CORSO DI STUDIO:   Scienze e Tecnologie per l’Ambiente e il Territorio (STAT)        a.a. 2015/2016

Denominazione insegnamento: Ecologia quantitativa

Denominazione insegnamento (in inglese): Quantitative ecology

Lingua dell’insegnamento: italiano

Docente

prof. Enrico Feoli

Crediti

6 CFU

Finalità

Dare una introduzione esauriente sui metodi di analisi dati e di integrazione dei dati per l’analisi quantitativa degli ecosistemi nella prospettiva della ricerca transdisciplinare.

Dare esperienza pratica sull’integrazione di dati provenienti da GIS, remote sensing e differenti basi di dati con un approccio rivolto ad ottenere dati utili per un determinato progetto ma raccolti per altri progetti (data mining)

Dimostrare attraverso casi di studio come si possono definire unità operative geografiche e come correlare le informazioni di diverse matrici di dati mediante l’uso dell’analisi multivariata e della teoria dei “fuzzy sets”.

Programma

Primo Modulo: Analisi dei dati ecologici (circa 35 ore)

Cos’è l’ecologia quantitativa. Problemi ecologici e ricerca di una loro quantificazione. Concetto di sistema e concetto di stato di un sistema. Spazio ecologico. Dimensioni dello spazio ecologico. Misure di ampiezza di nicchia Concetto di ordine, misure di ordine, entropia e neg-entropia, mutua informazione. Le unità di analisi. Tipi di variabili e scale di misura: binaria, qualitativa, ordinale, intervallare razionale. Rappresentazione dei dati: tabelle e matrici. Equazioni empiriche, metodi di linearizzazione. Concetti base di statistica: popolazione, campione, variabilità, parametri di posizione e di dispersione. Distribuzioni di frequenza. Analisi della varianza lineare e analisi della varianza per ranghi. Trasformazione dei dati. Standardizzazione delle variabili e degli oggetti. Introduzione all’ Analisi multivariata e rappresentazione dello spazio multidimensionale. Matrici e vettori di dati ecologici. La matrice di varianza covarianza e la matrice di correlazione. Modalità Q ed R. Classificazione automatica degli ecosistemi. Classificazione politetica e classificazione monotetica. Funzioni di somiglianza geometriche. Funzioni di somiglianza per dati qualitativi, chiquadrato, funzioni per dati misti e integrazione dell’informazione. Matrici simmetriche e dendrogrammi. Linearità e non linearità. Linearizzazione.. Matrici simmetriche di somiglianza e loro uso per la classificazione e per l’ordinamento. Decomposizione singolare e spettrale di una matrice: autovalori ed autovettori. Analisi delle componenti principali. Analisi delle corrispondenze. Analisi della correlazione canonica. Analsi discriminante. Ordinamento, analisi diretta ed indiretta di gradienti

Trattamento dei dati misti: Indice di Gower e Indice di Goodall. Classificazione automatica gerarchica e non gerarchica. Metodi del legame semplice, medio e completo. Topologia dei dendrogrammi. La teoria dei fuzzy sets, applicazioni alle variabili ecologiche e alle classi di oggetti.

Secondo modulo: Modelli ecologici (circa 25 ore)

Semplici modelli di crescita dell’individuo e di crescita delle popolazioni. Modello esponenziale e logistico. Modelli di Lotka e Volterra. Modelli di dispersione spaziale, autocorrelazione spaziale. Catene di Markov. Modelli per la misura della biodiversità, log-normale, broken stick, geometrico. Modelli di dispersione e di diffusione. Analisi delle serie temporali: medie mobili e ARIMA (modello autoregressivo delle medie mobili), applicazioni delle trasformate di Fourier.

Esercitazioni

Durante il corso si faranno esercitazioni pratiche con l’uso del programma MATEDIT.

Bibliografia

Dispensa di E. Feoli e P. Ganis “Introduzione all’ecologia quantitativa” scaricabile da internet.

Si consiglia anche

il testo di M. Gatto Introduzione all’ecologia delle popolazioni (CLUP 1989),

il testo di Ferrari C. Biodiversità, 2010 Zanichelli e il testo di Chelazzi G. Provini A. Santini G. 2004. Ecologia dagli organismi agli ecosistemi. Casa editrice Ambrosiana.

Jongman R.H.G., ter Braak C.J.F. & van Tongeren O.F.R. (eds.), 1995, Data analysis in community and landscape ecology. 2^nd ed. Cambridge University Press. Cambridge.

Indirizzi

Prof. Enrico Feoli

Tel. Univ.: 040/5582076 cell. 3204329850