Novas tecnoloxías e ferramentas de observación e seguimento do medio mariño

O principal obxectivo do Paquete de Traballo 3 (PT3) é o desenvolvemento de tecnoloxías e metodoloxías de monitorización con alto grado de automatización para a recollida masiva e sistemática de datos esenciais para a xestión do ecosistema en todas as súas dimensións e usos.

 

O Sistema Global de Observación do Océano (GOOS, https://www.goosocean.org) insiste na necesidade da determinación das variables oceanográficas esenciais (EOVs), críticas para avaliar a saúde dos océanos fronte a riscos como a eutrofización, desosixenación, acidificación e perda de hábitats. En consonancia coas directrices do GOOS, a actuación 3.1 deste PT3 (Tecnoloxías para a adquisición de datos bioxeoquímicos) terá como obxectivo o desenvolvemento de sistemas para a adquisición automatizada e desatendida de múltiples variables bioxeoquímicas no medio mariño. Isto supón un salto cualitativo na optimización das técnicas de observación e seguimento das augas mariñas, de transición e continentais. Implementarase unha plataforma para a adquisición de datos in situ de variables bioxeoquímicas esenciais e emerxentes de modo desatendido. Acoplaranse unha serie de analizadores en continuo que permitan determinar en tempo real unha batería de variables na superficie, e realizarase a mostraxe desatendida e automatizada da columna de auga con alta resolución vertical e temporal usando un perfilador guiado por un cable. Este perfilador supón unha innovación importante ó obter datos masivos a escalas espazo-temporais que os sistemas actuais non poden ofrecer. Isto permitirá avanzar no coñecemento dos procesos a moi curta escala que afectan a unha grande cantidade de servizos ecosistémicos. Proponse o uso conxunto de sensores comerciais de última xeración, con outros en fase de desenvolvemento, así como a súa validación con medidas discretas no laboratorio, para testar a universalidade destes equipos.

 

A monitorización e o control da contaminación mariña son parte importante das directivas ambientais europeas (p. ex. Directiva Marco da Auga, Directiva Marco sobre a Estratexia Mariña), e de acordos internacionais como os convenios de mares rexionais (p. ex. Convenio OSPAR, no Atlántico Nordeste, ou o Convenio de Barcelona, no Mediterráneo). A necesidade de datos fiables, pero que abrangan un número crecente de compostos químicos, leva á necesidade de desenvolver e implementar diferentes solucións que faciliten esta tarefa. Para avanzar nestes aspectos, a actuación 3.2 (Contaminación química mariña para a detección de amenazas e riscos) ten como obxectivo a implementación de sistemas de mostraxe simplificados e automatizados, integrables en plataformas de observación, e o desenvolvemento e validación de novas ferramentas biolóxicas e químicas avanzadas que permitan a detección de contaminantes químicos regulados e emerxentes, incluíndo os microplásticos. Esta aproximación suporá un impulso importante ás metodoloxías e ferramentas que se poden usar nos programas de monitorización da contaminación mariña, permitindo a obtención dunha maior cantidade de datos, con menos esforzo analítico e/ou cubrindo un maior número de compostos químicos.

 

A actuación 3.3 (Ecoloxía operacional do plancto) pretende mellorar o carácter operacional dos programas de monitorización do plancto que se levan a cabo en Galicia en base ó desenvolvemento instrumental, paramétrico e de servizos. A mellora instrumental baséase na aplicación de novos métodos e tecnoloxías analíticas, ópticas, de imaxe e -ómicas para caracterizar a comunidade do plancto. A súa aplicación, non suficientemente testada nos programas de monitorización a nivel global, suporá unha mellora operacional ó diminuír o tempo entre a adquisición da mostra e a recollida do dato; facilitará a automatización do procesado e análise de mostras e datos; permitirá a adquisición de novas variables complementarias; mellorará a identificación e cuantificación de especies diana; e incrementará a resolución das escalas espaciais e temporais. O desenvolvemento paramétrico ten que ver coa adquisición de novas variables para caracterizar a comunidade de plancto a diferentes niveis de organización biolóxica, resultando nunha estimación mais robusta das EOVs, e das variables biolóxicas e de biodiversidade, que poden ser empregadas xunto con modelos de simulación. A evolución instrumental e paramétrica suporá a mellora dos servicios derivados dos programas de monitorización, permitindo afinar a avaliación do estado ambiental do hábitat peláxico (no marco das Directivas Marco da Auga e da Estratexia Mariña), predicir con maior antelación os cambios de réxime do ecosistema asociados ó cambio global, mellorar o seguimento dos episodios de toxicidade asociados ás floracións de algas nocivas (FAN), e reducir o tempo de resposta das medidas de xestión.

 

A explotación sostible dos recursos bentónicos costeiros require unha mellora da cantidade, calidade e tipo de datos ambientais. Para iso é fundamental optimizar os procesos de recollida de datos e desenvolver ferramentas de xestión automatizadas, baseadas por exemplo no uso de sistemas de aeronaves non tripuladas (UAS), tal e como se propón na actuación 3.4 (Tecnoloxías para a monitorización ambiental e biolóxica da liña de costa). As UAS permiten mapear a liña de costa a través de imaxes xeorreferenciadas en diferentes bandas espectrais, que contribúen a parametrizar o estado das especies litorais, especialmente se o seu uso se combina con algoritmos específicos de intelixencia artificial. Ademais, os drons permiten monitorizar a temperatura superficial do sistema intermareal e das augas subterráneas costeiras, que inflúen de xeito importante no crecemento e desenvolvemento de especies como a mexilla e as macroalgas. Esta actuación permitirá mellorar a cantidade, calidade e tipo de datos que se recollen sobre a calidade ambiental e sobre os recursos bentónicos na liña de costa, optimizando os procesos de recollida de datos e desenvolvendo ferramentas de xestión automatizadas transferibles ós xestores das administracións públicas. Desenvolveranse ferramentas para cartografiar poboacións explotables e para monitorizar fontes difusas de contaminación, empregando UAS, cun coste competitivo, e que poidan ser aplicadas a posteriori pola administración competente, de forma sistemática.

 

O desenvolvemento de tecnoloxías e metodoloxías con alto grao de automatización para a recollida masiva e sistemática de datos esenciais e o uso de técnicas de mostraxe non invasivas, son claves para a xestión do ecosistema mariño. A actuación 3.5 (Automatización e integración da recollida de datos de pesqueiras) abordará unha estratexia baseada na aplicación de diversos tipos de tecnoloxías e na súa validación por comparación cos métodos tradicionais, tendo en conta datos de campañas oceanográficas e de buques comerciais. Estas tecnoloxías inclúen: a utilización de cámaras ópticas e/ou sistemas acústicos nas redes de pesca dos buques comerciais; a utilización de vídeos submarinos e a análise de sinaturas de sonar; a automatización do procesamento de imaxes mediante técnicas de deep learning; o desenvolvemento de básculas e ictiómetros automatizados; o uso dun sistema ROV para a toma de mostras, co desenvolvemento de biochips e probas rápidas, e o deseño de sistemas de mostraxe específicos, conectados coa tecnoloxía anterior. Estas técnicas permitirán identificar as especies capturadas e os descartes, e o reconto de exemplares de forma non invasiva e cunha grande cobertura, proporcionando información que se enviará en tempo real por satélite, aumentando a eficiencia do proceso; así como a toma de mostras biolóxicas que permitirá o almacenamento inmediato e automático dos datos; a identificación precisa de parámetros fisiolóxicos de relevancia para estudo da dinámica poboacional e para a acuicultura; e o cálculo sistemático do tamaño xenético e demográfico dos stocks. A integración algorítmica posterior permitirá unha avaliación biolóxica máis realista dos stocks pesqueiros cara a súa sustentabilidade.

 

Garantir a calidade e seguridade dos produtos da pesca e da acuicultura é un problema complexo dada, por unha banda, a grande extensión dos potenciais puntos de orixe e, por outra banda, a variedade de especies pesqueiras que son comercializadas. Estas características, intrínsecas dos produtos da pesca e acuicultura, orixinan diferentes riscos e puntos críticos durante o transporte, almacenamento e ciclo de produción do alimento que deben ser avaliados rapidamente para garantir a calidade e seguridade dos produtos que cheguen ó consumidor. A actuación 3.6 (Monitorización da trazabilidade, calidade, seguridade e sustentabilidade en toda a cadea de valor de produtos da pesca/acuicultura) ten como obxectivo principal o desenvolvemento de tecnoloxías non invasivas, non destrutivas, rápidas e intelixentes para a avaliación integrada da calidade e seguridade de produtos de pesca e acuicultura. Ademais, desenvolveranse modelos matemáticos para a predición da evolución temporal da calidade e seguridade ó longo de toda a súa cadea de valor. En particular, considerarase o uso da tecnoloxía hiperespectral e de técnicas -ómicas avanzadas baseadas en espectrometría de masas e biosensores nanotecnolóxicos para a detección de riscos biolóxicos nos produtos da pesca e da acuicultura.

Juan Bellas (IEO-CSIC)
Silvia Torres López (CETMAR)
M. Mar Nieto Cid (IEO-CSIC)
Carmen G. Castro (IIM-CSIC)
Lucía Viñas Diéguez (IEO-CSIC)
Soledad Muniategui Lorenzo (UDC
Enrique Nogueira (IEO-CSIC)
Emilio Marañón (UVIGO)
Higinio González Jorge (UVIGO)
Luis Taboada Antelo (IIM-CSIC)
Xulio Valeiras (IEO-CSIC)
Carlos Vilas Fernández (IIM-CSIC)
Pilar Calo Mata (USC)

Líñas de actuación relevantes no marco de referencia

A1.1 Implementación e potenciación de plataformas de observación.

A1.2 Plan de dotación de infraestruturas

A1.3 Desenvolvemento de novas tecnoloxías de monitorización ambiental.

A1.4 Desenvolvemento de novas tecnoloxías para o seguimento dos recursos vivos

A1.5 Plataforma integrada de datos mariños

A1.6 Técnicas analíticas avanzadas de datos complexos

A1.8 Desenvolvemento de produtos e servizos para a toma de decisións

A1.9 Estratexias para fortalecer a resiliencia dos ecosistemas mariños

A2.16 Estratexias e tecnoloxías de predición, mitigación e control de contaminantes

A2.17 Desenvolvemento e aplicación de novas solucións tecnolóxicas

A3.5 Mellora da xestión e desenvolvemento sostible dos acuíferos costeiros

A3.9 Creación dunha rede de actores de investigación e innovación

 

Actuacións/propostas integradas no paquete de traballo

3.1. Tecnoloxías para a adquisición de datos bioxeoquímicos

3.2. Contaminación química mariña para a detección de ameazas e riscos

3.3. Ecoloxía operacional do plancto

3.4. Tecnoloxías para a monitorización ambiental e biolóxica da liña de costa

3.5. Automatización e integración da recollida de datos de pesqueiras

3.6. Tecnoloxías intelixentes e rápidas para a monitorización da calidade, e seguridade