I t a l i a. Rapporto di attività

I t a l i a Rapporto di attività

Finito di stampare nell ottobre 2014. Questo rapporto presenta le attività di ricerca condotte da LifeWatch Italia nel periodo 2011-2014. L Assemblea Generale di LifeWatch è responsabile del contenuto. Impostazione grafica a cura del Centro Servizi.

Con oltre 57.400 specie animali e 6.500 vegetali, l Italia rappresenta il maggiore hotspot di biodiversità in Europa. La varietà di organismi presenti nel nostro paese si offre alla comprensione scientifica come un bene inestimabile: la sfida è cogliere in profondità l organizzazione della vita negli ecosistemi, a cominciare dal patrimonio naturale e paesaggistico italiano. LifeWatch si pone come un modello di infrastruttura di ricerca all avanguardia nello studio di biodiversità ed ecosistemi, intesi come bene comune dei cittadini e per i cittadini, ed impegnato a rafforzare la cultura ecologica ed introdurre i giovani alla ricerca fin dai primi anni del loro percorso formativo. Il coinvolgimento ampio e interdisciplinare del mondo scientifico italiano nella costruzione di LifeWatch in Italia è un indicatore della capacità del nostro sistema di ricerca di muoversi efficacemente sulle più avanzate frontiere della scienza della sostenibilità per un nuovo sviluppo, capace di offrire concrete prospettive di occupazione ai giovani. I frutti dell innovazione scientifica sono generatori di conoscenza, capaci di aprire nuovi campi di applicazione dove mettere alla prova il sistema produttivo italiano, garantendo il benessere della nostra comunità. L opuscolo che avete tra le mani racconta le attività di ricerca svolte da LifeWatch Italia durante i suoi primi tre anni di vita, un iniziativa che il Ministero dell Istruzione, dell Università e della Ricerca ha sostenuto con convinzione sin dai primi passi e per cui si richiede un impegno ancora più aperto e forte delle Istituzioni Italiane. Prof.ssa Stefania Giannini Ministro dell Istruzione, dell Università e della Ricerca (Miur)

LifeWatch Italia LifeWatch Italia Rapporto di attività 5 La biodiversità è divenuta un elemento prioritario nell agenda politica internazionale per la crescente consapevolezza che dalla sua organizzazione dipendono servizi fondamentali per il benessere della nostra società, come acqua e aria pulita, cibo non contaminato, un clima stabile, medicine naturali ed un ambiente sicuro. L Italia è un hotspot di biodiversità e questa tematica occupa una posizione fondamentale nelle politiche ambientali nazionali. Il nostro paese riveste un ruolo chiave nella costruzione di LifeWatch, l infrastruttura europea di ricerca sulla biodiversità. L impegno del Ministero Italiano dell Istruzione, dell Università e della Ricerca (MIUR) e del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) si è concretizzato nella creazione della Joint Research Unit (JRU) di LifeWatch Italia. La JRU, attraverso il supporto alla ricerca scientifica, ambisce a:» Rafforzare le conoscenze sulla biodiversità;

LifeWatch Italia Rapporto di attività 6» Approfondire il livello di comprensione della biodiversità e le sue relazioni con i servizi ecosistemici e i benefici sociali;» Ottimizzare l utilizzo dei finanziamenti pubblici per la ricerca ed accrescere la competitività dell Italia nell acquisizione di fondi europei ed internazionali;» Identificare le lacune esistenti nelle piattaforme informatiche (ICT) sulla biodiversità, colmando tali lacune con conoscenze derivanti da programmi di ricerca finalizzati;» Sostenere la gestione della biodiversità e la salute degli ecosistemi con azioni di pianificazione basate sulle conoscenze scientifiche e con strategie ed approcci realistici finalizzati alla soluzione di problemi;» Sostenere settori cruciali dell economia nazionale e della sicurezza sociale, quali l agricoltura, la pesca, il turismo e il sistema sanitario;» Accrescere la consapevolezza dell importanza della biodiversità, anche quando la sua tutela richieda investimenti al di fuori del territorio nazionale [ad esempio per lo studio di uccelli migratori, grandi pesci oceanici (tonno e pescespada), ecosistemi transfrontalieri];» Sostenere le politiche ambientali in termini legislativi e di governance;» Sostenere a livello politico ed istituzionale lo sviluppo di strategie nazionali per affrontare efficacemente il problema del cambiamento climatico, la questione energetica e la gestione dei rifiuti. La JRU coordina il contributo italiano a LifeWatch, le attività nazionali del suo Centro Servizi e l Istituto Nazionale Distribuito di Ricerca sulla Biodiversità di LifeWatch-ITA. Questi includono le attività di specifici Gruppi di Lavoro responsabili di ICT, Modellistica, Citizen Science e specifici casi di studio.

LifeWatch Italia Rapporto di attività 7 Il Centro Servizi fa parte delle strutture condivise di LifeWatch Europa e si occupa della comunicazione dell infrastruttura, del coinvolgimento attivo della comunità scientifica in LifeWatch e della fornitura di servizi agli utenti finali. Esso riveste il medesimo ruolo anche a livello nazionale come componente essenziale dell Istituto Nazionale Distribuito per la Ricerca sulla Biodiversità di LifeWatch-ITA. Quest ultimo è distribuito su tutto il territorio italiano. Le sue attività si concentrano nella costruzione di un backbone funzionale e si prefiggono di potenziare la ricerca scientifica integrata nel campo della biodiversità. L Istituto è organizzato in quattro Centri Tematici: Biomolecolare, Collezioni, Interazioni e Mediterraneo, che si occupano delle specie e dei loro tratti genetici e fenotipici (inclusi gli aspetti comportamentali), delle loro nicchie e delle loro interazioni. Istituto Nazionale Distribuito di Ricerca sulla Biodiversità Comunità degli stakeholder Fornitori dei dati Utilizzatori dei dati Collezioni specie & tratti Centri Tematici Biomolecolare Catasto delle Specie Interazioni nicchie & reti alimentari Centro Servizi Interfaccia con gli utenti Formazione & Capacity Building Networking & liaison Coordinamento gestionale & fundraising Mediterraneao nodi funzionali/casi di studio Comunicazione

LifeWatch Italia Rapporto di attività 9 Centro Servizi Finalità Mission L obiettivo principale di LifeWatch è affiancare la comunità di ricercatori impegnata nello studio della biodiversità nell attività di sostegno a politici, manager delle risorse, settore privato e grande pubblico per migliorare la comprensione dei nostri ecosistemi e razionalizzarne la gestione. A livello europeo, il Centro Servizi svolge un ruolo di interfaccia con tutti gli stakeholders dell infrastruttura, utilizzatori dei dati, amministratori, manager ambientali e istituzioni politicogovernative. Esso si occupa di pianificare lo sviluppo strategico e la fornitura dei servizi di LifeWatch, connettendo le più avanzate tecnologie ICT alle necessità della ricerca in questo settore. A livello nazionale, il Centro Servizi è una componente strutturale dell Istituto Nazionale Distribuito di Ricerca sulla Biodiversità di LifeWatch-ITA, cui contribuisce supportando i Centri Tematici, i Gruppi di Lavoro e tutte le attività italiane che confluiscono in LifeWatch-EU.

LifeWatch Italia Rapporto di attività 10 Obiettivi di lungo periodo Il Centro Servizi si interfaccerà con la comunità di utenti in modo tale da facilitare l utilizzo dell infrastruttura, fornire informazioni e supporto, in particolare ai giovani ricercatori. Si occuperà inoltre di promuovere l inclusione degli utenti finali nello sviluppo dei servizi e nella creazione di una nuova comunità di interessi. Il Centro Servizi offrirà molteplici servizi e strumenti digitali ad un ampia comunità di ricercatori ed utenti (politici, manager, amministratori, aziende, cittadini). Esso creerà e gestirà i Laboratori Virtuali e le Reti Temporanee di Cooperazione progetti specialistici multi-centro capaci di catalizzare le competenze necessarie per lavorare in maniera rapida ed efficiente fornendo ai ricercatori occasioni di incontro e possibilità di progredire in maniera collaborativa. Nello specifico, tutto ciò implica: Ottimizzare l accesso e l utilizzo della struttura nel suo complesso, prestando un attenzione particolare alle opportunità di ricerca per giovani scienziati, grazie alla promozione di borse di studio, allo scopo di incoraggiare un uso originale e innovativo dell infrastruttura; Fornire uno specifico sostegno nell ambito delle politiche nazionali ed europee; Aumentare la consapevolezza di utenti, stakeholders e grande pubblico, e garantire visibilità ai risultati di LifeWatch, fornendo pubblicità ed altri servizi di disseminazione correlati; Fornire accesso e sostegno agli utenti, formazione e servizi pubblici; identificare priorità e opportunità per iniziative economiche; Promuovere il coinvolgimento delle comunità scientifiche e l identificazione di potenziali nuove fonti di dati.

LifeWatch Italia Rapporto di attività 11 Partecipazione Il Centro Servizi sostiene il contributo di LifeWatch allo European Biodiversity Research Space attraverso: 1) la partecipazione alla definizione della roadmap europea per le infrastrutture di ricerca virtuali; 2) l organizzazione delle attività di networking nell ambito di iniziative internazionali ed europee legate all e-biodiversità; Prodotti 3) la promozione del dibattito scientifico riguardo le priorità di ricerca attraverso la comunità LINCC; 4) il coinvolgimento attivo della comunità scientifica italiana nell implementazione della rete nazionale LifeWatch-ITA JRU. Servizi & Strumenti ICT Il Centro Servizi sviluppa servizi e strumenti sia per LifeWacth-EU che LifeWatch-ITA. I primi includono lo spazio virtuale denominato LifeWatch Community, i servizi di comunicazione disponibili sul portale web dell infrastruttura e le attività di back office. Tali strumenti, sviluppati in collaborazione con lo staff del Gruppo di Lavoro ICT, includono attrezzature essenziali per il lavoro dei laboratori virtuali e la loro interoperabilità.

LifeWatch Italia Rapporto di attività 12 Struttura & governance La Struttura del Centro Servizi di LifeWatch si divide in due componenti funzionali: un Back Office che provvede al coordinamento di tutte le attività del Centro Servizi, all identificazione dei bisogni degli utenti in termini di questioni scientifiche emergenti e della relativa pianificazione della realizzazione di servizi strategici, alla strategia di comunicazione, al coordinamento dei servizi distribuiti e alla gestione delle questioni legali e finanziarie inerenti alle attività del Centro Servizi; un Front Office che si occupa di: 1) gestire tutte le interazioni dirette con la comunità di riferimento attraverso l interfaccia utenti e l helpdesk, i servizi di partenariato e networking; 2) provvedere alla formazione a distanza e al capacity building; e 3) individuare e sfruttare al meglio le opportunità di finanziamento. Il Front Office sarà responsabile della fornitura di strumenti e servizi per l estrazione, integrazione e presentazione dei dati. All interno di LifeWatch-ITA, la governance del Centro Servizi seguirà la medesima struttura prevista per i Centri Tematici. Struttura del Centro Servizi Back Office Sviluppo strategico dei servizi di LW Coordinamento dei Servizi Distribuiti Gestione LSC, Coordinamento & Contatti Sviluppo & Gestione Comunicazione Front Office Supporto multimediale Parteneriati & Servizi di Networking Consulenza Helpdesk Servizi Distribuiti Piattorma & Interfaccia Opportunità di finanziamento Comunicazione Formazione & Capacity Building Interfaccia del portale

LifeWatch Italia Rapporto di attività 13 Fase di start up Le attività iniziali della fase di start up si sono concentrate sull organizzazione dell ufficio amministrativo del Centro Servizi e sul coordinamento dei servizi locali e centrali, due aspetti cruciali per la costruzione di una rete efficiente di centri servizi. Inoltre, il Centro Servizi ha iniziato a programmare ed implementare le prime iniziative nel campo della comunicazione. Parallelamente, esso monitorerà il feedback degli utenti ed il relativo livello di inclusione, attraverso la piattaforma dedicata. Le attività di start up comprendono inoltre l agevolazione dell accesso ai servizi prodotti, grazie alla creazione di un helpdesk incentrato sullo sviluppo e la fruizione delle strutture di formazione a distanza ad essi collegati. Risultati Creazione dell ufficio amministrativo del Centro Servizi; Organizzazione di un ampia comunità di esperti; Lancio del portale Lifewatch e dei servizi di comunicazione; Sviluppo e implementazione delle prime iniziative di comunicazione; Sviluppo di comunità di interessi e reti di collaborazione con il supporto dello spazio sociale offerto dalla Lifewatch Community; Definizione dell infrastruttura per la ricerca e l analisi dei dati in modo tale da consentire l accesso alle fonti di dati biologici disponibili a livello mondiale ed accelerarne la produzione stessa.

LifeWatch Italia Rapporto di attività 15 Centro Tematico Biomolecolare Finalità Il Centro Tematico Biomolecolare (MoBiLab Molecular Biodiversity Laboratory) integra competenze e infrastrutture avanzate per analisi molecolari e bioinformatiche con la finalità principale di offrire alla comunità scientifica servizi e consulenza per lo studio dei dati di biodiversità. In particolare, il Centro si pone l obiettivo di fornire strumenti per l analisi di dati genomici, metagenomici, filogenetici, filogeografici e di DNA barcoding e meta-barcoding, e di mettere a disposizione banche dati appositamente strutturate per garantire l accesso integrato alle informazioni molecolari e ai metadati ad esse associati.

LifeWatch Italia Rapporto di attività 16 Obiettivi di lungo periodo Gli obiettivi a lungo termine del MoBiLab comprendono la costituzione di servizi consolidati per l analisi di dati di Biodiversità Molecolare e l eventuale supporto alla loro produzione. Tali servizi costituiranno preziosi strumenti per la rapida valutazione di fenomeni a carico di interi ecosistemi o singole popolazioni, utili per definire strategie di monitoraggio e gestione del territorio. I servizi che si intende rendere disponibili sono i seguenti: 1. Disegno ed applicazione di protocolli di meta-barcoding o protocolli shotgun basati su tecnologie di sequenziamento ad alta processività (High-Throughput Sequencing, HTS); 2. Strumenti per l analisi comparativa tra metagenomi e metatrascrittomi associati a diversi ambienti e condizioni; 3. Strumenti per l analisi molecolare e bioinformatica di comunità procariotiche ambientali e simbionti; 4. Strumenti per l analisi molecolare e bioinformatica di comunità eucariotiche; 5. Strumenti per l analisi molecolare e bioinformatica di genomi e trascrittomi procariotici ed eucariotici; 6. Accesso a banche dati specializzate di Biodiversità Molecolare. Inoltre è in via di costituzione una infrastruttura bioinformatica per l archiviazione e l analisi dei dati molecolari relativi ad uno specifico caso di studio riguardante le specie aliene in territorio terrestre e acquatico nazionale, prodotti nell ambito del progetto o disponibili in database pubblici. In futuro ci si propone di ampliare lo scopo di questa infrastruttura, rendendola di applicazione più generale.

LifeWatch Italia Rapporto di attività 17 Partecipazione Avanzamento scientifico MoBiLab partecipa all iniziativa internazionale dell Ocean Sampling Day (OSD) lanciata attraverso il progetto EU MicroB3 (http://www.microb3. eu/osd), fornendo expertise su campionamento e sequenziamento HTS della componente eucariotica planctonica da campioni di DNA ambientale. Prodotti Reference databases for taxonomic assignment in metagenomics. Brief Bioinform. 2012 Nov;13(6):682-95. Review. The influence of invasive jellyfish blooms on the aquatic microbiome detected by an Illumina-based deep sequencing strategy. Biological invasions (2014, submitted) BioMaS: a modular pipeline for Bioinformatic analysis of Metagenomic AmpliconS. BMC Bioinformatics (2014, submitted) Servizi & sturmenti ICT BioMaS: una pipeline per l analisi bioinformatica degli ampliconi metagenomici (https://recasgateway.ba.infn.it/, http://galaxy.cloud.ba.infn.it:8080 ) ITSoneDB: una collezione completa di sequenze dell ITS1 (Internal Transcribed Spacer 1) del cluster codificante per gli RNA ribosomali volta a supportare analisi metagenomiche di comunità ambientali fungine (http://itsonedb.ba.itb.cnr.it)

LifeWatch Italia Rapporto di attività 18 Struttura & governance La struttura gestionale del Centro Tematico Biomolecolare sarà costituita da un comitato direttivo e scientifico composto dai rappresentanti di ciascuna delle istituzioni che afferiscono al centro stesso. Il comitato direttivo e scientifico eleggerà un coordinatore incaricato di dirigere il Centro per un periodo di due anni. Il Coordinatore, insieme al comitato scientifico, presenterà annualmente all Assemblea Generale della JRU la relazione sulle attività svolte ed il piano strategico. Il Centro Tematico Biomolecolare, al pari degli altri Centri Tematici LifeWatch, opera in sinergia con il Centro Servizi, responsabile delle pubbliche relazioni, networking, fundraising e management.

LifeWatch Italia Rapporto di attività 19 Fase di Start Up 1. Cooperazione con il Gruppo di Lavoro ICT per la costruzione e il mantenimento dell infrastruttura per l archiviazione e la fruibilità dei dati di Biodiversità Molecolare e dei metadati associati. 2. Esplorazione di ulteriori dati e risorse derivanti da nuovi casi studio nel campo della Biodiversità Molecolare, progressiva e continua integrazione di tali dati e aggiornamento dell infrastruttura. 3. Feedback e raccolta di dati dagli utenti al fine di ottimizzare l infrastruttura sulla base delle loro necessità. Risultati Messa a punto e applicazione a problematiche ambientali di interi protocolli per l analisi metagenomica target-oriented tramite tecnologie HTS; Operatività di protocolli per il sequenziamento genomico e trascrittomico tramite tecnologie HTS; Sviluppo ed implementazione come servizi web della banca dati ITSoneDB (http://itsonedb.ba.itb.cnr.it:8080/its1/), risorsa di riferimento per l analisi metagenomica target-oriented delle comunità fungine, e della pipeline di analisi metagenomica targetoriented BioMaS (https://recasgateway.ba.infn.it/, http://galaxy.cloud.ba.infn.it:8080 ); Progettazione, ed inizio della costruzione, di una pipeline di analisi bioinformatica, denominata SARMA (Species Assignment of high-throughput sequencing Reads from Metagenomics Analyses), finalizzata allo studio tassonomico e funzionale delle comunità microbiche a partire da dati HTS prodotti con protocolli shotgun; Esplorazione di dati molecolari e metadati, disponibili nelle risorse pubbliche, relativamente a circa 370 organismi alieni da utilizzare come caso di studio per strutturare e popolare la risorsa di dati del laboratorio.

Foto: Saulo Bambi LifeWatch - Museo Italia di Storia Rapporto Naturale di attività Università 21 di Firenze Centro Tematico Collezioni Finalità Il Centro Tematico Collezioni mira a sostenere la creazione della struttura tassonomica (gerarchia tassonomica, nomi, sinonimi, ecc.) della piattaforma LifeWatch-ITA. Il Centro Tematico Collezioni contribuirà all aggiornamento, standardizzazione e refinement dei dati ospitati all interno dell infrastruttura, rendendo i database e le risorse già esistenti interoperabili e accessibili attraverso il portale. Il Centro Tematico Collezioni punta ad incrementare i dati sulla biodiversità provenienti dalle collezioni dei musei di storia naturale, istituti di ricerca, parchi nazionali e collezioni private e assicurarne la disponibilità online.

LifeWatch Italia Rapporto di attività 22 Obiettivi di lungo periodo 1. Il Centro Tematico Collezioni svilupperà le sue attività in linea con il Network Nazionale della Biodiversità del Ministero dell Ambiente (MATTM) e le sue componenti. 2. Il Centro Tematico Collezioni coordinerà le sue attività e sforzi con gli altri Centri Tematici dell Istituto Nazionale Distribuito di Ricerca sulla Biodiversità per lo sviluppo del Catasto delle Specie Italiane, contribuendo alle componenti relative a sistematica e nomenclatura. 3. Il Centro Tematico Collezioni si focalizzerà sulla ricerca e selezione delle risorse di alta qualità disponibili contenenti dati georeferenziati e cronogeoreferenziati, in modo da colmare le lacune in termini di copertura geografica, gruppi tassonomici, serie temporali, ecc. Inoltre si occuperà di organizzare e selezionare i database tassonomici, dando priorità a quelli che offrono ampia copertura geografica (preferibilmente a livello mondiale: Global Species Database GSD) e a quelli riconosciuti quali autorità nomenclaturali (es. AlgaeBase). 4. Il Centro Tematico Collezioni si occuperà dell aggiornamento, standardizzazione, refinement, mantenimento e implementazione dei dati ospitati nell infrastruttura LifeWatch-ITA (inclusi quelli relativi al caso di studio Specie Aliene ). Foto: Saulo Bambi Museo di Storia Naturale Università di Firenze

LifeWatch Italia Rapporto di attività 23 Partecipazione Il Centro Tematico Collezioni ha partecipato a diverse iniziative e sviluppato attività di collaborazione con istituzioni nazionali e internazionali, gruppi di ricerca o consorzi che si occupano di servizi informatici relativi alla biodiversità e alla tassonomia. Questi includono il Global Biodiversity Information Facility (GBIF), il Pan-European Species directories Infrastructure (PESI) e la Strategia Nazionale per la Biodiversità. Il Centro Tematico Collezioni ha organizzato ed ha partecipato a diverse spedizioni scientifiche e BioBlitz sia in Italia che all estero (es. Vietnam e altri paesi del Sud-est asiatico). Prodotti Il Centro Tematico Collezioni attualmente partecipa a diversi progetti come: NNB (Network Nazionale della Biodiversità) - implementazione dei datasets con sequenze di DNA barcode delle specie italiane incluse nella Direttiva Habitat (92/43/CEE) CSMON-LIFE (Monitoring biodiversity by a Citizen Science approach for solving environmental problems) MIPP LIFE+ Nature (Monitoring of insects with public participation). Il Centro Tematico Collezioni partecipa al CETAF (Consortium of European Taxonomy Facilities) e organizza corsi di tassonomia per: DEST (Distributed European School of Taxonomy) ANMS (Associazione Nazionale Musei Scientifici) - progetto nazionale CollMap.

LifeWatch Italia Rapporto di attività 24 Struttura & governance La struttura gestionale del Centro Tematico Collezioni sarà costituita da un comitato direttivo e scientifico composto dai rappresentanti di ciascuna delle istituzioni che afferiscono al centro stesso. Il comitato direttivo e scientifico eleggerà un coordinatore incaricato di dirigere il Centro per un periodo di due anni. Il Coordinatore, insieme al comitato scientifico, presenterà annualmente all Assemblea Generale della JRU la relazione sulle attività svolte ed il piano strategico. Il Centro Tematico Collezioni, al pari degli altri Centri Tematici LifeWatch, opera in sinergia con il Centro Servizi, responsabile di pubbliche relazioni, networking, fundraising e management. Foto: Saulo Bambi - Museo di Storia Naturale Università di Firenze

LifeWatch Italia Rapporto di attività 25 Fase di Start Up 1. Cooperazione con il Gruppo di Lavoro ICT nello sviluppo della base tassonomica dell infrastruttura LifeWatch-ITA e nella messa a punto di un processo automatizzato per la verifica della nomenclatura e il data refinement, creando strumenti utili per gli stakeholders. 2. Proseguimento della selezione delle risorse per implementare l infrastruttura, stabilire Protocolli di Intesa e accordi tra LifeWatch e gli amministratori dei datasets esistenti al fine di renderli interoperabili e facilmente accessibili tramite la piattaforma. 3. Sviluppo di protocolli standard per l acquisizione di dati primari di biodiversità dai programmi di Citizen Science. 4. Digitalizzazione di dati fondamentali inclusi in studi scientifici non disponibili in rete (es. alcune revisioni tassonomiche), che potrebbero risultare essenziali per il funzionamento della piattaforma. Risultati Selezione preliminare delle principali fonti (es. PESI - Pan-European Species directories Infrastructure; CoL - Catalogue of Life) da utilizzare come riferimenti nomenclaturali; Selezione di risorse online con dati di occorrenza di alta qualità (es. CKmap - Checklist and distribution of the Italian fauna); Aggiornamento, standardizzazione e refinement di parte dei dati inclusi nel caso di studio Specie aliene ; Refinement, standardizzazione, aggiornamento e parziale digitalizzazione di dati per il nucleo della piattaforma LifeWatch-ITA, es. il principale database nazionale sugli Isopodi terrestri (Crustacea, Isopoda, Oniscidea), creato dal Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR).

LifeWatch Italia Rapporto di attività 27 Centro Tematico Interazioni Finalità Il Centro Tematico Interazioni si pone l obiettivo generale di integrare le risorse di dati necessarie per valutare le risposte di individui, popolazioni e specie a rapporti interattivi e per analizzare i meccanismi alla base dell organizzazione della biodiversità. A tale scopo, il Centro Tematico produrrà strumenti e servizi per standardizzare, integrare e analizzare i dati sulle interazioni tra individui a diversi livelli di scala (spaziale e temporale) e di organizzazione. Il Centro Tematico mira anche a fornire alla comunità degli stakeholder una serie di strumenti incentrati su protezione, gestione e recupero della biodiversità e dei servizi ecosistemici che da essa dipendono.

LifeWatch Italia Rapporto di attività 28 Obiettivi di lungo periodo 1. Il principale obiettivo a lungo termine del Centro Tematico Interazioni è contribuire allo sviluppo del Catasto delle specie italiane, per quanto riguarda le componenti correlate alle interazioni ecologiche a tutti i livelli di organizzazione, dall inter-individuale a quello inter-specifico, coordinando le proprie attività e i propri sforzi con gli altri Centri tematici dell Istituto Distribuito di Ricerca sulla Biodiversità. affrontare questioni ecologiche emergenti e interdisciplinari, promuovendo l uso dei propri prodotti da parte della comunità scientifica, degli stakeholder e dei manager ambientali. 4. Cataloghi di servizi e strumenti (come modelli di nicchia e modelli nulli), disponibili via web, correlati alle interazioni ecologiche, utilizzabili da scienziati e decisori politici interessati all esplorazione e alla sintesi di dati di biodiversità. 5. Formazione ed e-training sui servizi e sugli strumenti sviluppati, in collegamento con le attività di e-training del Centro Servizi. 2. Il Centro Tematico Interazioni si concentra principalmente sul functional backbone della biodiversità e cioè sul sistema di organizzazione delle funzioni ecologiche delle unità organismiche (i.e., individui, popolazioni, specie). Il Centro organizza e rende disponibili i dati già esistenti sulle principali dimensioni di nicchia ecologica, su legami trofici e su altre interazioni nella rete alimentare. L obiettivo operativo di lungo periodo del Centro è lo sviluppo di strumenti per l interoperabilità di dati e standard basati su ontologie, che includano progressivamente le corporazioni e i gruppi tassonomici che colonizzano i diversi tipi di ecosistema presenti in Italia. Inoltre, il Centro Tematico si propone di realizzare: 3. Cataloghi interattivi e casi di studio per

LifeWatch Italia Rapporto di attività 29 Servizi & strumenti ICT disponibili Gli strumenti e i servizi ICT prodotti includono: 1. Il portale Phyto-Bioimaging, contenente strumenti per la classificazione tassonomica e l analisi morfometrica del fitoplancton. 2. La piattaforma Circlemednet, il più grande database sulle lagune del Mediterraneo e del Mar Nero, comprendente dati abiotici e biotici di 635 lagune georeferenziate in 17 Paesi. Gli strumenti e i servizi ICT che saranno sviluppati in collaborazione con il gruppo di lavoro ICT includono: 3. La compilazione di European Drupal Ecological Information Management System (DEIMS), sviluppato dal progetto Life+ EnvEurope per la comunità LTER- Europe, con metadati dettagliati che descrivano i dataset disponibili sui tratti funzionali delle specie e sulle nicchie ecologiche. Prodotti 4. La formalizzazione di un registro sul modello del BioCatalogue, sviluppato dall omonimo progetto, con informazioni su strumenti e servizi offerti dai database già esistenti sui tratti funzionali al fine di accedere, scoprire e analizzare il loro contenuto. 5. Lo sviluppo di ontologie e standard specifici per l armonizzazione e l integrazione dei dati scientifici sui tratti funzionali del fitoplancton. Servizi & strumenti ICT in fase di sviluppo

LifeWatch Italia Rapporto di attività 30 Governance La struttura gestionale del Centro Tematico Interazioni sarà costituita da un comitato direttivo e scientifico composto dai rappresentanti di ciascuna delle istituzioni che afferiscono al centro stesso. Il comitato direttivo e scientifico eleggerà un coordinatore incaricato di dirigere il Centro per un periodo di due anni. Il Coordinatore, insieme al comitato scientifico, presenterà annualmente all Assemblea Generale della JRU la relazione sulle attività svolte ed il piano strategico. Il Centro Tematico Interazioni, al pari degli altri Centri Tematici LifeWatch, opera in sinergia con il Centro Servizi, responsabile di pubbliche relazioni, networking, fundraising e management. Lake Corn Field

LifeWatch Italia Rapporto di attività 31 Fase di Start Up 1. Istituire protocolli d intesa tra LifeWatch e i gestori dei dataset già esistenti sui tratti funzionali, con l obiettivo di fornire strumenti di standardizzazione finalizzati all interoperabilità e all accessibilità dei dati. 2. Compilare DEIMS e BioCatalogue con dataset esistenti sui tratti funzionali e sulla nicchia di specie. 3. Perfezionare la definizione di ontologie e standard per i tratti funzionali del fitoplancton ed estenderli alle corporazioni di zooplancton e macrozoobenthos. 4. Compilare DEIMS e registro, modello BioCatalogue, con informazioni sulle reti trofiche. 5. Creare ontologie e standard per la descrizione delle reti trofiche, attraverso gli isotopi stabili. 6. Sviluppare casi di studio sui tratti funzionali di specie e reti trofiche per testare e validare l infrastruttura virtuale creata dal Centro Tematico.

LifeWatch Italia Rapporto di attività 33 Centro Tematico Mediterraneo Finalità Il Centro Tematico Mediterraneo (CTM) promuove lo studio della biodiversità e dei processi ecologici a livello ecosistemico. Il CTM riunisce le raccolte di dati di biodiversità con dati abiotici e di forzanti alla stessa scala spaziale e funzionale. Il CTM ha una struttura basata su una rete di nodi funzionali che permette di affrontare diversi temi grazie ad una vasta gamma di organismi e di serie storiche di dati, focalizzando l attenzione soprattutto sul rapporto tra biodiversità e cambiamenti ecosistemici. La rete nazionale di Ricerca Ecologica a Lungo Termine (LTER-Italia) provvede alla fornitura continua di dati sulla biodiversità e sullo stato degli ecosistemi raccolti sul campo. Il CTM promuove casi di studio specifici, fornisce strumenti e servizi per indagare il rapporto tra biodiversità e ambiente.

LifeWatch Italia Rapporto di attività 34 Obiettivi di lungo periodo 1. L obiettivo principale del Centro Tematico Mediterraneo è proporre e coordinare casi di studio sulla biodiversità e sugli ecosistemi (perdita di biodiversità, cambiamenti climatici, pressioni antropiche, protezione degli ecosistemi, cambiamenti nei processi ecosistemici), contribuendo con l accoppiamento di dati abiotici e biotici; 2. Il Centro Tematico Mediterraneo si preoccuperà di realizzare strumenti di interoperabilità per la consultazione di cataloghi di dati tassonomici e variabili abiotiche, interagendo con gli altri Centri Tematici e con il gruppo di lavoro ICT, per la promozione di servizi per lo studio della biodiversità; 3. Il Centro Tematico implementerà il database di specie habitat-oriented realizzato nell ambito del caso di studio Specie Aliene (vedi dopo), fornendo strumenti di analisi ecologiche, incrementando l omogeneità dei dati (distribuzione, abbondanze e serie storiche), fornendo nuovi spunti per la comunità scientifica interessata allo studio della biodiversità a tutti i livelli; 4. Inoltre il Centro Tematico avrà il compito di aggiornare ed implementare il portale sulle Specie Aliene realizzato nel caso di studio, con la creazione di schede informative sulle specie aliene (tassonomia, dati genetici, distribuzione, invasività etc.); 5. Il Centro Tematico contribuirà alla realizzazione di un Catalogo di Dati Abiotici come servizio di interoperabilità a sostegno del Catalogo Interattivo delle Specie.

LifeWatch Italia Rapporto di attività 35 Avanzamento scientifico È stato sviluppato un caso di studio sulle Specie Aliene Modelli di fragilità dell ecosistema a specie esotiche ed invasive (in Europa), volto ad utilizzare dati di biodiversità (presenza di specie) forniti dai partner LifeWatch (nodi) per studiare i meccanismi di sensibilità di diversi habitat EUNIS nei confronti delle specie aliene. L esempio del caso di studio fornisce una reale prospettiva dell innovazione scientifica e delle potenzialità proprie dell attività del Centro Tematico, offrendo nuove conoscenze e nuovi modi per affrontare lo studio sulla conservazione e sulla gestione della biodiversità (priorità di azioni di conservazione degli habitat e della fragilità ecosistemica). Alcuni dei risultati ottenuti sono già stati oggetto di pubblicazioni scientifiche su riviste specialistiche. Prodotti Strumenti & servizi ICT disponibili 1. Sviluppo del Laboratorio Virtuale per lo studio delle Specie Aliene a livello di habitat (AS_lab), laboratorio sviluppato in collaborazione con il Centro Servizi e i Centri Tematici con l obiettivo di realizzare un ambiente virtuale per la gestione e l analisi dei dati. Il laboratorio virtuale ha prodotto una serie di risorse condivise a disposizione dei ricercatori coinvolti nel caso di studio Modelli di fragilità dell ecosistema a specie esotiche ed invasive (in Europa). I dati raccolti hanno portato alla realizzazione di un database con più di 32000 record di presenza di specie provenienti da 334 siti acquatici e terrestri. Il laboratorio virtuale avrà la possibilità di essere ulteriormente sviluppato nell ambito del Network Nazionale per la Biodiversità (NNB) con la creazione di un catalogo di specie ancora più ampio e che comprenda le caratteristiche ecologiche. 2. Catalogo Dati Abiotici, banca dati che contiene molte delle risorse di dati abiotici disponibili sul web. Il catalogo comprenderà strumenti di analisi per la sovrapposizione e la correlazione di dati di biodiversità con dati abiotici.

LifeWatch Italia Rapporto di attività 36 Governance La struttura gestionale del Centro Tematico Mediterraneo sarà costituita da un comitato direttivo e scientifico composto dai rappresentanti di ciascuna delle istituzioni che afferiscono al centro stesso. Il comitato direttivo e scientifico eleggerà un coordinatore incaricato di dirigere il Centro per un periodo di due anni. Il Coordinatore, insieme al comitato scientifico, presenterà annualmente all Assemblea Generale della JRU la relazione sulle attività svolte ed il piano strategico. Il Centro Tematico Mediterraneo, al pari degli altri Centri Tematici LifeWatch, opera in sinergia con il Centro Servizi, responsabile di pubbliche relazioni, networking, fundraising e management. Il CTM lavora in sinergia con diverse istituzioni tra cui alcune Università, il Consiglio Nazionale delle Ricerche, la Stazione Zoologica Anton Dohrn, l Istituto Agronomico Mediterraneo (CPZ Bari), l Agenzia Regionale per la Protezione dell Ambiente della Puglia (ARPAP).

LifeWatch Italia Rapporto di attività 37 Fase di Start Up La priorità dell Istituto Nazionale Distribuito di Ricerca sulla Biodiversità è quella di interconnettere l intera comunità scientifica nazionale all interno di LifeWatch, rendendola partecipe dei processi di costruzione e successiva utilizzazione dell infrastruttura. A tal fine il CTM realizzerà le seguenti azioni: Informare i soggetti interessati (società scientifiche, federazioni, associazioni, consigli di ricerca, piattaforme di ricerca) circa la disponibilità di banche dati di diversità biotica e abiotica, nell ambito dell infrastruttura LifeWatch; Verificare la disponibilità di ontologie e standard di riferimento per i dati presenti in rete (eventualmente modificarle e adattarle), svilupparne di nuovi, erogare servizi ai gestori di archivi di dati; Sviluppare e mantenere un catalogo di dati abiotici contenente la maggior parte delle risorse disponibili sul web. Il catalogo comprenderà strumenti di analisi per la sovrapposizione di dati di biodiversità con dati abiotici;»» Sviluppare i collegamenti con la rete LTER-Italia, i cui siti contribuiranno a fornire e gestire serie di dati a lungo termine su biodiversità e servizi ecosistemici.

Gruppi di Lavoro LifeWatch Italia Rapporto di attività 39 I Centri Tematici della Joint Research Unit di LifeWatch-ITA si avvalgono del contributo di quattro Gruppi di lavoro. I gruppi di lavoro sono strutture flessibili e trasversali incaricate di sostenere le attività di ricerca dei Centri Tematici e del Centro Servizi occupandosi di svolgere compiti di breve periodo e realizzare misure trasversali per conto della JRU. Attualmente quattro sono i gruppi di lavoro operativi:» ICT;» Modellistica;» Specie Aliene;» Citizen Science.

LifeWatch Italia Rapporto di attività 40 ICT ICT è un gruppo di lavoro interdisciplinare che comprende informatici, ingegneri, ecologi e biologi, i quali forniscono il proprio supporto alle attività dell Istituto Nazionale Distribuito di Ricerca sulla Biodiversità ed al Centro Servizi sviluppando o mettendo a disposizione servizi e strumenti ICT. Finalità - Il gruppo di lavoro ICT si dedica a potenziare la componente innovativa per lo sviluppo delle infrastrutture ICT di Centri Tematici e Centro Servizi a seconda della sfera di competenza. Lo sviluppo di servizi e strumenti per l aggregazione, l omologazione, la raccolta e l analisi di dati rappresenta una della principali finalità del gruppo di lavoro. Prodotti - Il gruppo ICT si occupa del portale italiano e di quello europeo di LifeWatch, fornisce il proprio supporto a tutti i Centri Tematici e al gruppo di lavoro Specie Aliene, sviluppa geo-portali, sistemi di informazioni geografiche, servizi (e.g. integrazione del DEIMS europeo all interno del portale LifeWatch) e strumenti per l interoperabilità dei dati. Modellistica Modellistica è un gruppo di lavoro trasversale che affianca le attività dell Istituto Nazionale Distribuito di Ricerca sulla Biodiversità attraverso la fornitura di servizi per l analisi dei dati e la modellistica. Finalità - Il gruppo di lavoro Modellistica si occupa di rafforzare la componente di innovazione nell analisi dei dati all interno dei Laboratori Virtuali di LifeWatch, producendo servizi web per l applicazione di strumenti di modellistica altamente performanti allo studio di questioni scientifiche emergenti di grande rilevanza. Prodotti - Il gruppo Modellistica è impegnato nella realizzazione di un catalogo dei servizi disponibili online per la modellistica che sarà messo a disposizione degli utenti di LifeWatch attraverso le strutture del Laboratorio Virtuale, e lavora inoltre allo sviluppo di strumenti di e-training che si occupino della creazione di modelli, dei requisiti relativi ai dati e della gestione dell incertezza derivante da quelli scenari elaborati a partire dai modelli.

LifeWatch Italia Rapporto di attività 41 Specie Aliene Specie Aliene è un gruppo di lavoro tematico creato per sviluppare un caso di studio all interno di LifeWatch su un argomento di grande interesse per l organizzazione e la conservazione della biodiversità Finalità - Il gruppo di lavoro Specie Aliene ha realizzato uno scenario concreto su quanto LifeWatch può offrire agli utenti. Il gruppo di lavoro permette di svolgere nuove ricerche sulla vulnerabilità di ecosistemi ed habitat nei confronti di specie aliene utilizzando un laboratorio virtuale come servizi e strumenti disponibili nell infrastruttura LifeWatch. Prodotti - Il gruppo di lavoro Specie Aliene ha sviluppato una banca dati sulla vulnerabilità degli ecosistemi italiani alle specie aliene che comprende più del 15% della biodiversità che si ritrova in Italia. Il gruppo di lavoro ha anche prodotto lavori scientifici per la comunità di ricerca sulla biodiversità, nuove conoscenze utili per chi gestisce e definisce le politiche ambientali oltre ad informazioni semplici e accessibili per i cittadini. Citizen Science Citizen Science è un gruppo di lavoro tematico che si pone come obiettivo quello di aumentare la consapevolezza della rilevanza scientifica della ricerca nel campo della biodiversità. Finalità - Il gruppo di lavoro Citizen Science partecipa all organizzazione di iniziative di coinvolgimento dei cittadini nelle attività di ricerca su vari aspetti della biodiversità. Il gruppo di lavoro promuove inoltre attività progettuali volte al finanziamento di iniziative di citizen science nel contesto di LifeWatch. Prodotti - Il gruppo Citizen Science ha contribuito al lancio di un ONG europea dedicata a questo tema, ha partecipato con successo, insieme ad altri membri di LifeWatch, a bandi di finanziamento Life+, ed è impegnato nella presentazione di nuove proposte progettuali su più linee di finanziamento. Il gruppo è attivamente coinvolto nel settore dell istruzione, e lavora all inclusione degli istituti scolastici nelle attività di ricerca incentrate sulla biodiversità.

LifeWatch Italia Organigramma della JRU LifeWatch Italia Rapporto di attività 43 Enrico Brugnoli Coordinatore della JRU Comitato di Coordinamento Comitato di Gestione Enrico Brugnoli - Coordinatore Alberto Basset Alessandra Pugnetti Valerio Sbordoni Oliviero Spinelli Alberto Basset - Manager della JRU Luca Bartolozzi Giuseppe Corriero Giorgio Matteucci Graziano Pesole Maurizio Raeli Adriana Zingone

LifeWatch Italia Rapporto di attività 44 Centri Tematici Contatti Centro Servizi Alberto Basset - Coordinatore Chiara Dell Antoglietta - Comunicazione Nicola Fiore - ICT Sara Montinaro - Comunicazione Alessandro Oggioni - ICT Stefania Presicce - Amministrazione Paolo Tagliolato - ICT Centro Servizi administration@lifewatchitaly.eu g J servicecentre@lifewatchitaly.eu +39 0832 29 42 75 Centro Tematico Biomolecolare Graziano Pesole - Coordinatore Adriana Zingone - Coordinatrice Monica Santamaria - Ricercatrice Caterina Manzari - Assegnista di ricerca Maria Paola Tomasino - Assegnista di ricerca Centro Tematico Biomolecolare g.pesole@ibbe.cnr.it g J zingone@szn.it m.santamaria@ibbe.cnr.it +39 080 5443588 +39 081 5833 295 +39 080 5929675

LifeWatch Italia Rapporto di attività 45 Centro Tematico Collezioni luca.bartolozzi@unifi.it valerio.sbordoni@uniroma2.it +39 055 2755116 g J Centro Tematico Collezioni Luca Bartolozzi - Coordinatore Valerio Sbordoni - Coordinatore Fabio Cianferoni - Assegnista di ricerca Stefano De Felici - Assegnista di ricerca Centro Tematico Interazioni alberto.basset@unisalento.it alessandra.pugnetti@ismar.cnr.it +39 0832 29 87 22 g J Centro Tematico Interazioni Alberto Basset - Coordinatore Alessandra Pugnetti - Coordinatrice Ilaria Rosati - Tecnologa Caterina Bergami - Assegnista di ricerca Centro Tematico Mediterraneo giuseppe.corriero@uniba.it giorgio.matteucci@cnr.it +39 0984 84 14 84 g J Centro Tematico Mediterraneo Giuseppe Corriero - Coordinatore Giorgio Matteucci - Coordinatore Alessandra Pugnetti - Ricercatrice Marco Bascietto - Tecnologo Cataldo Pierri - Assegnista di ricerca Paolo Colangelo - Assegnista di ricerca

LifeWatch Italia Rapporto di attività 46 Finanziamenti: contributi economici & in-kind Tutte le attività della LifeWatch-ITA JRU sono state sostenute grazie a due contributi principali: il finanziamento annuale del Ministero dell Istruzione, dell Università e della Ricerca (MIUR), attribuito al Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) per lo sviluppo dell infrastruttura LifeWatch, ed il finanziamento della Regione Puglia, erogato attraverso i Fondi Strutturali e destinato alla costruzione del Centro Servizi e della relativa infrastruttura fisica. Tutte le attività della LifeWatch-ITA JRU sono state sostenute con contributi in kind dal Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) e da altre istituzioni partecipanti alla JRU, sotto forma di costi di personale, uso sinergico di fondi dei progetti spin-off di LifeWatch, strumenti e servizi nel campo della e-biodiversità prodotti dalle unità di ricerca istituzionali che contribuiscono a LifeWatch-ITA. La maggior parte delle attività e dei prodotti descritti in questo report beneficia del contributo in-kind di molti soggetti affiliati con enti e imprese, pubbliche e private, che hanno espresso interesse per le finalità e lo sviluppo di LifeWatch e che hanno investito il proprio tempo e le proprie energie nella pianificazione, identificazione ed implementazione dei blocchi fondanti dell infrastruttura LifeWatch qui presentati.

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