Oltre il 30% degli habitat marini europei versa in condizioni critiche. A renderlo noto è il team di ricerca che guida “Vongola - Tecnologie innovative per il monitoraggio della biodiversità marina”. Un progetto di ricerca finanziato dall’Unione Europea - NextGenerationEU nell’ambito del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR) e del National Biodiversity Future Center (NBFC). Coordinato da un partenariato che riunisce il CSFNSM, l’Università di Catania, l’Università Mediterranea di Reggio Calabria e l’azienda NadirByte, il progetto punta a proteggere gli ecosistemi marini attraverso un approccio scientifico integrato e l’impiego di tecnologie avanzate.
I tradizionali sistemi di monitoraggio, basati su campionamenti diretti e analisi manuali, risultano spesso invasivi, costosi e poco efficienti. Vongola, coinvolgendo oltre 30 tra ricercatrici, ricercatori e tecnici, propone un modello multidisciplinare che unisce Intelligenza artificiale, acustica subacquea e genetica ambientale per ottenere dati più accurati, in tempo reale e con un impatto minimo sull’ambiente.
La prima componente del progetto riguarda lo sviluppo di modelli di deep learning capaci di riconoscere automaticamente le specie ittiche presenti nei video subacquei e stimarne la biomassa complessiva. Attraverso tecniche di visione artificiale e intelligenza artificiale generativa, i sistemi analizzano migliaia di ore di filmati, garantendo un riconoscimento visivo automatizzato che ha permesso di elaborare 2.518 video con un risparmio di oltre l’87% del tempo di analisi rispetto ai metodi tradizionali. L’infrastruttura analizza in tempo reale i flussi di dati, riconoscendo e classificando segnali provenienti da attività umane e naturali. Queste informazioni vengono trasformate in indicatori operativi, a supporto di enti gestori, aree marine protette e decisori pubblici.
Un secondo filone del progetto si concentra sul monitoraggio del paesaggio sonoro marino (soundscape), con l’obiettivo di fornire avanzamenti sostanziali sia in ambito hardware che software per l’analisi acustica, dalle acque costiere fino agli abissi.
Giorgio Riccobene, Ricercatore dell’Istituto nazionale di fisica nucleare e dei laboratori nazionali del Sud e associato al Centro siciliano di fisica nucleare e di strutture della materia ha dichiarato l’importanza degli studi sull’inquinamento acustico marino che “solo di recente è stato inserito nella Marin strategy come ultimo indicatore da misurare per valutare la qualità del mare”.
Elemento cardine è la tecnologia DAS (Distributed Acoustic Sensing), che utilizza cavi in fibra ottica sottomarini per registrare segnali antropici, biologici e geofisici a una frequenza di 2.000 Hz. Si tratta del primo DAS dedicato al monitoraggio in tempo reale del paesaggio marino nel Mediterraneo, capace di distinguere le diverse componenti acustiche del mare con un’elevata precisione spaziale e temporale. A questo proposito Alessia Tricomi, Docente di Fisica delle particelle elementari presso il dipartimento di Fisica e astronomia e direttore del Centro siciliano di fisica nucleare e di strutture della materia, si dice orgogliosa dell’istallazione che “si estende dal porto verso nord per circa 40km a 2.100m di profondità e che consente di monitorare il passaggio dei grandi cetacei e contemporaneamente l’assenza dei segnali di balenottera con la presenza di rumori antropici che possono essere la causa dell’avvenuta migrazione”.
Parallelamente, i ricercatori hanno sviluppato algoritmi rapidi e affidabili per la riduzione e classificazione dei dati DAS, ottimizzando la capacità di elaborazione dei segnali acustici in tempo reale. Il progetto ha inoltre portato alla progettazione, costruzione e installazione di una nuova classe di osservatori multiparametrici sottomarini, destinati al monitoraggio delle acque basse. Questi sistemi integrano sensori acustici, oceanografici e video (BRUV - Baited Remote Underwater Video) e sono impiegati per le misure dei dimostratori del Work Package 3 (WP3).
Sono già operativi tre punti di osservazione lungo la dorsale ionica: a Messina, Catania e Siracusa.
Il Noel (Stretto di Messina) è un osservatorio cablato real-time a bassa profondità, installato in un’area di intenso traffico navale e passaggio di capodogli (whale gate). Una telecamera e una sonda ambientale valutano temperatura, salinità e altri parametri ambientali, nonché l’effetto del rumore sugli allevamenti sperimentali di mitili e molluschi (test-farm).
A Catania è stato programmato un sistema di streaming data in tempo reale per l’acquisizione continua dei segnali acustici e ambientali mentre nel Plemmirio, nel golfo di Siracusa, una stazione autonoma di registrazione, collocata in un’area interdetta alla navigazione e alle immersioni, è utilizzata per il monitoraggio del rumore biologico prodotto da banchi di pesci.
Le due stazioni principali, Noel e Plemmirio, rappresentano approcci sperimentali complementari: la prima opera in tempo reale su linea cablata, la seconda in modalità autonoma. Entrambe contribuiscono alla definizione di un nuovo standard per il monitoraggio acustico integrato del Mediterraneo.
Tra i dispositivi impiegati figurano osservatori multiparametrici all-in-one, camere BRUT, moduli CID, idrofoni e sistemi di controllo e acquisizione reumatizzati, progettati per misure in situ ad alta risoluzione. L’obiettivo è “dimostrare la fattibilità di una rete modulare e replicabile che minimizzi l’impatto sull’habitat e massimizzi il valore per la sorveglianza ecologica e la gestione adattiva. Insieme i tre siti compongono un’infrastruttura coerente che va dalle grandi profondità ai bassi fondali, integrando dati eterogenei in un’unica piattaforma di conoscenza”.
La terza area di ricerca punta sull’analisi genetica mediante DNA ambientale (eDna) e campioni biologici. Questa tecnica permette di identificare specie ittiche anche elusive o invasive, validando i dati visivi e acustici raccolti in parallelo. Il sistema integrato, che combina sensori BRUT, DAS E sonde ambientali, consente un’analisi multiparametrica della fauna marina mediterranea e rappresenta una piattaforma unica per lo studio della biodiversità.
Le attività di ricerca sul campo si estendono lungo tre aree della dorsale ionica, dallo Stretto di Messina al Golfo di Siracusa, con la creazione di un prototipo di sistema multisensoriale dedicato anche allo studio di allevamenti di mitili in condizioni off-shore. Fra le innovazioni più rilevanti, il progetto ha inoltre realizzato il primo impianto di mitilicoltura galleggiante integrato in una wind farm, segnando un passo avanti verso la coesistenza sostenibile tra energia rinnovabile e acquacoltura.
