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Oggetto:
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Strumenti e metodi di scienze della terra

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Earth science tools and methods

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Anno accademico 2024/2025

Codice attività didattica
SVB0105
Docenti
Giorgio Carnevale
Francesca Marucco
Corso di studio
Laurea Magistrale in Evoluzione del Comportamento Animale e dell'Uomo (ECAU)
Anno
1° anno
Periodo
Da definire
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
12
SSD attività didattica
BIO/05 - zoologia
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Orale
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Modulo PALEONTOLOGIA DEI VERTEBRATI

L'insegnamento intende fornire una visione approfondita della storia dei vertebrati, attraverso l'analisi dei principali eventi evolutivi e delle più importanti innovazioni morfologiche, nel contesto dell'evoluzione geodinamica e climatica del pianeta. Pertanto, l'insegnamento si inserisce nell'obiettivo generale del Corso di Laurea Magistrale di fornire conoscenze relative alle interazioni tra componenti abiologiche e biologiche dei sistemi naturali e l'evoluzione e il comportamento degli animali, con particolare riferimento ai vertebrati.

Modulo RILEVAMENTO DEI DATI TERRITORIALI

L’insegnamento fornisce competenze nel rilevare dati spaziali direttamente sul territorio per integrarli in database tramite Sistemi Informatici Geografici (GIS) e analizzarli tramite statistiche spaziali. Le competenze durante l’insegnamento vengono sviluppate sia nel campo faunistico dell'analisi comportamentale animale, in relazione all'analisi di movimento e di selezione dell'habitat da parte di specie animali, e sia nel campo geo-paleontologico in relazione ad analisi spaziali di particolari ritrovamenti geolocalizzati. Vengono acquisite conoscenze utili ad una prima comprensione delle statistiche spaziali per analisi comportamentali e alla valutazione autonoma e critica di dati spaziali utili per la conservazione delle specie e degli habitat.

Module A (Vertebrate Paleontology)

The course will provide a detailed overview of the evolutionary history of vertebrates, based on the analysis of the main evolutionary events and morphological innovations. The evolutionary events and the morphological innovations will be discussed in the context of the genodynamic and climatic evolution of Earth. Therefore, the course is consistent with the general target of the Corso di Laurea Magistrale to provide a detailed knowledge about the interactions between biotic and abiotic components of the natural systems and animal evolution and behaviour, with special reference to vertebrates.

Module B (Spatial Data Collection)

The teaching aims to provide skills in detecting spatial data directly in the field and to integrate them into a database using Geographic Information Systems (GIS). Moreover the course aims to provide spatial analysis skills using QGIS. Skills during the teaching are developed both in the wildlife field of animal behavioural analysis, in relation to the analysis of movement and habitat selection by animal species, and in the geo-paleontological field in relation to spatial analysis of particular geo-localised data. Useful knowledge is acquired for a first understanding of spatial statistics for behavioral analysis and for the autonomous and critical evaluation of spatial data useful for the conservation of species and habitats.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Modulo PALEONTOLOGIA DEI VERTEBRATI

CONOSCENZA E CAPACITA' DI COMPRENSIONE

L'insegnamento prevede di completare la formazione dello studente con nozioni e strumenti utili ad approfondire la dimensione storica del percorso evolutivo dei vertebrati e delle basi biologiche del loro comportamento, nonché dei fattori ambientali che ne influenzano l'espressione.

CAPACITA' DI APPLICARE CONOSCENZA E CAPACITA' DI COMPRENSIONE

Acquisizione di conoscenze relative ai principali eventi della storia evolutiva dei vertebrati, le relazioni filogenetiche tra i diversi cladi, e le principali innovazioni morfologiche e funzionali.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO

Acquisizione di capacità relative a:

- ordinare cronologicamente gli eventi evolutivi nella storia dei vertebrati e di valutare le relazioni tra forma e funzione;

- reperire letteratura scientifica inerente tematiche di carattere paleobiologico;

- valutare in modo critico i limiti qualitativi e le potenzialità applicative del record paleontologico nell'interpretazione della storia evolutiva dei vertebrati.

ABILITA' COMUNICATIVE

Acquisizione di conoscenze relative al linguaggio tecnico della paleontologia, dell'anatomia comparata e della biologia evoluzionistica.

CAPACITA' DI APPRENDIMENTO

Le conoscenze acquisite rappresentano uno strumento per ulteriori approfondimenti metodologici e di conoscenza finalizzati allo studio dell'evoluzione dei vertebrati.

Modulo RILEVAMENTO DEI DATI TERRITORIALI

CONOSCENZA, CAPACITÀ DI COMPRENSIONE e DI APPLICAZIONE

Acquisizione di conoscenze relative all'utilizzo critico dei Sistemi Informatici Geografici (GIS) in particolare relazione al programma QGIS in ambito comportamentale animale e geo-paleontologico. Inoltre dovrà dimostrare di avere acquisito la conoscenza della terminologia scientifica corretta in ambito spaziale e la capacità di comprendere le tematiche inerenti al corso trattate in articoli scientifici specialistici

AUTONOMIA DI GIUDIZIO

Acquisizione di conoscenze finalizzate a commentare e discutere in modo critico ed autonomo le tematiche inerenti all'insegnamento trattate nella letteratura scientifica

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO E ABILITÀ COMUNICATIVE

Acquisizione di conoscenze relative alla comprensione e all'elaborazione dei concetti e dei dati presenti in articoli scientifici relativi alle tematiche presentate nell'insegnamento ed essere in grado di rielaborare dati spaziali sul comportamento animale ed analizzarli e comunicarli indipendentemente in maniera appropriata citando i concetti acquisiti.

Module A (Vertebrate Paleontology)

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING

The course will implement the knowledge about the evolutionary history of vertebrates introducing the concept of deep time into the analysis and interpretation of the biological basis of behaviour, as well as of the environmental parameters that can influence its expression.

APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING

By attending the course it will be possible to achieve a detailed knowledge of the main events in the evolutionary history of vertebrates, of the phylogenetic relationships between the vertebrate claded, and their most relevant morphological and functional innovations.

MAKING JUDGEMENTS

Thanks to the knowledge acquired during the course, the student will be able:

- to order chronologically the main evolutionary events of the vertebrate history and the evaluate the link between form and function;

- to properly analyse and critically evaluate paleobiological literature;

- the ability to critically evaluate the quantitative limits and the potential applicability of the fossil record in the analysis of the evolutionary history of vertebrates.

COMMUNICATION SKILLS

At the end of the course, the student should be able to use the technical terminology of paleontology, comparative anatomy and evolutionary biology.

LEARNING ABILITY

The acquired knowledge represents a tool for further methodological and interpretative studies of vertebrate evolution.

Module B (Spatial Data Collection)

KNOWLEDGE, UNDERSTANDING ABILITY AND APPLICATION

At the end of the course it will be possible demonstrate that he / she has acquired the critical use of Geographic Information Systems (GIS) in particular relation to the QGIS program for animal behavior studies and geo-paleontological ones. He / she will also have to demonstrate that he / she has acquired the knowledge of the correct scientific terminology in the spatial analysisi connected to the etological field and the ability to understand the topics related to the course in specialized scientific articles.

JUDGMENT AUTONOMY

comment and discuss in a critical and autonomous way the teaching issues dealt with in the scientific literature

LEARNING SKILLS AND COMMUNICATION SKILLS

Ability to understand and process the concepts and data present in scientific articles related to the topics presented in the teaching and be able to reprocess spatial data on animal behavior and analyze and communicate them independently in an appropriate manner, citing the acquired concepts.

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Programma

Modulo PALEONTOLOGIA DEI VERTEBRATI

Storia della paleontologia dei vertebrati. Tafonomia e studio dei vertebrati fossili. Concetti di morfologia funzionale. Cladistica. Adeguatezza del record paleontologico. Lo scheletro. Piano strutturale dei vertebrati. Origine dei vertebrati. Ipotesi di Jefferies. Sinapomorfie dei Chordata. Somitochordata. Caratterizzazione dei Craniata. Cresta neurale e placodi ectodermici. Ipotesi di Northcutt & Gans. Cristozoa. Craniati cambriani. Cranializzazione. Agnata. Conodonta. Struttura e sinapomorfie degli Gnathostomata. Teorie sull'origine delle mascelle. Placodermi. Chondrichthyes. Osteichthyes. Actinopterygii. Sarcopterygii.

Tetrapodi basali. Tetrapodi anamni post-devoniani: 'Temnospondyli', Lepospondyli, Reptiliomorphi, Lissamphibia. Origine degli Amniota. Fenestrazioni temporali e classificazione dei 'Rettili'. Synapsida. Diapsida Lepidosauromorpha. Euryapsida. Testudines.Archosauromorpha. Dinosauria. Il volo: Pterosauria e Uccelli. Therapsida ed origine dei caratteri mammaliani. Mammiferi mesozoici. Monotremata. Theri basali. Marsupialia. Placentalia.

Modulo RILEVAMENTO DEI DATI TERRITORIALI

GIS: INTRODUZIONE E CONCETTI FONDAMENTALI

Introduzione ai "Geografic Information Systems" (GIS): i database spaziali. Applicazioni ed utilizzi del GIS nel campo animale e comportamentale. "Landscape ecology": l'ecologia del paesaggio e l'importanza per la conservazione delle specie e della natura. Il programma ArcGIS. Il programma QGIS. La cartografia e la lettura delle carte. Metodi di rappresentazione cartografica: proiezioni e sistemi di coordinate. Concetti GIS fondamentali: i data layers. Dati vettoriali e raster. Proiezione di mappe e trasformazioni di coordinate.

DATI SPAZIALI E CREAZIONE DI MAPPE

Data sources. L'utilizzo del GPS: strumentazione e applicazioni in campo faunistico e di analisi comportamentale animale. L'utilizzo delle mappe cartacee: rilevamento coordinate. Accuratezza, errori e precisione nei dati cartografici e faunistici. Il GPS: esempi di utilizzo. La creazione di database spaziali, la loro gestione ed il loro utilizzo. Creazione di dati spaziali. Editing di dati spaziali. Calcoli statistici spaziali. Metadata.

INTERROGAZIONI SPAZIALI E PRESENTAZIONI DI DATI GEOGRAFICI

Interrogazioni spaziali. Utilizzo di grafici per quantificazioni spaziali. Associazioni di tabelle. Selezione di dati spaziali. Presentazione di dati geografici. Realizzazione di mappe. Esempi di studi ecologici  e geo-paleontologici con utilizzo di GIS.

ANALISI SPAZIALI VETTORIALI

Definizione di analisi spaziale. Analisi di dati vettoriali. Estrazioni da database spaziali. Analisi di prossimità - "Proximity analysis" (e.g. Buffer e "Nearest neighbor"). Analisi di sovrapposizioni (e.g. intersezioni di aree, etc.). Calcoli statistici su dati spaziali (e.g. media, deviazione standard, etc.). Calcoli di aree, lunghezze, etc. Le analisi spaziali: il processo analitico. Progetto personale.

ANALISI SPAZIALI CON RASTER

Le analisi spaziali con l'utilizzo di dati raster. Dati raster e sistema di coordinate. Definizione iniziale delle analisi di dati raster. Conversioni tra dati raster e dati vettoriali. Riclassificazione di dati raster. Visualizzare ed estrarre informazioni da dati di superficie.DEM.Carte di pendenza e carte di esposizione. Utilizzo dell'Algebra Mappale - Map Algebra

LA SELEZIONE DELL'HABITAT DELLE SPECIE ANIMALI: CONFRONTO TRA USO E DISPONIBILITA'

La teoria della selezione dell'habitat: la misura dell'utilizzo e della disponibilità. L'utilizzo dell'habitat da parte di specie animali. Il GPS per il rilevamento delle localizzazioni di specie animali (segni diretti ed indiretti): accuratezza e precisione (ripasso). Punti di segni di presenza animale e localizzazioni tramite radiocollari GPS e VHF. Movimenti. Home range. La disponibilità: quantificazioni e definizioni in relazione al livello di selezione. Confronto tra utilizzo e disponibilità: gli indici di selezione- Le analisi più sofisticate di selezione dell'habitat. Applicazione delle tecniche GIS per studi di selezione dell'habitat. Criticità nell'utilizzo del GIS e fonti di errore. Verranno inoltre effettuate tali analisi su datasets spaziali geo-paleontologici.

L'UTILIZZO DEL GIS NEL MONDO REALE: CASI STUDIO IN AMBITO FAUNISTICO E COMPORTAMENTALE ANIMALE, APPLICAZIONI ANCHE NEL CAMPO GEO-PALEONTOLOGICO

E' prevista un'uscita di campo per stimolare l'approccio critico e l'utilizzo pratico delle conoscenze acquisite.

Module A (Vertebrate Paleontology)

History of vertebrate paleontology. Taphonomy and study of fossil vertebrates. Principles of functional morphology. Cladistics. Quality of the fossil record. The skeleton. Vertebrate body plan. Vertebrate origins. Jefferies and the Calcichordates. Chordate synapomorphies. Somitochordates. Characterization of Craniates. Naural crest and ectodermal placodes. Cristozoans. Cambrian craniates. Cranialization. Agnata. Conodonta. Gnathostomata: structure and synapomorphies. Theories on the origin of the jaws. Placodermi. Chondrichthyes. Osteichthyes: Actinopterygii. Sarcopterygians and origin of tetrapods. Devonian tetrapods. Post- Devonian tetrapods and the origin of Amniota. Temporal fenestrae and classification of 'reptiles'. Synapsida. Diapsida Lepidosauromorpha. Marine reptiles. Testudines. Archosauromorphs. Dinosaurs. Origin of flight: Pterosaurs and birds. Therapsid and origin of mammalian features. Mesozoic mammals. Monotremata. Basal therians. Marsupialia. Placentalia.

Module B (Spatial Data Collection)

GIS: INTRODUCTION AND FUNDAMENTAL CONCEPTS

Introduction to "Geographical Information Systems" (GIS): spatial databases. Applications and uses of GIS in the animal and behavioral field. "Landscape ecology": the ecology of the landscape and the importance for the conservation of species and nature. The ArcGIS program. The QGIS program. Cartography and maps reading. Cartographic representation methods: projections and coordinate systems. Fundamental GIS concepts: data layers. Vector and raster data. Map projection and coordinate transformations.

SPACE DATA AND CREATION OF MAPS

Data sources. The use of GPS: instrumentation and applications in the field of fauna and animal behavioral analysis. Use of maps: coordinates. Accuracy, errors and accuracy in cartographic and wildlife behavioural data. GPS: examples of use. The creation of spatial databases, their management and their use. Creation of spatial data. Editing of spatial data. Spatial statistical calculations. Metadata.

SPATIAL QUERIES AND GEOGRAPHICAL DATA PRESENTATIONS

Spatial queries. Use of graphs for spatial quantifications. Table associations. Selection of spatial data in animal movement analysis and wildlife datasets. Presentation of geographical data. Map creation. Examples of ecological and behavioural studies using GIS.

VECTOR SPACE ANALYSIS

Definition of spatial analysis. Analysis of vector data. Extractions from spatial databases. Proximity analysis - "Proximity analysis" (e.g. Buffer and "Nearest neighbor"). Analysis of overlaps (e.g. intersections of areas, etc.). Statistical calculations on spatial data (e.g. media, standard deviation, etc.). Calculations of areas, lengths, etc. Spatial analyzes: the analytic process. Personal project.

SPACE ANALYSIS WITH RASTER

Spatial analyzes using raster data. Raster data and coordinate system. Initial definition of the analysis of raster data. Conversions between raster data and vector data. Reclassification of raster data. View and extract information from surface data. D: Gradient art and exposure cards. Use of Algebra Mappali - Map Algebra

THE SELECTION OF THE HABITAT OF ANIMAL SPECIES: COMPARISON BETWEEN USE AND AVAILABILITY

Habitat selection theory in wildlife: the measure of use and availability. The use of habitat by animal species. The GPS for the detection of localizations of animal species (direct and indirect signs): accuracy and precision (revision). Points of signs of animal presence and location via GPS and VHF radiocollars. Movements. Home range. Availability: quantifications and definitions in relation to the selection level. Comparison between use and availability: selection indexes - The most sophisticated habitat selection analyzes. Application of GIS techniques for habitat selection animal studies. Critical use of GIS and sources of error. These analyses will also be carried out on geo-paleontological spatial datasets.

THE USE OF THE GIS IN THE REAL WORLD: CASE STUDY IN WILDLIFE AND ANIMAL BEHAVIOR, APPLICATIONS ALSO IN THE GEO-PALEONTOLOGICAL FIELD

A field trip is planned to stimulate a critical approach and practical use of the knowledge gained.

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Modalità di insegnamento

Modulo PALEONTOLOGIA DEI VERTEBRATI

L'insegnamento si articola in 48 ore di didattica frontale in presenza (6 CFU), che si svolgono in aula con l'ausilio di proiezioni e prevedono una rilevante interazione tra docente e studenti.

Modulo RILEVAMENTO DEI DATI TERRITORIALI

Gli argomenti dell'insegnamento vengono sviluppati durante le 48 ore di lezioni frontali in presenza utilizzando presentazioni powerpoint, esercitazioni e filmati, ed in contemporanea utilizzando direttamente il programma QGIS nelle lezioni. E' importante la presenza in aula per acquisire padronanza con il programma e le analisi, e per le fondamentali interazioni tra docente e studenti.

Per ogni argomento è proposta:

1- una lezione frontale con una presentazione power point che poi sarà caricata su Moodle in pdf 

2 – un momento di discussione in aula con gli studenti, approfondito per ogni tematica, accompagnato occasionalmente da brevi questionari

3 – una parte pratica di analisi dei dati e di esercitazione su GIS per acquisire praticamente i concetti spiegati durante la lezione frontale .

E' prevista un'uscita didattica di campo per stimolare l'approccio critico e l'utilizzo pratico delle conoscenze acquisite a conclusione del modulo di insegnamento.

Verrà fornito regolarmente sulla pagina Moodle dell'insegnamento e presentato a lezione il materiale di affiancamento a ogni argomento (pubblicazioni in pdf da leggere, i database utili per le esercitazioni).

Module A (Vertebrate Paleontology)

The course is articulated in 48 of formal in-class lecture time (6 CFU), conducted with the support of audiovisuals and with a relevant interaction between teacher and students.

Module B (Spatial Data Collection)

The topics are developed during the 48 hours of lectures using powepoint presentations and practical exercises, and the QGIS program is used directly during lessons. Classroom presence is important for mastering the program and analysis, and for fundamental interactions between lecturer and students.

Lessons will be delivered in face-to-face classes via live and then recorded lectures.

For each topic is proposed:

1- a frontal lesson with a power point presentation that will then be uploaded in pdf on Moodle and on the course website 

2 - a moment of discussion with students, in-depth for each topic , accompanied occasionally by short questionnaires

3 - a practical part of data analysis and exercise on GIS to practically acquire the concepts explained during the frontal lesson in presence

A teaching field trip is planned to stimulate the critical approach and practical use of the knowledge acquired at the conclusion of the teaching module.

The companion material to each topic (pdf publications to read, the databases useful for the exercises) will be provided regularly on Moodle and presented in class. 

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Modulo PALEONTOLOGIA DEI VERTEBRATI

L'esame relativo al modulo di Paleontologia dei Vertebrati si basa su un colloquio orale in presenza, volto a verificare l'acquisizione delle conoscenze previste dal programma e la capacità di esposizione utilizzando la terminologia adeguata. La prova orale comprende un massimo di 5 domande con le quali si intende valutare la comprensione delle tematiche affrontate nell'ambito del corso e la capacità di effettuare collegamenti e integrazioni anche con conoscenze derivanti da corsi seguiti in precedenza. L'esito è espresso in trentesimi.

Modulo RILEVAMENTO DEI DATI TERRITORIALI

Scritto e in caso di necessità orale in presenza. Lo scritto consiste nello svolgimento di un Progetto personale di analisi da sviluppare con l'utilizzo del GIS.

Il voto complessivo dell'esame è costituito dalla media aritmetica dei voti derivanti dalle prove dei due moduli.

Module A (Vertebrate Paleontology)

The course grade of the Vertebrate Paleontology module is determined solely based on an oral examination in presence in order to verify the acquisition of the necessary knowledge as well as the speaking ability to use the paleontological and evolutionary terminology. The oral examination is accomplished by asking the student to answer up to five questions. The maximum grade will be "30 cum laude".

Module B (Spatial Data Collection)

Written examination, with optional oral supplement, in presence. 

The written examination consists in conducting a personal project to be developed with the use of GIS.

The final grade of the course consists of the average values of the grades of the two modules.

Testi consigliati e bibliografia

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Modulo PALEONTOLOGIA DEI VERTEBRATI

CARROLL R.L. 1988 - Vertebrate Paleontology and Evolution. W.H. Freeman and Company.

BENTON M.J. 2005 - Vertebrate Paleontology. Blackwell Publishing.

JANVIER P. 1996 - Early vertebrates. Oxford University Press.

CARROLL R.L. 1997 - Patterns and processes of vertebrate evolution. Cambridge University Press.

GEE H. 1996 - Before the Backbone - Views on the origin of the vertebrates. Chapman & Hall

 

Modulo RILEVAMENTO DEI DATI TERRITORIALI

Il materiale didattico presentato a lezione e le pubblicazioni discusse sono disponibili sul sito internet di Moodle.

Siti internet di interesse:

http://www.esri.com/    

www.qgis.org

http://opensourcegis.org/

http://www.freegis.org/  

http://www.gisdevelopment.net/downloads/gis/



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Orario lezioniV

Nota: Consultare la tabella degli orari pubblicata sull'apposita pagina.

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    Ultimo aggiornamento: 12/06/2024 14:01
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