IL MARE E LA SUA OSSERVAZIONE: UNA SFIDA PER LA RICERCA ITALIANA
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IL MARE E LA SUA OSSERVAZIONE:
UNA SFIDA PER LA RICERCA ITALIANA
Raffaella Casotti
Riassunto
Gli osservatori marini interdisciplinari che integrino la biologia, la fisica e la biogeochimica sono essenziali per me-
glio comprendere le minacce alla biodiversità globale e ai servizi ecosistemici rappresentate dagli impatti antropici.
Essi sono uno strumento indispensabile per fornire agli scienziati e agli utilizzatori finali il supporto e la conoscenza
necessarie a quantificare il cambiamento globale e il suo impatto sull’uso sostenibile dei mari e delle coste.
Parole chiave: Monitoraggio marino, Servizi ecosistemici, Marine Strategy Framework Directive, Osservatori au-
mentati.
L’ambiente marino è sempre stato una fonte di ric- sono percepiti come un problema, e viene chiesto un
chezza e di ispirazione per il genere umano, fornendo intervento. Purtroppo, però, la conoscenza dello stato
quelli che oggi si definiscono “servizi ecosistemici” e delle modalità di evoluzione degli ecosistemi marini
essenziali alla società, e che potrebbero essere de- è ancora molto limitata e di conseguenza gli interventi
scritti sinteticamente come cibo, trasporto e svago. sono spesso poco efficaci.
Questi includono attività essenziali per l’uomo quali La ricerca scientifica è chiamata, oggi più che mai,
trasferimenti di merci e persone, attività ricreative, tu- a fornire parere esperto e a indicare possibili dire-
rismo, protezione da effetti di tempeste, protezione da zioni per un uso sostenibile della risorsa mare e per
allagamenti, habitat di riproduzione, controllo dell’e- l’ottimizzazione del suo sfruttamento. Questo non
rosione e stabilizzazione della costa, regolazione del può prescindere dall’aumento della conoscenza dei
clima e sequestro di anidride carbonica (Benedetti- meccanismi di funzionamento e di evoluzione degli
Cecchi, 2018). ecosistemi, raggiungibili con la sperimentazione e
Il 40% della popolazione mondiale vive entro i 100 con l’osservazione, a breve e a lungo termine. Nè può
km dalla costa e gode di questi servizi ecosistemici. È prescindere da una visione integrata del mare con gli
essenziale dunque, conservarli e preservarli in modo aspetti economici, sociali e culturali.
che essi siano disponibili alle generazioni future, sulla Diverse iniziative, sia nazionali che internaziona-
base del principio dell’uso sostenibile. li, si pongono come obbiettivo quello di includere il
La salute del mare è oggi minacciata a livello glo- mare, la sua gestione, le sue risorse ed il loro sfrut-
bale da un abbassamento della produttività, cambi di tamento, in una visione integrata ed interdisciplinare
funzionamento (regime shifts), collasso di intere po- (Elliott et al. 2018).
polazioni, mortalità di massa, riduzione di resilienza A livello europeo, la Direttiva 2008/56/EC (Marine
e recupero e conseguenze della perdita di biodiver- Strategy Framework Directive, MSFD) e la 2014/89/
sità. Queste minacce hanno un effetto negativo sul EU (Maritime Spatial Plannin Directive, MSPD) sono
funzionamento ecosistemico e relativi servizi, e sono gli strumenti legislativi principali per guidare una
la risposta all’accumulo di impatti concomitanti che corretta gestione della qualità marina. La MSFD mira
includono, tra gli altri, il riscaldamento atmosferico, a raggiungere o mantenere un Good Environmental
un’eccessiva pressione di pesca e l’acidificazione. Al- Status (GES) e acque marine pulite, in buona salute
tri fenomeni, non meno importanti, avvengono alla e produttive, e che siano in grado di fornire beni, ser-
scala regionale o locale, e comprendono, ad esempio, vizi e benessere. La MSPD nasce dalla crescente esi-
riduzione delle calotte polari, fioriture di specie dan- genza di reperire spazi marittimi per la produzione di
ANALISYS - 1/2020
nose (Harmful Algal Blooms), eutrofizzazione costie- energia, i trasporti, le esplorazioni, la pesca, l’acqua-
ra, cambiamenti estetici della costa a causa di erosio- coltura, il turismo e mira ad assicurare che le attività
ne o costruzioni. Solo però quando questi fenomeni umane si svolgano in una maniera sicura e sostenibile,
causano eventi estremi quali, ad esempio, accumuli e ambisce a coordinare tutti gli attori in maniera co-
di meduse, mucillagini, sbiancamento di coralli, essi ordinata e soprattutto informata. L’implementazione
Il mare e la sua osservazione: una sfida per la ricerca italiana 27
Info: PT48978_Rivista Analysis N 3-2018 - Seg.: 2B - Pag.: ANALYSIS 1-2020 - print.p0027.pdf 20-05-21 09:30:24internazionali, si pongono come obbiettivo
Fig. 1. Boa elastica (meda) situata nel Golfo di Napoli. Questa struttura misura diverse variabili ambientali in modalità semi-continua,
Boa elastica
automatica (meda)
e da remoto situata nel Golfo di Napoli. Questa struttura misura diverse variabili ambientali in
(www.szn.it).
modalità semi-continua, automatica e da remoto (www.szn.it)
delle direttive europee compete alle singole nazioni Il raggiungimento di questi obbiettivi non può pre-
che devono svolgere un programma di monitoraggio scindere dall’analisi dei cambiamenti ecosistemici a
A livello europeo,
comprensivo la Direttiva
che fornisca 2008/56/EC
dati di idrografia, biogeo- reperire spazi marittimi
lungo termine associati con perl’analisi
la produzione dicu-
degli effetti
(Marine
chimica, biodiversità e anche attivitàDirective,
Strategy Framework umane. Per mi- energia, i trasporti, le esplorazioni, la pesca,
mulativi delle attività proposte e delle pressioni che
MSFD) e lal’efficacia,
gliorarne 2014/89/EUquesti (Maritime
programmi di Spatial
monitorag- l’acquacoltura,
esse esercitano. il turismo e mira ad assicurare
Plannin Directive,
gio devono MSPD)
poi essere sono gli
armonizzati strumenti
a scala regionale, e che L’osservazione
le attività umane si svolgano
degli ecosistemi marini in unabio-
e della
legislativi
integratiprincipali per guidare
da infrastrutture operativeuna
e di corretta
ricerca comu- maniera
diversità sicura
sono oggi e cruciali
sostenibile, e ambiscei cam-
per comprendere a
ni, ad esempio per regioni transfrontaliere.
gestione della qualità marina. La MSFD mira a biamenti ecosistemici e gli impatti delle
coordinare tutti gli attori in maniera coordinata pressioni
Un altro aspetto
raggiungere o che merita attenzione
mantenere un èGood quello del- e umane e naturali
soprattutto sugli ecosistemi
informata. marini. Nonostante
L’implementazione
la “Blue Growth”. In Italia il Ministero
Environmental Status (GES) e acque marine dell’Università siano molti gli osservatori di
delle direttive europee compete alle variabili fisiche e bioge-
singole
e della
pulite, Ricercasalute
in buona ha promosso la nascita
e produttive, e chee lo sviluppo
siano nazioni che devono svolgere un programmarisente
ochimiche, in realtà l’osservazione biologica di
del Cluster Tecnologico Nazionale “BIG” (Blue Ita- ancora di difficoltà tecniche e concettuali che devono
in grado di fornire beni, servizi e benessere.La monitoraggio comprensivo che fornisca dati di
lian Growth) che è una rete formata da soggetti pub- essere risolte. Il mare è lontano, pericoloso e profondo
MSPD nasce dalla crescente esigenza di
blici e privati che operano sul territorio nazionale nel-
idrografia, biogeochimica, biodiversità e anche
e questi tre aggettivi si riflettono nelle limitazioni e le
la ricerca industriale, nella formazione e nel trasferi- lacune che ancora sussistono e limitano l’osservazio-
mento tecnologico legata all’economia del mare e che ne marina. Aumentare la capacità di osservazione raf-
si propone di essere efficacemente rappresentativa di forza l’impatto sulla conservazione della biodiversità
questo settore strategico per l’Italia e di rappresentare e permette il raggiungimento degli obbiettivi dello
un punto di incontro con le Amministrazioni regiona- sviluppo sostenibile. Decisioni informate circa le pri-
ANALISYS - 1/2020
li e nazionali (www.clusterbig.it). Armonizzare queste orità e gli interventi necessari devono essere guidate
azioni con la conservazione ed il miglioramento im- dalla comprensione dei cambiamenti naturali e degli
posto dalla MSFD è ovviamente una sfida non indiffe- impatti che le attività umane comportano. E quindi è
rente che richiede una visione sia a breve che a lungo necessario avere sistemi osservativi che assicurino la
termine. conoscenza necessaria a supportare la gestione al fine
28 Il mare e la sua osservazione: una sfida per la ricerca italiana
Info: PT48978_Rivista Analysis N 3-2018 - Seg.: 2A - Pag.: ANALYSIS 1-2020 - print.p0028.pdf 20-05-21 09:30:24un impegno
strumenti formale
per armonizzare da parte
e paragonare misuredeie me-governi
apparteneti
todi, allo scopo dial G7 dati
fornire nel integrati
documento sul “Futuro
e armonizza-
ti adei
livello mondiale.
Mari Alcuni edi questi degli attiviOceani”
siti sono
dal secolo scorso e rappresentano dunque un capitale
(http://publications.gc.ca/site/eng/9.859433/pu
enorme di dati storici da utilizzare per interpretare i
blication.html).
trends attuali (Muelbert et al. 2019).
Esempi di osservatori costieri nazionali includono,
Osservatori
tra gli altri, fissi sono
il Ocean Observing presenti,
System (IOOS)ad esempio,
negli
USA, l’Integrated Marine Observing System
nel Golfo di Napoli, operato dalla Stazione (IMOS)
australiano e l’European Observing System (EOOS),
Zoologica Anton Dohrn di Napoli, quello di
l’Ocean Network Canada (ONC) e l’European Multi-
Trieste, Seafloor
disciplinary operatoand waterdall’Istituto
column Observatory Nazionale
Oservaztorio
(EMSO), Geofisico
alcuni dei quali Sperimentale,
utilizzano sensori fissi (mo- e quello
orings) insieme a quelli mobili (navi).
del Nord Adriatico, operata dal CNR. Pochi di questi
includono variabili biologiche, e pertanto il concetto
di Osservatori Aumentati sta prendendo largamente
L’elevata complessità fisica e biologica del
piede ed è stato anche ribadito con un impegno forma-
mare
le da parte richiede
dei governi una stretta
apparteneti integrazione
al G7 nel documen- tra gli
strumenti
to sul Futuro deidiMariacquisizione
e degli Oceani delle informazioni e
(http://publica-
tions.gc.ca/site/eng/9.859433/publication.html).
l’analisi dei dati, con un’attenzione particolare
Osservatori fissi sono presenti, ad esempio, nel Gol-
verso approcci innovativi quali quelli derivanti
fo di Napoli, operato dalla Stazione Zoologica Anton
dall’analisi
Dohrn di Napoli, quellogenomiche,
di Trieste, operato proteomiche
dall’Istitu- e
metabolomiche,
to Nazionale Oservaztoriola microscopia
Geofisico Sperimentale,ad e alta
quello del Nord Adriatico,
risoluzione operata dalaCNR.
e la citometria flusso soprattutto
L’elevata complessità fisica e biologica del mare
ad alta frequenza spaziale e temporale. La sfida
richiede una stretta integrazione tra gli strumenti di
Fig. 2. Citometro a flusso immergibile che conta e misura
Citometro a flusso immergibile è produrre
acquisizione strumenti
delle informazioniper earmonizzare le misure
l’analisi dei dati,
proprietà ottiche del fitoplancton. Questoche contafunziona
strumento e
misura proprietà ottiche del fitoplancton. Questo(www.
in continuo su boa, a bordo di navi e in laboratorio coninun’attenzione
maniera che siano paragonabili
particolare verso approcci tra di loro a
inno-
cytobuoy.com).
strumento funziona in continuo su boa, a bordo di tuttiquali
vativi i siti e a derivanti
quelli tutte le dall’analisi
scale, da genomiche,
quella globale a
navi e in laboratorio (www.cytobuoy.com) quella locale, secondo una visione comune e
di raggiungere e mantenere ecosistemi marini in buo- coordinata(She, J. et al. 2019).
na salute e permettere l’uso sostenibile delle risorse e
dei servizi da essi forniti (Muniz et al). Un esempio di osservatorio “aumentato” è
Esempi di osservatori
Le osservazioni costieri
biologiche nazionali
marine possono essere il Naples Ecological Research for Augmented
definite come “dato raccolto in
includono, tra gli altri, il Ocean Observing maniera sistematica
observatories, un osservatorio integrato
SystemeCecchi
regolare di organismi marini viventi” (Benedetti-
(IOOS) negli USA, l’Integrated Marine
et al. 2018). Gli oceani e i mari sono sistemi caratterizzato da due moduli, NEREA-mob e
Observing System
complessi e cambiamenti (IMOS) della australiano
biodiversità marinae NEREA-fix (Fanelli et al. 2019). L’iniziativa
l’European
avvengonoObserving System e(EOOS),
localmente, regionalmente globalmente di Nerea poggia le basi sull’esperienza della
l’Ocean Network Canada (ONC) e l’Europeanfre-
a diverse scale temporali. Servono osservazioni
Long Term Ecological Research Station
quenti per poter descrivere cambi nello stato di un si-
Multidisciplinary Seafloor and water column
stema, sia per gli aspetti economici legati al suo uso, MareChiara, campionata nel Golfo di Napoli
Observatory
sia per gli (EMSO),
impatti derivantialcuni dei antropiche
dalle attività quali da più di 30 anni (Zingone et al. 2019), e che
utilizzano
di cuisensori fissi
soffre e che (moorings)
ne riducono insieme
la capacità a
di produr- continua a fornire dati indispensabili per la
re e mantenere risorse essenziali,
quelli mobili (navi). Pochi di questi includonoquali, ad esempio comprensione del plancton e della sua
materiali grezzi, materiale genetico, animali e piante
variabili biologiche, e pertanto il concetto di
selvatiche, acqua. variabilità nel tempo, soprattutto nel contesto
ANALISYS - 1/2020
Osservatori “Aumentati”
L’International Long Termsta prendendo
Ecological Research dei cambiamenti climatici cui stiamo
largamente
(ILTER) piede ed ènella
Network, stato
sua anche ribadito
declinazione marinacon
e co- assistendo
stiera (Coastal and Marine Stations, CMS), è un net-
. work globale di siti in cui si misurano diverse variabi-
li biotiche e abiotiche e al tempo stesso si producono Fig. 3. Boa galleggiante ancorata nel Golfo di Napoli.
Boa galleggiante ancorata nel Golfo di Napoli
Il mare e la sua osservazione: una sfida per la ricerca italiana 29
NEREA-mob aumenta ed integra le
Info: PT48978_Rivista Analysis N 3-2018 - osservazioni
Seg.: 2A della- print.p0029.pdf
- Pag.: ANALYSIS 1-2020 stazione LTER-MC 20-05-21 09:30:24Boa galleggiante ancorata nel Golfo di Napoli
NEREA-mob aumenta
proteomiche ed integra
e metabolomiche, le ad alta
la microscopia
ervazioni della stazione LTER-MC ad alta
risoluzione e la citometria a flusso soprattutto
frequenza spaziale e temporale. La sfida è produrre
lizzando unstrumenti
approccio “end-to-end”
per armonizzare le misure in daimaniera che
teri ai pesci, accoppiando
siano paragonabili tra di loro a tecniche
tutti i siti e a tutte le
dizionali con scale, da quella globale
altre a quella locale,
innovative, quali secondo una
visione comune e coordinata (She, J. et al. 2019).
ometria e imaging a flusso
Un esempio ad alta frequenza,
di osservatorio aumentato è il Naples
tagenomica, Ecological metatrascrittomica
Research for Augmented observatories, e un
osservatorio integrato
tabolomica. NEREA-fix consiste invece di caratterizzato da due moduli,
NEREA-mob e NEREA-fix (Fanelli et al. 2019). L’i-
ormeggio in corrispondenza
niziativa di Nerea poggia ledel canyon
basi sull’esperienza della
hrn, al largoLong
di Capri su una Research
Term Ecological profondità StationdiMareChia-
ra, campionata
0 m, e consisterà nel Golfo di Napoli
di una piattaforma da più di 30 anni
ancorata
(Zingone et al. 2019), e che continua a fornire dati in-
fondo e una catenapercon
dispensabili diversi sensori
la comprensione del plancton e della
go tutta l colonna d’acqua
sua variabilità nel tempo, per parametri
soprattutto nel contesto dei
cambiamenti climatici cui
ci, chimici e biologici, incluse telecamere stiamo assistendo.
NEREA-mob aumenta ed integra le osservazioni
bacquee. NEREA aspira
della stazione a diventare
LTER-MC utilizzando un un approccio
mo passo “end-to-end”
verso una rete italiana
dai batteri ai pesci, accoppiando di tecni-
ervatori aumentati, che usi un approccio citometria
che tradizionali con altre innovative, quali
e imaging a flusso ad alta frequenza, metagenomica,
d-to-end multidisciplinare,
metatrascrittomica che serva da NEREA-fix
e metabolomica. base con-
la valutazione
sistedella
invecesalute dei mariine corrispondenza
di un ormeggio quindi del
canyon Dohrn,
nostra. Ma la sfidaGliinclude al
osservatorilargo
anche di Capri
aumentati rappresentano una di scienziati in prima fila che implementino
su una
la gestione profondità
600sfida
m, eper
consisterà di una piattaforma
la ricerca italiana ma anche per ancorata
tutto sul osservazioni socialmente rilevanti, e Alta”
sappiano
’analisi di una mole
fondo unadicatena
il esistema
dati senza
con diversi precedenti
Questasensori sfida lungo
Fig. 4. Piattaforma
tutta la trasmettere
Oceanografica “Acqua del CNR, situa-
paese. richiede ta Piattaforma
nel Mare la Oceanografica
conoscenza
Adriatico “Acqua
e la consapevolezza
Settentrionale. Misura diversi Alta”
parametridel
e richiede approcci
colonna computazionali
d’acqua
sicuramente per avanzati
parametri investimenti
maggiori fisici, chimici ema biolo- dell’importanza
CNR, situata del mare
oceanografici consultabili
nel Mare allarealesocietà
in tempo
Adriatico in
http://www.ismar.cnr.
Settentrionale.
algoritmi digici,soprattutto
incluse telecamere
Intelligenza un cambio subacquee.
di regimeNEREA
Artificiale, in in aspira a generale,
direzione
Misura
anche attraverso iniziative di
it/infrastrutture/piattaforma-acqua-alta.
diversi parametri
integrata, coinvolgendo tutti gli attori, con gli sensibilizzazione e di citizen oceanografici
science. consultabili
niera da estendere una visione già in tempo reale
rimentata per la ricerca sul plancton. http://www.ismar.cnr.it/infrastrutture/piattaforma-
acqua-alta
ANALISYS - 1/2020
Fig. 5. Foto di alghe unicellulari marine (fitoplancton), scattate dal citometro a flusso sottomarino CytoSub ancorato nel Golfo di
Napoli.
Foto di alghe unicellulari marine (fitoplancton), scattate dal citometro a flussosottomarino CytoSub ancorato
nel Golfo di Napoli
30 Il mare e la sua osservazione: una sfida per la ricerca italiana
Bibliografia
Benedetti-Cecchi, L; et al. (2018) Strengthening Europe’s Capability in Biological Ocean
Info: PT48978_Rivista Analysis N 3-2018 - Seg.: 2B - Pag.: ANALYSIS 1-2020 - print.p0030.pdf 20-05-21 09:30:24diventare un primo passo verso una rete italiana di os- TC-19 International Workshop on Metrology for the Sea, (2019).
servatori aumentati, che usi un approccio end-to-end Muelbert J. et al. (2019). ILTER - The international Long-Term Eco-
logical Research network as a platform for global coastal and
multidisciplinare, che serva da base per la valutazione ocean observation, Frontiers in Marine Science, 6 (527) DOI:
della salute dei mari e quindi la nostra. Ma la sfida 10.3389/fmars.2019.00527.
include anche la gestione e l’analisi di una mole di dati Muniz Pinella A., Kellett P., Larkin K., Heymans J.J. (Eds). Future
senza precedenti che richiede approcci computazio- Science Brief 3 of the European Marine Board, Ostend Belgium.
nali avanzati e algoritmi di intelligenza artificiale, in 76 pp. ISBN 9789492043559 ISSN: 2593-5232. She J. et al.
(2019). “An Integrated Approach to Coastal and Biological Ob-
maniera da estendere una visione già sperimentata per servations”, Frontiers in Marine Science 6 (314).
la ricerca sul plancton. Zingone A. et al. (2019). Time series and beyond: multifaceted
Gli osservatori aumentati rappresentano una sfida plankton research at a marine Mediterranean LTER site, Nature
per la ricerca italiana ma anche per tutto il sistema Conservation 34:273-310 https://natureconservation.pensoft.net/
issue/1387/.
paese. Questa sfida richiede sicuramente maggiori in-
vestimenti ma soprattutto un cambio di regime in di-
rezione integrata, coinvolgendo tutti gli attori, con gli RAFFAELLA CASOTTI
scienziati in prima fila che implementino osservazioni
Primo Ricercatore della Stazione Zoologica Anton Dohrn di
socialmente rilevanti, e sappiano trasmettere la cono- Napoli, è laureata in Scienze Naturali e Dottore di Ricerca in
scenza e la consapevolezza dell’importanza del mare Scienze Ambientali (Ambiente Marino e Risorse). È stata Visi-
alla società in generale, anche attraverso iniziative di ting Investigator presso il Woods Hole Oceanographic Insti-
sensibilizzazione e di citizen science. tution (USA) e la Station Biologique di Roscoff (Francia). Si
occupa di ecologia microbica marina, ed in particolare delle
interazioni biotiche tra microbi (soprattutto diatomee e batteri)
e di quelle tra microbi (alghe e batteri) e l’ambiente circostan-
Riferimenti bibliografici te. Esperta in citometria a flusso, cura anche le applicazioni
innovative di questa tecnologia al monitoraggio dell’ambiente
Benedetti-Cecchi L. et al. (2018). Strengthening Europe’s Capabil- marino, sperimentando e validando prototipi o applicazioni
ity in Biological Ocean Observations. innovative in campo ambientale. Membro di diverse società
scientifiche, è anche valutatore di progetti per diverse agenzie
Elliott M. et al. (2018). Using best expert judgement to harmonize internazionali di ricerca. È autrice di 53 pubblicazioni su rivi-
marine environmental status assessment and maritime spatial ste scientifiche internazionali.
planning, Marine Pollution Bulletin, 133, 367-377.
Fanelli E. et al. (2019). Nerea, the Naples Ecological Research for Contatti:
Augmented observatories: Towards an end-to-end trans disci- Dipartimento di Ecologia Marina Integrata.
plinary approach for the study of marine ecosystems, IMEKO e-mail: raffaella.casotti@szn.it
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Il mare e la sua osservazione: una sfida per la ricerca italiana 31
Info: PT48978_Rivista Analysis N 3-2018 - Seg.: 2B - Pag.: ANALYSIS 1-2020 - print.p0031.pdf 20-05-21 09:30:24Puoi anche leggere
