio Ogni capitolo si apre con un’interessante vignetta, un Caso Studio. Nel presentare una storia coinvolgente o un’interessante applicazione, il Caso Studio attira l’attenzione del lettore mentre lo introduce all’argomento del capitolo. In seguito, il lettore conclude la sua esperienza leggendo il corrispondente “Caso Studio Rivisitato” alla fine del capitolo. Ogni Caso Studio si collega naturalmente a livelli multipli della gerarchia ecologica, fornendo in tal modo un chiaro collegamento alle Connessioni in Natura, che descriviamo di seguito.

Connessioni in Natura Nella maggior parte dei libri di testo di ecologia, le connessioni tra i livelli della gerarchia ecologica sono discusse brevemente, a volte soltanto nel capitolo iniziale. Come risultato, si perdono molte possibilità di mettere in evidenza per gli studenti il fatto che gli eventi nei sistemi naturali sono davvero interconnessi. Per facilitare agli studenti la comprensione di come gli eventi in natura siano interconnessi, ogni capitolo di Ecologia si chiude con una sezione che discute su come il materiale trattato nel capitolo influenza ed è influenzato da interazioni con gli altri livelli della gerarchia ecologica. Ove opportuno, queste interconnessioni sono anche enfatizzate nel corpo principale del testo.

Relazioni con i Cambiamenti Climatici I cambiamenti climatici hanno ampi effetti ecologici, con importanti implicazioni per la conservazione e i servizi ecosistemici. Circa due terzi dei capitoli della Terza Edizione adesso includono un importante esempio di cambiamenti climatici, seguito immediatamente da una frase che guida gli studenti ai contenuti addizionali presenti nel Sito Web Associato in lingua inglese. Queste Relazioni con i Cambiamenti Climatici presenti sul web discutono di come l’esempio riportato nel testo si collega agli altri livelli della gerarchia ecologica, arricchendo la comprensione dello studente sui cambiamenti climatici in atto.

Indagine Ecologica La nostra comprensione dell’ecologia è in continuo cambiamento a causa delle nuove osservazioni e dei nuovi risultati che provengono da esperimenti e modelli ecologici. Tutti i capitoli del libro enfatizzano la natura di ciò che conosciamo sull’ecologia, che è basata su indagini attive.

Ciò avviene in tutto il testo ed è ulteriormente messo in evidenza negli esercizi di Analisi dei Dati precedentemente discussi e nelle Domande nella Didascalia delle Figure (descritte in seguito). In aggiunta, Ecologia include esercizi pratici di natura interpretativa e quantitativa, discussi di seguito.

Esercizi Pratici di Soluzione di Problemi Questa apprezzata caratteristica del Sito Web Associato in lingua inglese chiede agli studenti di manipolare i dati, esplorare gli aspetti matematici dell’ecologia in maggior dettaglio, interpretare i risultati di un vero esperimento e analizzare semplici modelli sistemici utilizzando simulazioni. Ogni capitolo del libro include uno o più Esercizi Pratici, inclusa una decina che sono nuovi per la Terza Edizione.

Questi esercizi applicativi possono essere usati in due modi importanti: possono essere assegnati come esercizi a casa (sono tutti disponibili per gli studenti sul Sito Web Associato in lingua inglese) o essere usati come esercizi in aula (ognuno di essi è fornito di un nuovo format per il docente che lo rende facile da incorporare nelle lezioni come esercizio di apprendimento attivo o argomento di discussione).

Domande nella Didascalia delle Figure Ogni capitolo include 3-6 Domande nella Didascalia delle Figure che appaiono con un carattere verde alla fine della didascalia. Queste domande incoraggiano lo studente a cimentarsi con le figure e accertarsi che ne abbia compreso il contenuto. Le domande spaziano da quelle che servono ad accertarsi che lo studente abbia compreso gli assi, o altri aspetti semplici delle figure, fino a quelle che chiedono allo studente di sviluppare o valutare un’ipotesi.

Applicazioni Ecologiche Negli ultimi anni, gli ecologi hanno sempre più concentrato la loro attenzione su questioni applicative. In maniera simile, molti studenti che affrontano un corso introduttivo all’ecologia sono molto interessati agli aspetti applicativi della disciplina. Alla luce di ciò, le applicazioni ecologiche (che includono la biologia della conservazione) ricevono grande attenzione in questo testo.

Ogni capitolo è intriso di discussioni su argomenti applicativi che aiutano a catturare e mantenere l’interesse dello studente.

Metodi di Analisi Ecologica Alcuni capitoli includono Metodi di Analisi Ecologica, un riquadro che descrive “attrezzi” ecologici quali il disegno sperimentale, il telerilevamento, i sistemi informativi territoriali, le tecniche di marcatura e ricattura, l’analisi degli isotopi stabili, il DNA fingerprinting e il calcolo delle curve specie-area.

Collegamenti all’Evoluzione L’evoluzione è il tema centrale e unificante di tutta la biologia e i suoi collegamenti con l’ecologia sono molto forti. Tuttavia, i libri di testo di ecologia tipicamente presentano l’evoluzione quasi come un argomento a sé stante.

In alternativa all’approccio convenzionale, il Capitolo 6 di Ecologia è dedicato a descrivere gli effetti interconnessi dell’ecologia e dell’evoluzione. Questo capitolo esplora l’ecologia evoluzionistica delle popolazioni documentata nella storia travolgente della vita sulla Terra. Altri argomenti nell’ecologia evoluzionistica sono esplorati nel Capitolo 7 (Storia biologica) e nel Capitolo 8, il nuovo Capitolo sull’Ecologia Comportamentale. I concetti, o le applicazioni, che sono collegati all’evoluzione sono descritti anche in molti altri capitoli.

Programma Artistico Molte delle illustrazioni di Ecologia includono delle “vignette” che raccontano una storia che può essere compresa a prima vista, ancor prima di leggere il testo del capitolo. Il programma artistico è disponibile come parte dell’Instructor’s Resource Library.

Ecologia è un work in progress

Questo testo, come la disciplina di cui scriviamo, non è formato da un blocco di idee immutabili e informazioni statiche. Al contrario, il libro si svilupperà e cambierà nel tempo, come risposta alle nuove scoperte e ai nuovi approcci all’insegnamento. Ci farebbe molto piacere sapere dai lettori e dai docenti cosa piace e non piace del testo e ricevere domande o suggerimenti su come potrebbe essere migliorato.

Gli autori possono essere raggiunti individualmente o come gruppo mandando una email all’indirizzo ecology@sinauer.com o scrivendo a Ecology, Sinauer Associates, PO Box 407, Sunderland, MA 01375 USA.

Ringraziamenti

Vorremmo esprimere la nostra gratitudine al personale della Sinauer Associates, con il quale abbiamo lavorato da vicino durante la stesura del testo e soprattutto durante la sua produzione. Andy Sinauer ha appoggiato la pianificazione del libro sin dal primo giorno. Ha partecipato in maniera entusiastica ad ogni fase durante il percorso. Carol Wigg e Laura Green hanno fatto un ottimo lavoro guidando il testo attraverso le molte fasi della produzione. Norma Sims Roche ha nuovamente fatto un lavoro superbo di rilettura del manoscritto, spesso incoraggiandoci ad espandere alcuni argomenti, oppure ometterne altri, per aiutarci a raggiungere gli obiettivi che ci eravamo prefissati. Elizabeth Morales ci ha fornito le splendide illustrazioni e le sue domande ci hanno aiutato a perfezionare il messaggio visivo.

David McIntyre, che ha curato la parte iconografica, è sempre riuscito a trovare delle ottime immagini per mettere in risalto le informazioni veicolate nelle figure. Jen Basil-Whitaker è rimasto con noi durante le molte fasi di progettazione della grafica. Siamo molto fieri della versione finale. Dean Scudder è stato la mente del marketing del testo e Marie Scavotto ha curato il bel dépliant promozionale. Mark Belk (Brigham Young University) e Elizabeth Hobson (New Mexico State University) hanno dimostrato grande abilità e competenza nello scrivere le risorse online e per i docenti. Queste risorse sono state coordinate da Jason Dirks della Sinauer.

Infine, vorremmo ringraziare alcune delle tante persone che ci hanno aiutato a trasformare le nostre idee in un libro stampato. Siamo grati ai nostri colleghi che hanno generosamente analizzato il piano del libro o hanno letto uno o più capitoli del manoscritto; li elenchiamo nelle pagine successive. Tra le centinaia di persone che abbiamo contattato durante la stesura del libro, vorremmo ringraziare in maniera particolare le seguenti persone per il loro sforzo nel guidarci e per aver generosamente condiviso il loro tempo e la loro esperienza: Jocelyn Aycrigg, Jenifer Hall-Bowman, John Jaenike, Michelle Koo, Karen Mabry, Debra VamVikites e Tim Wright.

MICHAEL L. CAIN
WILLIAM D. BOWMAN
SALLY D. HACKER

Autori

MICHAEL L. CAIN, avendo deciso di cambiare il proprio percorso professionale e dedicarsi a tempo pieno alla scrittura, è attualmente un affiliato del “Bowdoin College”. Dopo aver ricevuto il dottorato di ricerca in Ecologia e Biologia Evoluzionistica dalla Cornell University, è stato membro del personale accademico alla New Mexico State University e al Rose-Hulman Institute of Technology. In aggiunta al suo contributo in questo libro, il dott. Cain è uno dei coautori del testo Campbell’s Biology (Decima Edizione) e di Biology in Focus (Prima Edizione). Si è occupato di didattica per studenti in diverse discipline, tra cui la biologia di base, l’ecologia, l’ecologia di campo, l’evoluzione, la botanica, la matematica applicata alla biologia e la biostatistica. Le sue linee di ricerca riguardano l’ecologia vegetale, la dispersione ad ampio raggio, le dinamiche ecologiche ed evoluzionistiche in zone ibride ed i comportamenti di piante ed animali nella ricerca di energia e nutrienti.

WILLIAM D. BOWMAN è professore alla University of Colorado di Boulder, e collabora con i ricercatori del “Department of Ecology and Evolutionary Biology”, del “Mountain Research Station” e del “Institute of Arctic and Alpine Research”. Ha conseguito il dottorato di ricerca alla Duke University. Il dott. Bowman ha tenuto corsi di ecologia di base, ecologia vegetale, interazioni tra pianta e suolo ed ecologia ecosistemica, e per oltre due decadi ha diretto corsi sul campo estivi e programmi di ricerca per studenti universitari. La sua ricerca è incentrata sulle intersezioni tra ecologia fisiologica, dinamiche di comunità e funzioni ecosistemiche, particolarmente nel contesto dei cambiamenti ambientali.

SALLY D. HACKER è professoressa alla Oregon State University di Corvallis, dove è entrata a far parte del personale accademico nel 2004. In quanto ecologa di comunità, interessata alle comunità di ambienti costieri, dunali e di estuario in condizioni sia naturali sia regimentate, la ricerca della dott.ssa Hacker esplora le strutture, le funzioni e i servizi delle comunità in vari contesti di interazioni tra specie e cambiamento globale. Il suo lavoro si è recentemente focalizzato sul ruolo potenziale degli ecosistemi nel mitigare la vulnerabilità delle coste in vista del cambiamento climatico. È autrice o coautrice di numerosi articoli e capitoli di libro, esplorando le interazioni tra specie, le invasioni marine e i servizi ecosistemici più importanti di ecosistemi costieri sottoposti a regimentazione antropica. È docente in corsi di ecologia di base, ecologia di comunità e biologia marina.