Progetti Finanziati
Il progetto CASSANDRA si inserisce nella cornice internazionale del Synoptic Arctic Survey, che mira a raccogliere dati oceanografici nell'Oceano Artico nel biennio 2020-2021 coinvolgendo il coordinamento di molte navi da ricerca. L'obiettivo è generare un set di dati oceanografici che consenta una caratterizzazione completa dell'idrografia e della circolazione dell'Artico, dell'assorbimento del carbonio e dell'acidificazione degli oceani, della distribuzione di possibili inquinanti, del funzionamento e della produttività degli organismi ed ecosistemi. SAS mira a scattare quindi una "foto" dell'Oceano Artico nel biennio 2020-21 nel modo più dettagliato possibile e a rispondere alla principale domanda scientifica: qual è lo stato attuale e i principali cambiamenti in corso nel sistema marino artico? Il progetto CASSANDRA nello specifico cerca di quantificare lo stato attuale dei sistemi fisici, chimici, biologici e biogeochimici di un transetto storico subartico a 75°N che attraversa un vortice ciclonico del mare di Groenlandia. In quest’ultimo, vi è uno dei siti formazione di acqua profonda che rappresenta uno dei principali motori freddi oceanici. Inoltre, il vortice ciclonico contribuisce a regolare le temperature artiche e quindi anche l’Arctic Amplification. La campagna oceanografica lungo il transetto 75°N è stata effettuata dal 29 agosto al 14 settembre 2021 con la N/R Laura Bassi. CASSANDRA, infine, forma giovani ricercatori e crea opportunità per promuovere la prossima generazione di ricercatori polari.
SCOPRI IL PROGETTOCould dust contribute to cause the observed abrupt changes in the Arctic? ICED EARTH aims to put the bases to tackle this question through simulations with a global Earth System Model of high complexity (IPSLCM6). Dust-cryosphere processes are only just starting to be fully implemented in global ESMs, often in a fragmented way. In ICED EARTH, deposition of mineral dust and carbonaceous aerosols will be coherently coupled to snow albedo on land. Simulations will be tested against available observations.
Il progetto ICEtoFLUX si propone di studiare e quantificare in ambiente artico le dinamiche idrologiche e i loro effetti di carattere fisico, chimico e biologico. Il progetto si focalizza sul bacino del fiume Bayelva (Ny-Ålesund, Svalbard), a partire dai suoi ghiacciai, Austre- e Vestre- broggerbreen, nella parte alta, passando per il sistema proglaciale, fino al Kongsfjorden in cui il fiume sfocia influenzando le acque e le correnti del fiordo coi flussi di acque di fusione associati al trasporto di materiale sia solido che in soluzione. Grazie agli strumenti e le competenze multidisciplinari del partenariato (IGG e ISP per il CNR, Politecnico di Torino e Università di Bari), sono previste attività a carattere idrologico-idrogeologico, geofisico, geochimico, chimico-ambientale, microbiologico e di modellistica numerica, rivolte allo studio delle principali componenti del ciclo idrologico per quantificare i processi idrologici artici ed i relativi trasporti abiotici e biotici. La parte sperimentale avrà inizio nel 2022 con la stagione della fusione e sarà in buona parte ripetuta nella stagione della fusione del 2023. La parte di modellistica definirà le relazioni tra le variabili meteorologiche (acquisite da strumentazione di monitoraggio già presente) ed i parametri di quantità e qualità delle acque misurati in questo progetto, nell’ottica di fornire indicazioni previsionali sull’evoluzione del sistema in studio. I dati delle attività sperimentali e di modellistica permetteranno di incrementare le conoscenze sui cambiamenti che riguardano l’idrosfera delle Regioni Polari e gli impatti sulla qualità e quantità delle risorse idriche. I risultati di ICEtoFLUX saranno inoltre rilevanti e relazionati per/a numerosi progetti, gruppi e piattaforme internazionali, tra cui SIOS, NySMAC, Kongsfjorden System Flagship, ecc.
The snow dynamics detection is a complex task that requires to build a multisource observation infrastructure. The aim of this proposal is to consolidate the already running multi-sensor platform in the Svalbard Archipelago by assimilating the available capabilities into a multi-sensor data infrastructure. Derived products, focused on the spatial distribution and on the spectral properties of the snow cover, will be co-designed to maximize the integration with remote Arctic observing systems
The project aimed to use the association anisakid parasites - fish host, as an indicator of the "changes in the biodiversity of Arctic marine ecosystem".
The transmission pathways of anisakid parasites are fully included in marine food webs since their indirect life cycles involve crustaceans, fish, squids and marine mammals and require both stable marine trophic webs and constant host population size to be completed. Thus, ecosystem changes may have a big impact on the infection and genetic diversity fluctuations of the host-parasite system. Indeed, the genetic diversity of marine species is known to be a sensitive target of disturbance (i.e., genetic erosion).
According to this rationale, we proposed a multi-level approach to investigate the biodiversity of marine Arctic biota, based on the analysis of anisakid parasites which is linked to their hosts. Indeed, because ecosystem changes may provoke fluctuations in demography and genetic variability of anisakids embedded in the trophic webs, we propose a comparative analysis of the genetic and infection data of both anisakids and their hosts through time, to detect temporal changes in marine Arctic biodiversity.
The main objective of this project roots in this finding and has investigated through time the variation of both the infection levels and the genetic variability estimates in anisakids from the Arctic Region. This goal is achievable by comparing parasites samples, as well as genetic and parasitological data collected for over 25 years by the Responsible from the Arctic region, with new parasites and fish host samples obtained during this project. Merging the different data obtained through time series, they will provide an indirect insight into Arctic food web stability.
Another goal will be to test for the relationship, already observed in other host-parasite systems, between the genetic variability of the fish host and the parasite infection values ("Red Queen" hypothesis). To reach this objective the Arctic iconic fish host species has been analysed, i.e. the cod Gadus morhua - also "specific" host of anisakids.
The main impact of this research will be to test a “holistic” approach to ecosystem changes, by using heteroxenous parasites and their hosts as indicators of the state of Arctic trophic webs. Since the time-series of data available for this area are among the most abundant, the results obtained will constitute an ideal baseline for Long Term Ecological studies (LTER) focussed on changes of Arctic marine ecosystem and their consequence.
Il progetto Melting-ICE si propone di indagare l'accoppiamento tra il rilascio di carbonio organico e nutrienti dal permafrost e i cambiamenti nella diversità e nel funzionamento della comunità microbica nel permafrost, valutando la relazione pre e post scioglimento stagionale. A tal fine sono previste due campagne di campionamento in Artico a fine inverno e durante l’estate. I campioni saranno prelevati lungo un transetto localizzato tra il sito di monitoraggio permanente per lo studio del permafrost Bayelva e la costa del fiordo, incluse alcune stazioni a mare. Questo approccio consentirà di prelevare e analizzare campioni di natura diversa (ghiaccio, fluidi, suolo/sedimenti e gas) prima e dopo i processi di scongelamento e ottenere informazioni relative a: i) l’effetto del carbonio organico e dei nutrienti rilasciati durante il processo di scongelamento del permafrost sulle comunità microbiche; ii) la quantità di carbonio organico e nutrienti che passa dall’ambiente terrestre all’ambiente marino durante questi processi; iii) l’efficienza del trasferimento e dell’utilizzo della materia organica da parte di organismi appartenenti a livelli trofici superiori; iv) la quantità di composti volatili (anidride carbonica e metano) rilasciati in atmosfera in seguito all’utilizzo di composti organici da parte delle comunità microbiche. Il progetto prevede l’integrazione di tecniche analitiche geochimiche, sia relative ai gas rilasciati che ai nutrienti e agli elementi in tracce oltre ad analisi microbiologiche. Questo approccio consentirà di ottenere informazioni relative alla qualità e quantità di materia organica, elementi in tracce e metalli, e alla diversità microbica tassonomica e funzionale presente in ogni campione analizzato, e al potenziale contributo microbico al flusso di gas serra dal permafrost. Inoltre, campioni di suolo e sedimento selezionati saranno sottoposti ad esperimenti di incubazione in situ in microcosmi per valutare la quantità di gas rilasciati in atmosfera e la variazione della popolazione procariotica durante lo scioglimento. I risultati ottenuti permetteranno di valutare il contributo microbico al trasferimento di carbonio dal permafrost all’atmosfera e al comparto marino.
Il progetto Small MICROplastics bioindicaToRs in the changing ArctiC EnviRonment (MICROTRACER) coinvolge 4 Unità Operative (CNR-ISP Messina e Venezia, ENEA-Laboratorio di Biodiversità e Servizi Ecosistemici- Centro Ricerche Casaccia-Roma; Univ. Sapienza (Roma)-Dip. di Biologia e Biotecnologie; Univ. di Padova.-Dip. di Chimica). L'Oceano Artico sta subendo diverse trasformazioni in relazione al cambiamento climatico globale. Anche in questo ecosistema recenti studi hanno documentato la presenza di plastiche riferibili alla frazione di taglia < 5mm (microplastiche) ma non dei frammenti di taglia < 100 µm (Small Microplastics, SMP) o nanoplastiche (NP) su cui permangono a tutt'oggi gaps conoscitivi. Gli SMP/NP trasportati dall'aerosol marino possono depositarsi nel ghiaccio terrestre ed essere rilasciati nelle acque interne con lo scioglimento dei ghiacciai. Per effetto dell'innalzamento della temperatura e dell'aumento delle attività antropiche nelle regioni artiche, le particelle plastiche possono essere veicolate attraverso la circolazione oceanica e attività di navigazione e pesca, con implicazioni sul biota sulla salute umana e su aspetti socioeconomici legati allo sfruttamento delle risorse marine in queste aree. Le prime analisi condotte durante precedenti studi su esemplari di anfipodi raccolti a Ny Alesund hanno confermato la presenza di SMP. Tuttavia, la minaccia rappresentata da SMP/NP per il biota polare e per la salute umana in aree artiche non è stata ancora completamente compresa e ci si aspetta che la presenza ed il potenziale impatto di queste componenti possa subire variazioni significative per effetto dei cambiamenti climatici. Il progetto MICROTRACER si propone di: 1) determinare la distribuzione di frammenti plastici di piccola taglia (<100 μm) definiti come Small Microplastics (SMP) nella regione delle isole Svalbard; 2) valutare il potenziale ruolo di queste particelle come vettori di inquinanti e batteri. 3) identificare specie bioindicatrici di SMP/NP e potenziali markers di stress.
L'ultima deglaciazione è una fase di riscaldamento che segue l'ultimo massimo glaciale (21k fa). I modelli suggeriscono che, durante questa transizione, la fusione del permafrost ha esercitato un feedback positivo sul cambiamento climatico rilasciando CO2/CH4 in atmosfera. Processi e tempi di rilascio del carbonio rimangono tuttavia ancora poco chiari. PAST-HEAT esaminerà il comportamento del permafrost durante l'ultima deglaciazione per migliorare la nostra comprensione sul ciclo del carbonio post-glaciale e chiarire come i suoli artici risponderanno ai cambiamenti climatici in un futuro scenario di amplificazione polare.