Ecological and forest restoration

A.A. 2025/2026
15
Crediti massimi
188
Ore totali
SSD
AGR/05 AGR/14 BIO/03 ICAR/06
Lingua
Inglese
Obiettivi formativi
This course will introduce the key concepts, methods and processes for planning, carrying out, and monitoring effective ecological and forest restoration.
The lecturer will implement: (i) in-presence lecture sessions to stimulate the discussion with the students on the topics treated; (ii) field lessons to further develop the students' practical capacity; (iii) teaching labs to consolidate the learning; (iv) tests to verify the learning progresses.
Risultati apprendimento attesi
Knowledge and understanding.
o Understand the causes and consequences of forest ecosystem degradation and deforestation, and identify restoration goals.
o Describe and analyze forest climate and the physical, chemical, and biological properties of forest soils.
o Describe the different strategies of forest restoration via natural and artificial regeneration.
o Summarize the ecological characteristics of forest species and distinguish the dynamics of ecological succession.
o Recall forest restoration strategies, barriers and opportunities at an international, European and national level.
o Understand the different stages of forest restoration programs, from seed collection and nurseries to tree planting or proforestation.
Applying knowledge and understanding.
o Analyze the vulnerability of forest ecosystems to climate change and assess their resistance and resilience.
o Monitor the severity of disturbance, degradation and deforestation using remote sensing techniques.
o Plan an intervention to restore forest vegetation following deforestation, degradation or natural disturbances.
o Assess and monitor the outcomes of forest restoration in terms of carbon sink and biodiversity.
Corso singolo

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Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Periodo
Secondo semestre

Prerequisiti
Conoscenze di base di ecologia vegetale.
inglese livello B2.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
I risultati di apprendimento saranno verificati con successo superando un esame finale con punteggio da 18 a 30. Il 60% del punteggio (0-18) sarà attribuito a un progetto di ripristino ecologico e forestale realizzato individualmente secondo le modalità e i criteri che saranno pubblicati sul sito MS Teams dell'insegnamento. Il 20% del punteggio sarà attribuito in seguito a un esame orale in cui ogni studente risponderà individualmente a domande sul progetto (0-6 punti) e il 20% (0-6 punti) in base a esercitazioni in itinere da svolgere individualmente.

Studentesse e studenti con DSA o disabilità sono pregate/i di contattare via mail il docente almeno 15 giorni prima della data di esame prevista per concordare le eventuali misure individualizzate. Nella mail indirizzata al docente è necessario mettere in CC i rispettivi Servizi di Ateneo: [email protected] (per studenti con DSA) o [email protected] (per studenti con disabilità).

Studenti e studentesse non frequentanti dovranno concordare con i docenti modalità alternative per lo svolgimento delle esercitazioni in itinere e del progetto finale, eventualmente utilizzando estratti dai testi sotto indicati.
Functional ecology and forest restoration
Programma
Parte 1 - 1 CFU

Lezione 1: Le foreste del mondo. Servizi ecosistemici forestali. Minacce alle foreste: deforestazione e degrado forestale. ESERCITAZIONE 1

Lezione 2: Impatti dei cambiamenti climatici ed eventi estremi sulle foreste. Ecologia dei disturbi, regimi di disturbo, resistenza e resilienza. Cos'è la restoration? Come definire lo stato desiderato?

Lezione 3: Principi di ecological restoration. Legge sul ripristino della Natura. Componenti abiotiche del ripristino: il clima. Scenari di cambiamento climatico. ESERCITAZIONE 2

Lezione 4: Analisi del sito e fattori abiotici - Luce, temperatura, acqua e nutrienti; Indicatori di Ellenberg. Funzionamento degli ecosistemi; ecologia delle popolazioni e della comunità; interazioni tra organismi e specie; successioni; Stati stabili alternativi.

ESCURSIONE parco nord milano: ripristino del bosco urbano (0.5 CFU)

Parte 2 - 1 CFU

Lezione 5: Crisi e ripristino della biodiversità; Livelli di biodiversità e loro misurazione; rinaturalizzazione; foreste vetuste

Lezione 6: Foreste montane: gestione e ripristino per la resilienza climatica.

Lezione 7: Tipi delle foreste montane. Ripristino della protezione idrogeologica. Rimboschimento montano.

Lezione 8: Le foreste come pozzi di carbonio, mitigazione della crisi climatica nel settore forestale. Contabilità del carbonio forestale. Elementi di dendrometria. ESERCITAZIONE 3

Seminars and guided exercises - 1 CFU:

1.Ripristino delle foreste urbane e adattamento ai cambiamenti climatici. Bonifica dei siti inquinati.

2.Vivai forestali

3.Valutazione economica dei servizi ecosistemici forestali

4.Ruolo degli animali nel ripristino delle foreste. Ripristino delle zone aride e delle praterie. Principi di ecologia del paesaggio e reti ecologiche. Ripristino a seguito di invasioni biologiche; ripristino dei boschi ripariali, planiziali e alluvionali.

ESCURSIONE Parco del Ticino: ripristino dei boschi ripariali e delle brughiere. Gestione delle specie arboree invasive (0.5 CFU)

ESCURSIONE Val Malga: Raccolta dati di progetto. (1 CFU)
Metodi didattici
Il modulo consiste in 2 CFU di lezioni frontali, 1 CFU di esercitazioni e 2 CFU di uscite in campo.

Il docente utilizzerà:
a) lezioni frontali e dialogate con l'obiettivo di fornire agli studenti i concetti teorici dell'insegnamento e favorire il pensiero critico attraverso la discussione;
b) laboratori didattici per consolidare conoscenze apprese durante le lezioni frontali e sviluppare competenze di ecologia applicata che saranno utili nella pratica professionale;
c) esercizi e quiz in itinere, con l'obiettivo di consolidare e verificare l'acquisizione delle conoscenze;
d) uscite in campo per apprendere come misurare, descrivere e analizzare i popolamenti forestali.

La frequenza è fortemente consigliata.
Materiale di riferimento
Slide e appunti del corso; materiale di studio fornito dai docenti sui canali MS Teams (sia per frequentanti che non frequentanti).

Testi consigliati:
- Stanturf J., Lamb D., Madsen P. (2012) Forest Landscape Restoration, Springer.
- Lamb D. (2014) Large-scale Forest Restoration, Routledge.
- Mansourian S., Parrotta J. (2018) Forest Landscape Restoration. Integrated Approaches to Support Effective Implementation, Routledge.
- Van Andel J., Aronson J. (2012) Restoration Ecology: The New Frontier, Second edition, Wiley
- Howell E.A., Harrington J.A., Glass B.S. (2011) Introduction to Restoration Ecology, Island Press
- Rieger J., Stanley J., Traynor R. (2014) Project Planning and Management for Ecological Restoration. Island Press
- Holl K.D. (2020) Primer of ecological restoration. Island Press
Remote sensing for forest restoration
Programma
Modulo di telerilevamento

Lezioni (2 CFU):
- Presentazione: monitoraggio delle risorse naturali, applicazioni di telerilevamento, vantaggi e svantaggi del telerilevamento, contenuti e risorse del corso, software
- Introduzione: storia del telerilevamento, piattaforme/sensori, orbite satellitari, missioni, dati geospaziali/immagini digitali, raster/vettori, accesso e disponibilità dei dati, browser Copernicus, Earth Explorer, nozioni di base GEE (editor di codice, script, documenti, risorse, archivi, cataloghi)
- Principi di base: spettro elettromagnetico (EM) e radiazione, leggi e quantità fisiche, interazione biosfera/radiazione EM, dalle misurazioni alle proprietà superficiali (riflettanza), proprietà spettrali, nozioni di base GEE (editor di codici, script, documenti, risorse, repository, cataloghi )
- Caratteristiche dei dati: larghezza dello swath del satellite, larghezza di banda del sensore, livelli di elaborazione, risoluzioni delle immagini, correzione geometrica, GEE: raccolte di immagini e caratteristiche, metadati, filtraggio, visualizzazione, importazione/esportazione

Esercitazioni (2 CFU)
- Visualizzazione ed elaborazione delle immagini: accesso alle immagini, visualizzazione RGB in veri e falsi colori, di indici di vegetazione, mosaici mosaic e composite GEE da raccolte di immagini, ritaglio, mascheramento, calcoli algebrici su banda e indici
- Progetto Val Malga (GEE): dati, immagini, caratteristiche
- telerilevamento della vegetazione: firma spettrale, proprietà ottiche delle foglie, componenti piante/chioma, LAI, suolo, fenologia, indici di vegetazione
- Vettori e tabelle GEE, conversioni raster/vettoriali, statistiche zonali
- Principi e tecniche di classificazione: interpretazione delle immagini, classificazione tematica, classificazione supervisionata e non supervisionata, classificazione basata su oggetti, GEE: Earth Engine Objects, calcolo su raccolte di immagini, funzioni, riduttori
- Tecniche di Change Detection: algoritmi e applicazioni, flusso di lavoro di Change Detection, implementazione in GEE di algoritmi di classificazione e Change Detection
- Algoritmi di machine learning: definizione, algoritmi di distanza minima, support vector machines, Random Forest, K-means, implementazione di algoritmi ML in GEE
- Validazione e valutazione dell'accuratezza: protocolli, dati di riferimento, matrice di confusione e metriche di accuratezza, tecniche di regressione, implementazione in GEE
- Analisi di serie temporali: definizione di una serie temporale, serie temporali di indici di vegetazione/NDVI, analisi di trend, interpolazione, visualizzazione di serie temporali, tecniche di compositing, analisi di serie temporali in GEE

Modulo di Ecologia Funzionale
Visite e esercitazioni sul campo (2 CFU):
(1) Orti botanici di Milano e dell'hinterland milanese - Botanica generale per l'identificazione degli alberi
(2) Il bosco di querce di Seveso e Meda - Recupero ambientale del primo disastro chimico/industriale su larga scala al mondo
(3) Progetto di recupero del sottobosco, Cislago - Visita ad un progetto per il controllo del Prunus serotina invasivo e il recupero dello strato erbaceo del sottobosco
(4) Progetto di lotta alla Quercia Rossa e Centro Flora Autoctona del Parco del Monte Barro - Visita al progetto in corso per il controllo della specie naturalizzata Quercus rubra, con visita al principale centro di conservazione vegetale della Regione Lombardia, dotato di banca del germoplasma e laboratorio di propagazione delle piante.
(5) Il futuro dei boschi di abete rosso distrutti dalla tempesta "Vaia" (Val Malga, Sonico - BS) - Visita ad un bosco distrutto dalla tempesta "Vaia". Analisi della vegetazione attuale e degli scenari futuri.
(6) Bioingegneria del suolo per la stabilizzazione e il ripristino dei pendii montani
(Alpe Mola, Edolo - BS) - Visita ad un'area montana interessata da frane e opere di bioingegneria per la stabilizzazione e il ripristino del suolo.
Metodi didattici
l modulo consiste in 2 CFU di lezioni frontali, 2 CFU di laboratori e 2 CFU di esercitazioni e uscite in campo.

I docenti utilizzeranno:
a) lezioni frontali e dialogate con l'obiettivo di fornire agli studenti i concetti teorici dell'insegnamento e favorire il pensiero critico attraverso la discussione;
b) esercitazioni in aula e laboratorio, con l'obiettivo di consolidare e verificare l'acquisizione delle conoscenze e familiarizzare con gli strumenti di analisi informatici;
c) esercitazioni e uscite in campo per apprendere come misurare, descrivere e analizzare i tratti ecologici funzionali.

Le lezioni di remote sensing saranno integrate con esercitazioni in Google Earth Engine (accesso ai dati, visualizzazione dei dati, classificazione delle immagini, valutazione dell'accuratezza).

La frequenza è fortemente consigliata.
Materiale di riferimento
Slide e appunti del corso; ulteriore materiale di studio sarà fornito dai docenti sui canali MS Teams dell'insegnamento (sia per frequentanti che non frequentanti).

Testi di riferimento:
- Schulze D., et al. (2019) Plant Ecology. Springer
- Wegmann M., Leutner B., Dech S. (2016) Remote sensing and GIS for ecologists. Pelagic Publishing
Soil dynamics in ecosystem restoration
Programma
Parte 1:
Suoli forestali e naturali in generale: servizi ecosistemici basati sul suolo
(stock di carbonio, mitigazione del clima, controllo della qualità delle acque
superficiali e sotterranee, supporto alla biodiversità, proxy paleoambientali) (0.5 CFU)
Processi e fattori di formazione del suolo e diversità dei suoli nei diversi
habitat (0.5 CFU)
Processi di degrado del suolo associati a deforestazione e degrado forestale,
erosione, desertificazione, vulnerabilità ai cambiamenti climatici e agli eventi
estremi. (0.5 CFU)
Proprietà ecologiche dei siti di recupero e identificazione dei suoli di
riferimento da utilizzare per il recupero. (0.5 CFU)
Recupero dei suoli nei principali habitat forestali e naturali soggetti a degrado, dai tropici agli ecosistemi boreali e montani. (0.5 CFU)
Cenni di legislazione ed economia del recupero del suolo (0.5 CFU)
Attività sul campo (0.5 CFU di campo, 0.5 CFU analisi dati):
caratterizzazione del suolo, descrizione e campionamento
Metodi didattici
ll modulo consiste in 3 CFU di lezioni frontali, 0.5 CFU di esercitazioni e laboratori e 0.5 CFU di uscite in campo.

Il docente utilizzerà:
a) lezioni frontali e dialogate con l'obiettivo di fornire agli studenti i concetti teorici dell'insegnamento e favorire il pensiero critico attraverso la discussione;
b) esercitazioni e quiz in aula e laboratorio, con l'obiettivo di consolidare e verificare l'acquisizione delle conoscenze;
c) uscite in campo per apprendere come misurare, descrivere e analizzare i suoli.

La frequenza è fortemente consigliata.
Materiale di riferimento
Slide e appunti del corso; ulteriore materiale di studio sarà fornito dai docenti sui canali MS Teams dell'insegnamento (sia per frequentanti che non frequentanti).
Moduli o unità didattiche
Functional ecology and forest restoration
AGR/05 - ASSESTAMENTO FORESTALE E SELVICOLTURA - CFU: 6
BIO/03 - BOTANICA AMBIENTALE E APPLICATA - CFU: 3
Attivita' di campo: 72 ore
Esercitazioni: 16 ore
Lezioni: 28 ore

Remote sensing for forest restoration
ICAR/06 - TOPOGRAFIA E CARTOGRAFIA - CFU: 3
Esercitazioni in aula informatica: 32 ore
Lezioni: 8 ore

Soil dynamics in ecosystem restoration
AGR/14 - PEDOLOGIA - CFU: 3
Attivita' di campo: 8 ore
Laboratori: 8 ore
Lezioni: 16 ore

Docente/i
Ricevimento:
su appuntamento
Nel proprio ufficio, ubicato in Via Celoria 2, settore di Idraulica
Ricevimento:
Su appuntamento
Centro di Ricerca Coordinata Ge.S.Di.Mont. - Via Morino 8, 25048 Edolo (BS),
Ricevimento:
Edifico 7, Biodifesa, Piano 2, Studio 2039
Ricevimento:
Martedi 14h-16h
Via Celoria 2, edificio 5, primo piano
Ricevimento:
su appuntamento
DISAA edificio 21050, primo piano