O MAR NO FUTURO DE PORTUGAL: CIÊNCIA E VISÃO ESTRATÉGICA

O MAR NO FUTURO DE PORTUGAL CIÊNCIA E VISÃO ESTRATÉGICA

Pedro Borges Graça e Tiago Martins (Coord.), Aldino Santos de Campos, Alexandre Reis Rodrigues, Ana Colaço, André Thomashausen, António Gameiro Marques, António Neves Correia, António Rebelo de Sousa, Charles Buchanan, Fernando Ângelo, Fernando de Melo Gomes, Fernando Lobo Pereira, Gonçalo Collaço, Jaime Ferreira da Silva, João Borges de Sousa, John Richardson, José Félix Ribeiro, Kanna Rajan, Luís Arsénio, Marisa Fernandes, Mark Spalding, Miguel Bessa Pacheco, Nuno Vieira Matias, Pedro Mamede, Raúl Bettencourt, Ricardo Serrão Santos, Susana Reis, Tiago Pitta e Cunha, Vítor Lopes Dias

CENTRO DE ESTUDOS ESTRATÉGICOS DO ATLÂNTICO 2014

O MAR NO FUTURO DE PORTUGAL CIÊNCIA E VISÃO ESTRATÉGICA Pedro Borges Graça e Tiago Martins (Coordenação)

Publicação associada ao projecto financiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia, “A Extensão da Plataforma Continental Portuguesa: Implicações Estratégicas para a Tomada de Decisão” (PTDC/CPJ-CPO/120926/2010), em parceria com a Marinha Portuguesa e a Esri-Portugal, Sistemas de Informação Geográfica, SA., no quadro do Centro de Administração e Políticas Públicas do Instituto Superior de Ciências Sociais e Políticas da Universidade de Lisboa, subsidiada pela Fundação Luso-Americana para o Desenvolvimento e pela Esri-Portugal.

2014

Ficha Técnica Título: O Mar no Futuro de Portugal: Ciência e Visão Estratégica Edição: Centro de Estudos Estratégicos do Atlântico Coordenação: Pedro Borges Graça e Tiago Martins Impressão e Acabamento: Etigrafe, Lda. Tiragem: 1000 exemplares ISBN: 978-989-98982-0-2 Depósito Legal: 375678/14 Data de Edição: Junho de 2014 Capa: Reprodução repetida de uma das rosas-dos-ventos do chamado Planisfério de Cantino de 1502, cujo nome coevo é Carta Padrão do Rei, obtido clandestinamente em Lisboa pelo comerciante-espião italiano Alberto Cantino ao serviço do Duque de Ferrara. 4

ÍNDICE APRESENTAÇÃO .................................................................................................

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KEY NOTE: PORTUGAL AND FUTURE OCEAN CHALLENGES ..................................... Charles Buchanan

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A PERSPECTIVA DO CONHECIMENTO 1.

O CONHECIMENTO NA PROJECÇÃO MARÍTIMA DE PORTUGAL ......... Nuno Vieira Matias

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2.

A GEOGRAFIA MARÍTIMA DE PORTUGAL ................................................ Miguel Bessa Pacheco

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3.

ECOSISTEMAS HIDROTERMAIS PROFUNDOS: FONTES PARA A BIOTECNOLOGIA .......................................................................................... Ricardo Serrão Santos, Ana Colaço e Raúl Bettencourt

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MARINE ECOSYSTEM SERVICES, OCEAN NATURAL CAPITAL AND THE NEW BLUE ECONOMY FOR HUMAN WELLBEING .......................... Tiago Pitta e Cunha

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4.

5.

ON THE FUTURE OF OCEAN OBSERVATION ............................................ João Borges de Sousa e Fernando Lobo Pereira

6.

EVOLVING TRENDS IN MARINE ROBOTICS AND THE ROLE OF ARTIFICIAL INTELLIGENCE TECHNICS ............................................... Kanna Rajan

7.

CIBERSEGURANÇA E CONHECIMENTO SITUACIONAL MARÍTIMO...... António Gameiro Marques

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8.

9.

O PAPEL DOS SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA NO CONHECIMENTO DO MAR............................................................................ Vitor Lopes Dias O CLUSTER DO CONHECIMENTO DO MAR EM PORTUGAL .................. Tiago Martins

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A PERSPECTIVA DA ESTRATÉGIA 10. PORTUGAL, A EUROPA E O ATLÂNTICO ..................................................... Fernando de Melo Gomes

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11. GEOPOLÍTICA DO ATLÂNTICO: A ACTUALIDADE DO TRIÂNGULO ESTRATÉGICO PORTUGUÊS ........................................................................ Marisa Fernandes

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12. DA SINGULARIDADE DE PORTUGAL À AFIRMAÇÃO DE UMA ESTRATÉGIA NACIONAL PARA O MAR ....................................................... Gonçalo Colaço

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13. A PROSPECTIVA E A ESTRATÉGIA NACIONAL PARA O MAR .................... Pedro Mamede

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14. OS OCEANOS- REPOSICIONANDO PORTUGAL NA GLOBALIZAÇÃO..... José Manuel Félix Ribeiro

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15. OS FACTORES ESTRATÉGICOS DO MAR PORTUGUÊS ............................ Jaime Ferreira da Silva

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16. A RELEVÂNCIA GEOECONÓMICA DO ATLÂNTICO PARA PORTUGAL..... António Rebelo de Sousa

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17. O PROCESSO DE EXTENSÃO DA PLATAFORMA CONTINENTAL ........... Aldino Santos de Campos

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18. A EXTENSÃO DAS PLATAFORMAS CONTINENTAIS – TENSÕES CONFLITOS ................................................................................................... António Neves Correia 19. A SEGURANÇA MARÍTIMA NO SÉC.XXI ..................................................... Alexandre Reis Rodrigues

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20. A SEGURANÇA MARÍTIMA NO ATLÂNTICO: UMA PERSPECTIVA DO SUL LUSÓFONO....................................................................................... André Thomashausen

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21. A RELAÇÃO ESTRATÉGICA DO BRASIL COM O ESPAÇO LUSÓFONO ATLÂNTICO...................................................................................................... Luís Arsénio

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22. THE ROLE OF INTELLIGENCE IN MARITIME SECURITY ........................ Fernando Ângelo 23. AS ILHAS SELVAGENS: MANOBRAS ESPANHOLAS, AMEAÇAS E OPORTUNIDADES........................................................................................... Susana Reis 24. A NEW VOYAGE OF DISCOVERY: THE DEVELOPMENT OF INTEGRATED MARITIME POLICY AS AN ELEMENT OF EU EXTERNAL POLICY......................................................................................... John Richardson 25. LEADERSHIP STRATEGIES IN MARINE CONVERVATION: THE ROLE OF PORTUGAL IN THE FUTURE OF TRANS-ATLANTIC COOPERATION WITH US ............................................................................... Mark Spalding

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26. A EXTENSÃO DA PLATAFORMA CONTINENTAL: IMPLICAÇÕES ESTRATÉGICAS PARA A TOMADA DE DECISÃO......................................... Pedro Borges Graça

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ANEXO – SEMINÁRIO DO MAR ...................................................................

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APRESENTAÇÃO

O presente livro – O Mar no Futuro de Portugal: Ciência e Visão Estratégica – é um dos resultados do projecto de investigação “A Extensão da Plataforma Continental Portuguesa: Implicações Estratégicas para a Tomada de Decisão”, realizado no quadro do Centro de Administração e Políticas Públicas do Instituto Superior de Ciências Sociais e Políticas da Universidade de Lisboa, em parceria com a Marinha Portuguesa e a EsriPortugal, Sistemas de Informação Geográfica, S.A., financiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia. O Mar configurou Portugal. Na nossa História manteve presença constante como factor de desenvolvimento nacional, como via de acesso a novas terras, novas gentes, novos produtos, novos negócios. Há quarenta anos, o 25 de Abril causou uma mudança estrutural na posição geopolítica de Portugal e consequentemente no nosso conceito estratégico nacional. Este conceito, desestruturado e indefinido durante cerca de uma geração, tem vindo a reconfigurar-se desde os anos 90 do século passado no sentido de uma reorientação nacional para o Mar, tendo a Expo 98 sido um marco desse movimento. Há dez anos atrás, em 2004, o relatório produzido pela Comissão Estratégica dos Oceanos – O Oceano, um Desígnio Nacional para o Século XXI – coordenado por Tiago Pitta e Cunha, veio finalmente redefinir esse conceito, criando efectivamente uma visão e formulação estratégica de desenvolvimento nacional centrado no Mar, integradora das opções europeísta, atlantista e africanista. Temos assim hoje um conceito estratégico nacional bem definido, embora desenrolando-se ainda em tempo demorado no que respeita à mobilização e empenho dos cidadãos e do Estado na valorização da sociedade e da economia directa e indirectamente relacionada com o mar. Há ainda muito mais discurso que acção, mais palavras que realizações. Mas estamos a ser convocados, desafiados para uma resposta digna da nossa História de nove séculos e do nosso extraordinário feito dos Descobrimentos. O processo de extensão da plataforma continental portuguesa, submetido formalmente em 11 de Maio de 2009 à Comissão de Limites da Plataforma Continental das Nações Unidas, veio de certo modo agitar a consciência marítima dos portugueses, e a Universidade não deixou de ser alvo dessa agitação na interacção quotidiana que congrega professores e estudantes preocupados com o presente e futuro de Portugal. O nosso projecto de investigação acima referido nasceu nesse ambiente, respondendo desde logo a uma preocupação com a

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conjuntura e muito devendo à juventude empenhada de um grupo de estudantes de relações internacionais e de estudos estratégicos, entre os quais é justo salientar os nomes de Tiago Martins, Diogo Rocha e José Pedro Vieira. O Seminário do Mar, organizado enquanto ciclo de conferências periódicas entre Abril e Dezembro de 2013, num total de dezoito sessões com uma média de 35-40 participantes cada, adquiriu por mérito dos palestrantes convidados uma atenção especial no seio dos círculos mais atentos aos assuntos do mar (ver anexo). Na verdade, o Seminário do Mar afirmou-se como fórum de apresentação de projectos de investigação científica, de políticas públicas, de novas ideias e negócios, de análise do ambiente internacional, de debates intensos em cada sessão, em suma, de gestação de conhecimento. Foi neste contexto que nasceu o presente livro. Muitos dos textos provêm de comunicações aí apresentadas, a que se juntaram as de investigadores e consultores do projecto e também as de outros convidados para o efeito, reconhecidos especialistas portugueses e estrangeiros. O Mar no Futuro de Portugal: Ciência e Visão Estratégica é assim um trabalho multidisciplinar em que se cruzam história, economia, geografia, ecologia, gestão, relações internacionais, intelligence, prospectiva, sistemas de informação geográfica, cibersegurança, estudos estratégicos e robótica subaquática, numa composição de tempo tríbio português: o futuro vislumbrado e projectado no presente em função da conjuntura e também do passado. Para além das instituições nas quais se enquadra o projecto de investigação em referência, agradecimentos especiais e sentidos são devidos a todos os que tornaram possível este livro que tanto veio enriquecer esse nosso projecto: aos autores, pela generosidade e empenho; à Fundação Luso-Americana para o Desenvolvimento, pelo subsídio à edição; à Esri-Portugal, Sistemas de Informação Geográfica, S.A., e em particular ao seu Presidente, Engenheiro Vítor Lopes Dias, também pelo prestimoso subsídio à edição; ao Charles Buchanan, por todo o entusiasmo e apoio que prestou a este projecto desde o início enquanto Administrador da Fundação Luso-Americana para o Desenvolvimento, e também pelo contributo pessoal com que generosamente nos subsidiou, com amizade; ao João Filipe Pacheco de Carvalho, pela mesma generosidade com que nos subsidiou pessoalmente, também com amizade; e por último, mas não menos importante, à Marinha, por estar sempre presente.1 Esta edição tem a chancela do Centro de Estudos Estratégicos do Atlântico - um resultado antecipado do projecto de investigação - do qual tenho a honra de ser director e que iniciou a actividade no corrente ano de 2014, sob a forma de associação sem fins lucrativos, com o objectivo de produzir investigação científica e reflexão estratégica sobre os assuntos do mar. Devo um agradecimento também especial ao grupo de membros fundadores com quem partilho a visão de um Portugal reorientado estrategicamente para o mar: Charles Buchanan; Diogo Rocha; Gil Alves; Gonçalo Magalhães Collaço; Jaime Ferreira da Silva; João Filipe Pacheco de Carvalho; João Paulo Ferreira da Conceição; Marisa Silva; Tiago Martins e Vítor Lopes Dias. Pedro Borges Graça 1

Um agradecimento especial também a Miguel Osório de Castro e à Conceptmedia pelo generoso apoio na cobertura audiovisual do Seminário do Mar, e a Jorge Carmo e Luís Silva pela qualidade e empenho nessa cobertura.

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KEY NOTE: PORTUGAL AND FUTURE OCEAN CHALLENGES Charles Buchanan Partner of SystemicSphere, Trends & Scenarios for the New Systemic Economy. ExAdministrador da Fundação Luso-Americana para o Desenvolvimento. Membro da Direcção do Centro de Estudos Estratégicos do Atlântico

Publishing this small, but highly focused and pertinent volume on the future Atlantic Ocean is a signal of what can be accomplished with leadership and commitment by a group of prominent authors with direct experiences and knowledge of the open seas. These times call for determination by all of us to overcome destructive ocean practices and disregard for healthy oceans, and for generating a much better and wider understanding of huge values that the oceans mean to this planet. This volume offers many insights on ocean matters affecting Portugal, written on purpose by a diversity of professional experts, so that their messages can be brief, straight forward and expressed “right to the point.” In fact, in my opinion, the coincidence of the creation of this volume in very short time, simultaneously with the creation of the Center for Strategic Studies of the Atlantic (CEEAT), in association with the research project about the strategic implications for decision-making derived from the extension of Portuguese continental shelf, financed by FCT in the framework of the University of Lisbon, shows a desire by both the authors and the CEEAT founders to move ahead at “all due speed” for actions during 2014 and beyond that can strengthen Portugal’s presence and visibility in the many future Atlantic Ocean policy debates. For this effort, I congratulate my CEEAT colleagues, particularly Professor Pedro Borges Graça and Tiago Martins, for their persistence in producing this book, and I thank most sincerely our distinguished authors for their excellent contributions. In this regard, I offer a few comments on what I think will be some of the major challenges to Portugal and its Atlantic “dialogue” in coming years, and here I mean both North and South “Atlantics”, toward the balanced growth, and sus11

tainable management desired by all of us. In fact, in my opinion, it is now beyond just being “desirable”… it has become absolutely essential that stronger leadership rise up and command the responsible organizations to react faster with more aggressive measures to stop the abuses from shipping, fishing, polluters, acidification and climate change from destroying the ocean ecosystems. Many of the more obvious ocean challenges, which are known generally to all, range from deciding on an effective and forceful regime of rules for proper ocean governance, at the highest levels, down to law enforcement against pollution and overfishing, among many others abuses, on specific levels. Of course, policy instruments exist, but vary widely in their adoption or enforcement because of inadequate political commitment by ocean nations. This, in my view, as in most cases which deal with sustainability issues, largely results from the poor understanding by the general public, by uninformed political leaders, and poor mobilization of the economic forces that could scale up these challenges to higher political priority. Portugal is doing its best to be proactive and show leadership with its new marine strategy 2013-2020, developed and promulgated in 2013, but it faces tough challenges to regain its true identity as an historical maritime nation. As Administrador of the Luso American Foundation, I attempted to bring Portuguese and American marine policy specialists together on numerous occasions to hammer out innovative, but improved, forms for transatlantic policy dialogue, seeking new alternatives to older policy thinking. And I learned how forcefully Portugal fights for better ocean governance, and is aggressively working to adopt best practices in Spatial Planning and Marine Protected Areas (MPA) in its coastal zones, and enforcing guidelines of international standards. But the big future battles may, in fact, face Portugal and other ocean nations in policing the high seas, beyond the territorial and EEZ boundaries, which has now become the focus of the challenges being proposed under the Global Ocean Commission initiated by the Pew Charitable Trusts in the United States. This new program of the Global Ocean Commission was just announced in February, 2014, and I think deserves our attention (www.globaloceancommission.org). Numerous NGOs, civic organizations and foundations have dedicated years and millions of dollars to undertake research on all the global ocean challenges, to achieve reforms in ocean policy and governance, but this Commission constitutes perhaps the newest, and hopefully the toughest mobilization of forces to date. This Commission’s mandate is aimed at developing bold new policies for the high seas, beyond EEZs, and will focus attention on emerging issues, seabed mining, biological industry services, climate and biodiversity in critical dimensions, and the huge challenge of adopting MPAs in the high seas. This latter may be the future mega-challenge. At the same time, the very impressive “Atlantic Future” program (www.atlanticfuture.eu) of the European Union, started in early 2013 and extending to the end of 2015, will study the dynamics of the Atlantic Basin, and look hard at interactions and potential conflicts among all Atlantic coastal nations, North and South, and project scenarios for future relations among nations. 12

Recall that this Southern Atlantic perspective, of increasing relevance, was the focus of, and very well discussed, in the book launched in the Luso American Foundation, in 2013, entitled “The Fractured Ocean” edited by John Richardson of the German Marshall Fund of the U.S.. This book is available on the GMF website www.gmfus.org (under the “Wider Atlantic Series” in the Publications section.) The authors describe well the increases in economic activity across the Southern Atlantic, as with the commerce and the exploding energy production (Brazil, Angola, Guinea Gulf, South Africa) and the newer threats of drug trafficking, human smuggling and piracy, all of which are projected to expand. The book concludes with a future perspective by the authors as follows: “In order for future economic activity to be sustainable and criminal actions to be frustrated, it is urgent that an Atlantic Basin consciousness be fostered and that a program of exchange of ideas, experiences, and expertise, leading to common projects for improving governance, be put in place. A forum needs to be immediately created within which the southern countries can both share their own ideas and profit from the experience of the North. This could be a non-governmental undertaking sponsored by governments, businesses, and philanthropic institutions.” Here we have a look into the future and we see not only a challenge for Portugal but the grand opportunity for Portugal to share in the leadership for reaching this goal. Portugal has the skills, and experience, to play a leading role, but I feel it must use its knowledge base to advantage under stronger, and more “resonating”, leadership. This means consciously seeking higher identity as a key player in designing the future strategy for the Southern Atlantic. I have every hope and expectation that the new Center for Strategic Studies of the Atlantic will help mobilize the forces to play a visible role in this emerging scenario. I am proud to be associated with the Center and will help it to achieve these results.

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A PERSPECTIVA DO CONHECIMENTO 1. O CONHECIMENTO NA PROJECÇÃO MARÍTIMA DE PORTUGAL Nuno Vieira Matias Almirante (Ret.). Presidente da Academia de Marinha. Ex- Chefe do Estado-Maior da Armada.

Este título foi-me proposto pelo Senhor Professor Borges Graça para a intervenção de hoje e manda o dever de justiça que o felicite pelo interesse do “Seminário do Mar” que promoveu, mas também pelo feliz significado do tema que me atribuiu. De facto, ele estabelece dois aspectos fulcrais da relação de Portugal com o mar. Ou sejam, o conhecimento, como forma superior de sabedoria sobre o mar e a projecção, esta entendida como o êxito no uso do mar. E trata-se de duas vertentes que tiveram uma relação biunívoca no passado, mas que a poderão, deverão, ter no presente e no futuro. É destes dois tempos que me proponho falar-vos, com a contenção que ele, o tempo cronológico, nos impõe. Comecemos então pelo passado para, depois, tirando dele o exemplo, falamos da prospectiva. Situemo-nos, pois, no início do século XV e percebamos que Portugal estava entre a espada e a parede – a espada de Castela e a parede do mar - e que embora tenha sido capaz de enfrentar o aço toledano com sucesso, quando necessário, não seria pelo alçado tardoz do seu território que poderia ambicionar grandeza. O Infante D. Henrique foi o obreiro que derrubou a parede do mar (na expressão feliz de Oliveira Martins) e que nos conduziu ao encontro de oceanos e de culturas, fechando de vez a porta à idade medieval. Por isso, o admiro como a figura cimeira da nossa História, só aproximado por D. João II. A essa admiração junta-se o fascínio pela forma organizada como pôs em marcha o seu ambicioso modelo de investigação experimental e de desenvolvimento de métodos, de técnicas e de produtos que envolviam, de forma sistémica 15

e coordenada, vastas áreas do saber, tão diversas como a astronomia, a geografia, a cartografia, a navegação, a construção naval, a meteorologia, a medicina, a metalurgia, as balísticas (interna e externa), etc. Tratava-se, de facto, de criar ma universidade sem precedentes na época, de muito ampla abertura nas matérias, inovadora nos métodos e liberta dos preconceitos medievais. Para se desenvolver qualquer programa de investigação científica é necessário começar por conhecer o patamar mais elevado do saber em cada disciplina relacionada. Isso começou cedo a acontecer com o Infante D. Henrique no ambiente de cultura da casa dos pais, promovido por sua mãe, Dona Filipa, e bem seguido também pelos irmãos, sobretudo os mais velhos, D. Duarte e D. Pedro. Aí, D. Henrique se terá apercebido de que os escritores medievais falavam do céu e do inferno, mas pouco escreviam sobre a terra real. Procurou nos antigos, lendo Heródoto, Plínio, Estrabão e Ptolomeu que se referiam à Terra, de facto, mas nada adiantavam quanto ao mar além horizonte. Parecia que Portugal estava na finisterra, ou, como disse Lucrécio, Bispo de Braga, sobre o local do concílio aí realizado em 561, “no próprio extremo do mundo”. O Infante não acreditou nisso, como não aceitou as lendas sobre o mar donde ninguém seria capaz de voltar, ou como não deu fundamento às indicações bíblicas sobre os limites da terra dos homens. Espicaçavam-no, sim, os rumores sobre a existência de outros continentes e de ilhas distantes. Mas, onde estariam? A que distância, sobre uma terra de que se conhecia mal a dimensão? E como chegar lá? E se chegasse, como voltar? O conhecimento que faltava nos livros e nas cartas geográficas conhecidos procurou o Infante obtê-lo, atraindo para perto de si pessoas que pudessem acrescentar luz à ignorância existente, independentemente da sua origem. Vieram, segundo Jaime Cortesão, judeus, genoveses, venezianos, flamengos, alemães, castelhanos, ingleses, franceses, um norueguês, moiros, canários, abissínios e índios. Entre eles foram muito notáveis, o mestre cartógrafo Jaime de Maiorca, António de Nole (genovês), Cadamosto e Conti (venezianos) e Valart (norueguês). Internamente, percebeu a importância de fazer despertar a Universidade para o seu projecto de saber. Assumiu as funções de “protector e governador da Universidade”, em Lisboa, para onde tinha vindo a de Coimbra, e adquiriu casas que lhe doou em 1431, indicando na respectiva carta de doação, fazê-lo “desejando o bem e acrescentamento destes regnos e especialmente sabedoria donde todo o bem nasce”. Foi mais longe e fez introduzir nos curricula da Universidade a matemática e a astronomia que se juntaram às disciplinas medievais de gramática, retórica e lógica. O Infante D. Henrique torna-se o centro científico deste evoluído universo, qual universidade internacional, donde recolhe informações que cuidadosamente analisa, visando os objectivos práticos que estabelecera. A tarefa é árdua e exigente em tempo e em reflexão. O trabalho feito à luz do dia tem de continuar noite dentro, também para observar os astros. Em Lisboa ou no Porto, o bulício das cidades e da corte distrai e o mar não está sempre à vista. E este, o mar, precisa de ser lido em todas as horas do ano para se procurar entendê-lo. Muda-se para 16

a Raposeira, perto da erma Ponta de Sagres, esta, de facto, finisterra do mundo conhecido na época. Nesse recatado lugar, era possível a reflexão concentrada, a observação do mar e do tempo e o estudo dos astros, sem interferências. De resto, o Infante era versado em muitas matérias, incluindo a astronomia, pois, como escreveu Zurara, ele “tinha grandes estudos e competências acerca dos movimentos dos corpos celestiais.” Por outro lado, a proximidade da abrigada Baía de Lagos, a existência de pequenas enseadas bem protegidas na zona e a marcada inflexão da orientação da costa que ali se dá, propiciando condições meteorológicas muito especiais, com influências atlântica e também mediterrânica, adicionaram argumentos à escolha do local. O Infante D. Henrique, além de combatente destemido em Ceuta e em Tanger, foi homem de ciência e um extraordinário gestor que executou, pelos conceitos actuais, as funções da gestão, com rigor e brilhantismo. Isto é, planeou as navegações, organizou a estrutura científica, técnica e logística para as apoiar, decidiu o que fazer em cada fase, ordenou criteriosamente a sua execução e, não menos importante, fez a supervisão da execução. Desta, recolheu, analisou e avaliou os resultados da experimentação na arte de navegar, na observação astronómica e meteorológica, na construção de cascos de navios, de velas e de instrumentos de navegação (agulhas, balestilhas, quadrante, astrolábios, barquinha, etc.). Ainda na fase de aquisição dos conhecimentos existentes ao tempo, a expedição a Ceuta (o Infante tinha 21 anos) foi de grande valia prática para avaliação dos rudimentares navios e técnicas de navegação, ambos servidos por homens incultos. Foram, contudo, esses os meios que o Infante teve que empregar no início da exploração da costa africana, a partir de 1421, usando o barinel e a barca em navegações próximas de terra. O barinel, de borda baixa, usava remadores e velas auxiliares. A barca tinha a borda mais alta e por isso suportava melhor o mar, mas não podia armar remos. Tinha velas redondas e um leme de esparrela. Vela redonda quer dizer, na verdade, quadrangular, transversal ao navio e que só permite seguir a favor do vento. Interrogo-me como é que as barcas, com essas características, voltavam da costa de África com os ventos dominantes de noroeste. De facto, ou não voltavam ou tinham que esperar por ventos de sul que ocorrem esporadicamente quase só no Inverno com a agravante de atingirem frequentemente grande intensidade. Este quadro de situação poderia parecer inultrapassável e sê-lo-ia não fora o génio, o saber do Infante e a forma como usava o conhecimento na universidade aberta que o rodeava. Então como voltar de África contra os ventos dominantes? O Homem tinha aprendido cedo a remar, praticamente logo que começou a usar plataformas sobre a água, mas já levava 30 séculos do uso de velas sem saber bem como navegar contra o vento. Havia, contudo, uma aproximação ao problema conseguida por pescadores da nossa costa, principalmente no Algarve, que usavam velas derivadas dos dhow árabes e dos pangaios indianos e árabes nos seus caíques e canoas da picada. Eram velas que envergavam no sentido longitudinal das embarcações, em longas varas (vergas) inclinadas, subindo da proa para ré. Os cascos finos das canoas com grande leme central, montado na peça de fecho da popa, o 17

cadaste, constituíram o ponto de partida para o desenvolvimento pelos homens do Infante de navios um pouco maiores, da ordem dos 20 metros de comprimento, com tabuado pregado topo a topo nas peças de boa madeira da ossada, devidamente calafetado. As velas foram aperfeiçoadas por quem começava a entender os princípios da física que permitiam a velas de menor saco, mais planas, associadas a um casco fino de adequada hidrodinâmica, seguir numa direcção até 40.º ou 50.º contra o vento, em vez de ser empurrado por ele. Nascera a Caravela Portuguesa, considerada por Cadamosto e por outros, “o melhor navio ao cimo dos mares”, objecto de espionagem e de tentativas de cópia. Com este desenvolvimento, ir e voltar a África passava a ser possível, mesmo contra o vento. Mas outra questão importante estava sem resposta. Como determinar a posição no mar, longe da vista da costa? Os astrónomos, ou astrólogos, procuravam integrar no seu saber a experiência dos marinheiros mais navegados. O abaixamento no céu da Estrela Tramontana, ou Polar, à medida que se navegava para sul, parecia ser capaz de dar uma ajuda. O estudo do instrumento árabe al Kemal e do astrolábio da mesma origem adicionou outro contributo. O primeiro evoluiu para a balestilha, capaz de avaliar a altura da Polar no curto intervalo de tempo em que horizonte e estrelas são visíveis (crepúsculos). O astrolábio, feito de chapa, era usado em terra (ausência de balanço) para referenciar astros, mas não tinha associada qualquer técnica para determinar a posição do observador. A integração de todos os contributos mais a inteligência com sentido prático, gerou o astrolábio náutico português, objecto propositadamente pesado, com aberturas para deixar passar o vento, o qual, uma vez suspenso de um cabo, dava a referência vertical, ou o zero da escala para, mesmo com balanço e de noite, medir o ângulo da altura do astro observado através de uma alidade ou medeclina. Na época do Infante D. Henrique, pela primeira vez foi calculada a latitude no mar. Foi usada a Polar, cuja altura acima do horizonte corresponde, aproximadamente, à latitude do observador. Mais tarde, no reinado de D. João II, a latitude viria também a ser determinada pelo Sol, ao meio-dia, usando as tábuas da declinação “permanente” do Sol do professor de Coimbra, Abraão Zacuto, traduzidas do hebraico por outro judeu, José Vizinho. Com os dois métodos havia redundância no hemisfério Norte e passava a ser possível o mesmo cálculo, no hemisfério Sul, uma vez perdida de vista a Tramontana. E como saber a longitude no mar? Este cálculo de forma rigorosa só viria a ser possível nos finais do século XVIII, por desenvolvimentos ingleses. Mas os nossos navegadores aprenderam a fazer o seu cálculo estimado, medindo a lonjura percorrida. Estimavam a velocidade dos navios com recurso a uma barquinha, ou sector circular de madeira, que era atirada à água ligada a uma linha marcada com nós e media-se o comprimento de linha saído durante o tempo de 20 ou 30 segundos marcado por uma ampulheta A universidade de D. Henrique avançava a passos de gigante nas várias disciplinas do conhecimento. Mas continuava a ser necessário vencer a barreira do medo do mar. As sucessivas expedições mandadas pelo Infante para o Cabo 18

Bojador voltavam sem o atingir. Traziam alguns cativos, eram recebidos com muita paciência e recompensados, mas eram ordenados a voltar: “Voltai. Voltai. Ide mais longe.” Só Gil Eanes, marinheiro de Lagos, de grande confiança do Infante, e à segunda tentativa, em 1434, dobrou o Cabo Bojador e navegou para sul dele. Afinal o mar estava calmo, não fervia nem tinha monstros. Havia uma praia onde Gil Eanes desembarcou e colheu umas plantas rasteiras, única coisa viva existente, que, disse Zurara, “nós neste Reino chamamos rosas-de-santamaria”. D Henrique pegou nas murchas plantinhas como troféus da Terra de Ninguém, os quais, segundo Elaine Sanceau “simbolizavam a morte da geografia medieval, o triunfo da experiência sobre a lenda”. Foi, de facto, uma magnífica vitória do saber e da inteligência sobre a ignorância. Mais um aspecto da parte histórica gostaria ainda de abordar. Trata-se da descoberta começada no período do Infante e que é das que mais me surpreendem de entre as muitas conseguidas pelos nossos descobridores. Não se trata do achamento ou da exploração de novas terras. Isso consta de todos os manuais de história. Refiro-me à descoberta, ao conhecimento do regime de ventos no Atlântico Norte e, mais tarde, no Atlântico Sul, o qual se transformaria num importante segredo do Estado português. Direi, muito brevemente, que por um processo metódico de análise sistemática dos ventos em todos os locais navegados e também no observatório permanente de Sagres, seguido de inteligente esforço de síntese, os homens da universidade do Infante entenderam que o vento no Atlântico Norte circula em torno de um ponto, que embora com alguma mobilidade, se situa no Verão por alturas dos Açores. É uma circulação no sentido dos ponteiros do relógio, como se fora uma nora gigantesca que, aqui na costa, sopra de NW para SE. Isto é, pode-se percorrer uma quase circunferência, sempre com o vento a favor, tocando pontos como, Cabo Verde, norte do Brasil, Açores e o Continente. No período pós Infante, aprender-se-ia que no Atlântico Sul acontece uma situação idêntica, com o vento a rodar em torno do anticiclone dessa zona, mas em sentido inverso. Esta descoberta permitiu novamente o emprego de pano redondo, já que se podia ir e voltar sempre com o vento a favor, desde que se soubesse escolher as rotas e a época do ano. Surgiriam, por isso, as altaneiras naus, grandes navios oceânicos, de muito maior capacidade de carga do que a caravela. A organização inteligente de descobrir o desconhecido tinha sido posta em marcha e ganhava cada vez mais dinâmica. O conhecimento, a energia, o brilho e a vontade de bem fazer do Infante D. Henrique e da sua Universidade tinham conseguido desencadear forças de progresso que jamais seriam detidas. Um dos resultados dessa energia da sabedoria suprema permitiu, mais tarde, a epopeia que mudou o mundo, a da descoberta do caminho marítimo para a Índia. De facto, a viagem de Vasco da Gama marcou o início de uma nova era para o mundo, permitindo a ligação de oceanos e com ela o estabelecimento de rotas de comércio de significativo fluxo, ligando pontos da Terra muito distantes. Permitiu também o desaparecimento de mitos e lendas, derrotados pelo conheci19

mento científico, e abriu as portas ao encontro de homens e de culturas muito diferentes. Começava, pela mão dos “inventores da descoberta organizada”, os portugueses, uma nova época, a pós-gâmica, para usar expressões do Prof. Daniel Boorstin no seu maravilhoso livro “The Discoverers”. Foi uma época que, logo no arranque, teve vários navegadores portugueses, ou outros ensinados pelos portugueses, envolvidos noutras grandes descobertas marítimas, como Fernão de Magalhães, João Fernandes Cabrilho, Cristóvão Colombo, etc. O conhecimento adquirido na Universidade do Infante e não apenas na sua Escola, era procurado ansiosamente por outros países, mesmo recorrendo a métodos pouco éticos, como os de aliciamento, corrupção, rapto, etc. Esta foi, sem dúvida, a grande descoberta que o homem fez dos mares, a descoberta dos mares de oceanos distantes. Contudo, as actividades que o Homem foi desenvolvendo no mar, até há poucas décadas, satisfaziam-se com o conhecimento do que se passava à superfície do mar e em profundidades até às centenas de metros, eventualmente um milhar de metros, e só para a pesca de espécies muito específicas, mas obviamente sem precisar de ver o que se passava nesses fundos. Mesmo para questões de natureza militar, até certo ponto bastaram algo mais do que umas centenas de metros de fundo para o uso de submarinos. A curiosidade científica certamente que estimulava os esforços da comunidade do saber no sentido de investigar, de conhecer os grandes fundos oceânicos. Mas a estes não chega a luz do sol, a água é como se fosse opaca e a pressão hidrostática não permite que se vá lá facilmente, sem se correr o risco de esmagamento. Contudo, e como em tantos outros casos da história, a curiosidade científica foi ajudada pelas necessidades militares, traduzidas aqui pelo interesse em conhecer armas submarinas experimentais lançadas por plataformas da União Soviética, em mares com fundos que se julgava inacessíveis. Os Estados Unidos construíram, para isso, um pequeno número de veículos tripulados capazes de atingirem grandes profundidades e, como habitual nesse país, a tecnologia desenvolvida foi posta à disposição da sociedade civil. Isso permitiu, há cerca de 45 anos, a construção do mini-submarino “Alvin”, capaz de levar três tripulantes a observar fundos e a fazer investigação científica até à profundidade de 4.500 metros. Há pouco tempo, o Alvin, sucessivamente modernizado, ainda mergulhava, mas estava em vias de ser substituído por outro com a capacidade de mergulho aumentada para os 6.500 metros. Outros países também operam veículos tripulados para a mesma finalidade e com capacidades semelhantes. São os casos da França, do Japão, da Rússia e da China. Entretanto, a tecnologia robótica tem-se desenvolvido de uma forma sem precedentes, permitindo o acesso ao fundo do mar de veículos não tripulados, autónomos ou comandados à distância, com algumas vantagens sobre os tripulados, nomeadamente a operação contínua ao longo de 24 horas e a possibilidade de, sem riscos, grandes equipas de cientistas analisarem, em simultâneo e na segurança da superfície, as imagens em directo, bem como os fluxos de dados (Cindy Van Dover, 2006). Com estes meios técnicos, entre outros, alguns segredos do fundo do mar foram sendo desvendados, mas é lícito supor que estamos ainda no princípio de 20

uma nova descoberta do mar. Referirei, por isso, com a brevidade que o tempo impõe, duas áreas com as espantosas novidades das últimas décadas – a da ciência dos minerais marinhos, ligada à teoria das placas tectónicas e a da biodiversidade oceânica, nomeadamente nas fontes termais submarinas. Comecemos pelas novas fontes de minerais no mar. “Antes do advento da teoria das placas tectónicas, nos anos 1960, os fundos dos oceanos eram vistos como contentores passivos, ou grandes banheiras que simplesmente continham as massas de água e serviam como repositório de material rochoso arrastado dos continentes. As bacias oceânicas e os continentes eram então considerados como imutáveis e que tinham permanecido nas suas posições e mantido as formas actuais ao longo da maior parte dos 4,6 biliões de anos da história da Terra” (United Nations International Sea Bed Authority- UNISBA). A nova visão considera as bacias oceânicas mais dinâmicas, uma vez descoberto que as ligações das placas tectónicas abrem e fecham com o tempo, numa escala de dezenas ou de centenas de milhões de anos, com o concomitante movimento das áreas terrestres, ou deriva dos continentes. Nessas ligações, sobretudo nas das doze maiores placas tectónicas, e em consequência dos tremores de terra provocados pelos movimentos do magma sob a crosta do oceano, formam-se chaminés hidrotermais que expelem fluido quente, acima de 350.º C, com carácter ácido (pH 2 ou 3, como o vinagre) e rico em metais dissolvidos, para além do conteúdo de sulfureto de hidrogénio ou H2S. Esse fluido, ao misturar-se com a água do mar, forma um precipitado semelhante a nuvens de fumo preto o qual, ao fim de algum tempo, horas ou dias, origina massas de depósitos metálico - sulfídricos, que, ao amontoarem-se à volta dos orifícios, formam as “chaminés de fumo preto” (Van Dover 2006). Com o tempo, em torno das chaminés, vão crescendo as massas de sulfuretos poli metálicos com cobre, zinco, prata, ouro e outros metais, para além de fosfatos com valor comercial (UNISBA). A zona de encontro de duas grandes placas tectónicas do Atlântico atravessa de norte para sul a plataforma continental dos Açores e, por isso, não surpreende que do lado sul tenham sido encontrados nódulos de ferro magnesianos ricos em manganês, em zona de chaminés hidrotermais. Mais para nordeste, na área de aproximação entre as plataformas do Continente e da Madeira, há crostas ricas em cobalto (Unidade de Missão para a Extensão da Plataforma ContinetalUMEPC). Fora da actual plataforma continental legal portuguesa, mas próximo dela, há duas zonas de hidrotermalismo oceânico, conhecidas internacionalmente como Lucky Stike e Rainbow passíveis de exploração no futuro e ricas em metais valiosos: Segundo a UMEPC, o Lucky Stike situa-se a 1.650 metros de profundidade e conterá 1,13% de cobre, 6,73% de zinco, 0,08% de chumbo e 102 gr/ton de prata. Por sua vez, no Rainbow, a 2400 metros, haverá 10,92% de cobre, 17,74% de zinco, 0,04 % de chumbo, 40gr/ ton de ouro e 221gr/ton de prata Do conjunto de novidades relacionadas com os minerais do fundo do mar não devemos excluir a capacidade de prospectar e extrair combustíveis líquidos e gasosos em profundidades cada vez maiores, que ultrapassam já os três mil metros e vale a pena referenciar também um outro recurso energético do fundo 21

do mar, os hidratos de metano. A sua existência tem sido objecto de pesquisa nas últimas duas décadas, avaliando-se que constituem elevadas reservas de metano. Este, em fundos grandes, de mais de 1.000 metros com a consequente baixa temperatura, forma com a água associações de moléculas complexas dando lugar a um produto que se assemelha ao gelo. A enorme quantidade de metano existente nos hidratos de metano e a grande dispersão geográfica da sua ocorrência, fazem deles produtos que estão a merecer um elevado esforço de investigação em todo o mundo. De facto, segundo o Relatório da Comissão Estratégica dos Oceanos (RCEO), “as estimativas do volume de gás metano, que ocorre sob a forma de hidratos em todo o mundo, vão até aos 700.000 triliões de pés cúbicos, isto é, muitas vezes superior ao volume total de reservas mundiais de petróleo (líquido e gasoso) ”. Os processos de extracção não são ainda economicamente atractivos, mas os investimentos em investigação podem ser prometedores de soluções eficazes, talvez no médio prazo. Em Portugal, foi referenciada, pelo menos pela Universidade de Aveiro, a existência de hidratos de metano nos mares do sotavento algarvio. Passemos agora a falar da biodiversidade marinha e, principalmente das novas formas de vida. Estima-se que existam no mar mais de 10 milhões de diferentes seres vivos, mesmo excluindo os da micro fauna, cuja quantidade é impossível de estimar, uma vez que em cada metro quadrado de fundo investigado se encontra novos micro-organismos. Com a profundidade, as macro e meio faunas vão diminuindo porque têm de se alimentar do material orgânico que se vai afundando, qual chuva, a partir da superfície das águas. De facto, é só aí e até pequenas profundidades, que o Sol sustenta a fotossíntese dos alimentos, essencial a todos os seres vivos do planeta que conhecíamos até há algumas décadas. Nos anos 1970, os cientistas previram a existência no fundo do Pacífico de fontes termais, mas ninguém esperava que nessas nascentes tão quentes, com fluidos sulfídricos venenosos e onde a luz do Sol não chega, pululassem comunidades de estranhos invertebrados, incluindo vermes com um metro e oitenta de comprimento, de vistosas plumas vermelhas, camarões sem olhos, amêijoas do tamanho de um prato e longos bancos de mexilhões dourados. De facto, como o sulfureto de hidrogénio é tóxico para todos os animais multicelulares, seria de prever que as fontes termais fossem rodeadas apenas de detritos minerais. Em breve, os biólogos descobriram que nessas águas abundam bactérias autotróficas, isto é, que produzem elas próprias o carbono orgânico, mas com a particularidade de o conseguirem fazer sem a luz do Sol, o que até então se julgava impossível. Isto é, foi descoberta uma nova forma de vida que em vez de empregar a energia da luz para fixar o carbono orgânico, usa energia química proveniente de um processo de síntese em que, por controlo microbiológico, é oxidado o sulfureto de hidrogénio. O processo pelo qual essas bactérias alimentam os vermes, como a Riftia Pachyptila, é complexo, dado que estes não têm boca nem tubo digestivo. Em vez desses órgãos dispõem de uma espécie de saco, ou longo depósito, onde milhões de bactérias endossimbióticas oxidam os sulfuretos e fixam o carbono orgânico (Van 22

Dover 2006).Afinal, é a mesma energia das fontes hidrotermais que originou o afloramento das massas poli metálicas que é usada pelos micro organismos para produzirem os carbo-hidratos, amido e açucares, de que se alimentam (Jannasch, 1995; Rona, 2003). Foi, no mesmo processo de investigação, descoberta a existência de luz geotérmica, próxima dos infra vermelhos, proveniente das fontes de calor das chaminés, o que não surpreende, face às temperaturas da ordem dos 350.ºC atingidas pelo emissor. Admite-se que essa luz é vital para as enormes colónias de camarões sem olhos que vivem próximas das fontes e que disporão no dorso de sensores para essa luz, em vez dos órgãos visuais que conhecemos. Por esse meio, podem detectar as fontes termais em cuja proximidade encontram temperaturas e outras condições essenciais ao seu tipo de vida, sem contudo se acercarem excessivamente, evitando transformarem-se em caldeirada de camarão. A novidade das fontes termais não esgota, de maneira nenhuma, o esforço de investigação da vida marinha e, muito menos, detém o exclusivo das descobertas recentes. De facto, a tremenda diversidade biológica do mar, com os seus 80% dos seres vivos do nosso planeta, não pára de surpreender pela estrutura e características específicas que são propícias a aplicações no campo da medicina, da agricultura e da indústria (RCEO), assim como ao encarceramento do anidrido carbónico. São exemplos de fármacos desenvolvidos a partir de produtos de biotecnologia marinha, segundo o UK Foresight Marine Panel Report, o Ara-C, um medicamento anti-cancro (usado contra a leucemia melo cítica aguda e uma variedade de linfoma) e o Ara-A, uma droga antiviral para o tratamento do herpes. Ambos derivaram de compostos naturais encontrados em esponjas dos mares da Florida. As esponjas já deram origem a 30% dos mais de 5.000 compostos químicos derivados de organismos marinhos em uso. Recentemente, foi descoberta uma substância no sangue de um caranguejo do Maine (king crab, ou horseshoe crab) que provou ser um poderoso antibiótico. Acresce que o sangue pode ser extraído do dador sem lhe sacrificar a vida. Como apontamento, refiro que cientistas do Departamento de Oceanografia e Pescas da Universidade dos Açores participaram nesta investigação. Esta nova descoberta do mar, leva-me a uma última e muito breve cogitação, orientada para a forma de Portugal participar empenhadamente nessa aventura científica de expansão do uso do mar através do conhecimento. Para tal propósito, podem concorrer pelo menos os três factores que identifico: 1– O conhecimento científico existente em diversas universidades, algumas até já aqui nomeadas, sobre questões de biotecnologia e de geofísica e a sua associação com escolas estrangeiras de elevado nível. Acrescem outros centros de saber, como, por exemplo, o Instituto Superior Técnico, com demonstrada capacidade em robótica submarina e o Instituto Hidrográfico da Marinha, dotado de excelentes recursos humanos e de meios navais de elevada sofisticação.

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2 – A diversidade de fundos marinhos existentes na já extensa zona marítima de soberania e de jurisdição de Portugal, que inclui até parte da Cordilheira Centro Atlântica, no encontro das placas europeia e americana, que atravessa a plataforma continental dos Açores e que se prevê venha a ser alargada. 3 – A cultura de amizade e de tolerância que caracteriza os países de língua portuguesa, todos eles marítimos e todos com interesse em privilegiar a sua relação com o mar. O desenvolvimento que alguns, como Angola e Brasil, já atingiram neste domínio pode ajudar a um esforço cooperativo na nova senda dos mares, marcando-a com a língua portuguesa. A partir destes factores, haverá que empreender linhas de acção internas de coordenação e de orientação dos esforços dos vários centros de saber, numa perspectiva simbiótica, visando alcançar objectivos claros e comuns, no domínio da conquista do conhecimento e da sua transformação em produto útil à sociedade. No âmbito externo, será importante intensificar a ligação aos centros de excelência da investigação do mar, com uma visão cooperante de experiências a partilhar. Se assim for, estou certo que, e parafraseando Pessoa, de novo conquistaremos a distância, do mar ou do seu fundo, mas que seja nossa.

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2. A GEOGRAFIA MARÍTIMA DE PORTUGAL Miguel Bessa Pacheco Oficial da Armada. Mestre em Sistemas de Informação Geográfica.

O poder de um país resulta da conjugação de diversos fatores geográficos, ambientais, sociais, económicos e políticos, e da forma como esses fatores são interligados, dinamizados e explorados. A maritimidade é um desses fatores, e a magnitude do seu potencial está, para além de outras razões, intimamente associada à dimensão dos espaços marítimos sob jurisdição, soberania ou responsabilidade dos Estados costeiros. Este artigo caracteriza a dimensão geográfica dos principais espaços marítimos nacionais e enquadra-a no panorama internacional. Desta forma, são disponibilizados dados quantitativos e qualitativos que relevam para a realização de diversas análises geopolíticas, em que a componente marítima seja determinante para a avaliação em causa. Os principais espaços marítimos nacionais são as águas interiores, o mar territorial, a zona contígua, a zona económica exclusiva, a plataforma continental e a região de busca e salvamento marítimo. Enquanto a região de busca e salvamento marítimo corresponde a um espaço geográfico onde Portugal assume voluntariamente responsabilidades internacionais, nos restantes espaços marítimos o país detém competências de soberania e jurisdição em diversos âmbitos, resultantes do direito internacional.

Linha de base A determinação dos limites exteriores dos principais espaços marítimos é realizada a partir das linhas de base. Uma linha de base pode ser constituída por dois tipos de referências diferentes: linha de base normal, coincidente com a linha de costa (linha da baixa-mar), e linha de base reta, definida por cada país de acordo com as condições estabelecidas na Convenção das Nações Unidas sobre o Direito do Mar (CNUDM) [7]. As linhas de base retas são utilizadas no fecho exterior de recortes profundos e reentrâncias da linha de costa, ou de locais costeiros onde nas proximidades se encontrem franjas de ilhas. 25

A linha de base nacional foi definida pelo Decreto-Lei n.º 495/85 de 29 de Novembro [1]. As partes da linha de base que são constituídas por linhas de base reta têm as suas coordenadas listadas no referido diploma, embora sem indicação do seu sistema de referência geodésico. A figura seguinte mostra a marcação das linhas de base no território nacional.

figura 1 - Linhas de base do território nacional

Águas interiores As águas situadas entre as linhas de base reta e a linha de costa, e as águas para dentro das embocaduras dos rios e rias, são designadas por águas interiores. Para efeitos de avaliação e cálculo deste tipo de áreas, neste artigo, estes espaços foram divididos em águas interiores marítimas (fora da embocadura de rios e rias) e águas interiores fluviais (para dentro das embocaduras de rios e rias). Em Portugal, só existem águas interiores fluviais no continente. A área correspondente às águas interiores fluviais totaliza cerca de 654 km2. Destacam-se pela dimensão da sua área os estuários dos rios Tejo (302 km2) e Sado (169 km2), e as rias de Aveiro (93 km2) e de Faro (54 km2). As águas interiores marítimas no continente encontram-se em 6 zonas, de acordo com os limites das linhas de base retas: Douro (482 km2), Oeste (2.526 km2), Lisboa (360 km2), Setúbal (1.282 km2), Costa Vicentina (906 km2) e Barlavento Algarvio (952 km2). O total da área das águas marítimas interiores no continente é de cerca de 6.508 km2. 26

No arquipélago dos Açores, as águas interiores distribuem-se pelos três grupos de ilhas. No grupo oriental este espaço marítimo é interno às ilhas de S. Miguel e de Sta Maria, e aos ilhéus das Formigas (4.446 km2). No grupo central, a grande parte das águas interiores são constituídas pelos canais do Faial e de S. Jorge, a que acresce o fecho de algumas ilhas ao largo da ilha Terceira (1.472 km2). No grupo ocidental, as águas interiores correspondem ao espaço entre as ilhas do Corvo e das Flores (164 km2). O total da área das águas interiores marítimas do arquipélago dos Açores é de cerca de 6.082 km2. No arquipélago da Madeira, as águas interiores estão definidas em duas zonas. Entre a ilha da Madeira e as ilhas Desertas (766 km2), e entre a ilha do Porto Santo e os ilhéus na sua proximidade (59 km2). A área total das águas interiores marítimas no arquipélago da Madeira ascende a cerca de 825 km2. Considerando a totalidade do território, as águas interiores fluviais somam 654 km2 e as águas interiores marítimas somam 6.508 km2 no continente, 6.082 km2 nos Açores e 825 km2 na Madeira. No total, as águas interiores nacionais (marítimas e fluviais) somam 14.069 km2.

Mar Territorial O mar territorial é um espaço marítimo imediatamente adjacente ao território, cuja largura máxima reclamável pelos países costeiros é de 12 milhas náuticas medidas a partir das linhas de base, e sobre o qual estes países prolongam, com algumas exceções, a sua total soberania. Esta soberania estendese ao espaço aéreo sobrejacente ao mar territorial, bem como ao leito e ao subsolo deste mar. De acordo com a CNUDM e com a legislação nacional (Lei n.º 34/2006) [6], a largura do mar territorial nacional estende-se até às 12 milhas náuticas a partir das linhas de base. A dimensão da área do mar territorial de Portugal, considerando todas as parcelas do território, é de cerca de 50.957 km2 dos quais 16.460 km2 correspondem à parcela do continente, 23.663 km2 à do arquipélago dos Açores e 10.834 km2 à do arquipélago da Madeira.

Zona Contígua A zona contígua é um espaço marítimo adjacente ao mar territorial, cuja largura se pode estender, no máximo, até às 24 milhas náuticas a partir da linha de base. Em termos legais, de acordo com o art.º 33 da CNUDM, na zona contígua o Estado costeiro pode tomar as medidas de fiscalização necessárias a: a) Evitar as infrações às leis e regulamentos aduaneiros, fiscais, de imigração ou sanitários no seu território ou no seu mar territorial; b) Reprimir as infrações às leis e regulamentos no seu território ou no seu mar territorial. 27

De acordo com a CNUDM e com a legislação nacional (Lei n.º 34/2006), a largura da zona contígua nacional mede-se a partir dos limites do mar territorial (12 milhas náuticas) e estende-se até às 24 milhas náuticas. A dimensão da área da zona contígua de Portugal, considerando todas as parcelas do território, é de cerca de 64.313 km2 dos quais 17.286 km2 correspondem à parcela do continente, 29.653 km2 à do arquipélago dos Açores e 17.374 km2 à do arquipélago da Madeira.

Zona Económica Exclusiva A Zona Económica Exclusiva (ZEE) é um espaço marítimo adjacente ao mar territorial, podendo estender-se até às 200 milhas náuticas da linha de base. De acordo com o art.º 56 da CNUDM, na ZEE, o Estado costeiro tem: a) Direitos de soberania para fins de exploração e aproveitamento, conservação e gestão dos recursos naturais, vivos ou não vivos das águas sobrejacentes ao leito do mar, do leito do mar e seu subsolo, e no que se refere a outras atividades com vista à exploração e aproveitamento da zona para fins económicos, como a produção de energia a partir da água, das correntes e dos ventos; b) Jurisdição, em conformidade com as disposições pertinentes da convenção, no que se refere a: i) Colocação e utilização de ilhas artificiais, instalações e estruturas; ii) Investigação científica marinha; iii) Proteção e preservação do meio marinho; c) Outros direitos e deveres previstos na convenção. De acordo com a CNUDM e com a legislação nacional (Lei n.º 34/2006), a largura da zona económica exclusiva (ZEE) nacional foi definida entre o limite exterior do mar territorial (12 milhas náuticas) e as 200 milhas náuticas, medidas a partir das linhas de base. A ZEE portuguesa é constituída por três zonas: continente, Açores e Madeira. Na zona da Madeira e do continente, por razão de proximidade com as ilhas Canárias (Espanha) e com a costa ocidental africana (Marrocos), parte dos limites da ZEE não atingem este valor máximo. A dimensão da área da ZEE, considerando todas as parcelas do território, é de cerca de 1.660.456 km2 dos quais 287.521 km2 correspondem à parcela do continente, 930.687 km2 à do arquipélago dos Açores e 442.248 km2 à do arquipélago da Madeira. 1

Apesar da caracterização da plataforma continental, tal como definida na CNUDM, estar, entre outros, associada a parâmetros geológicos, ela difere do conceito científico original e, por isso, se classifica de jurídica. A plataforma continental científica (geológica) corresponde ao fundo marinho que vai desde a linha de costa até ao início do talude continental, que em média se situa nos 200 metros de profundidade, evoluindo com um declive muito reduzido.

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Plataforma Continental O solo e subsolo marinho adjacente aos países costeiros têm a designação de plataforma continental (jurídica) e estendem-se geograficamente, no plano horizontal, desde os limites do mar territorial até às 200 milhas náuticas a contar a partir da linha de base, ou para lá deste limite quando tal for possível de acordo com os critérios de reclamação previstos na CNUDM. Enquanto o limite das 200 milhas náuticas está geograficamente definido com base num referencial absoluto, o bordo exterior da plataforma continental nacional, que permite definir os limites da plataforma continental para além das 200 milhas náuticas, tem de ser determinado, de acordo com o art.º 76 da CNUDM, sendo função das condições hidrográficas e geológicas do fundo marinho. Há, no entanto, que distinguir a plataforma continental no espaço limitado pela distância de 200 milhas náuticas à linha de base e para além deste limite. De acordo com a CNUDM, o Estado costeiro tem direitos de soberania sobre a plataforma continental para efeitos de exploração e aproveitamento dos seus recursos naturais, e de jurisdição para efeitos de investigação científica. Todavia, enquanto a plataforma continental até às 200 milhas náuticas da linha de base não carece de justificação científica e é de exploração económica exclusiva do Estado, sem quaisquer direitos de terceiros, o mesmo não acontece para além deste limite. Na plataforma continental além das 200 milhas náuticas, em determinadas circunstâncias e de acordo com o art.º 82 da CNUDM, o Estado pode ter de ceder à ONU parte dos lucros resultantes da sua exploração económica, num limite estabelecido em 7%. A área correspondente à plataforma continental além das 200 milhas náuticas, cuja delimitação Portugal reclamou perante as Nações Unidas, tem cerca de 2.108.837 km2. Uma vez que a área geográfica correspondente à ZEE coincide com a da plataforma continental até às 200 milhas náuticas, a área total de plataforma continental, caso o limite do bordo exterior seja reconhecido tal como reclamado, será equivalente à atual área da ZEE somada à área da plataforma continental além das 200 milhas náuticas, com um total de cerca de 3.769.293 km2. A figura seguinte mostra a representação geográfica da plataforma continental de Portugal.

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Figura 2 - Plataforma continental de Portugal

A soberania económica sobre o solo e subsolo marinho estende-se igualmente sobre a área correspondente ao mar territorial e às águas interiores. Caso a reclamação nacional da delimitação da plataforma continental seja aprovada como submetida, a área total de solo e subsolo marinho sob soberania económica e jurisdição nacional será de cerca de 3.834.301 km2.

Área de Busca e Salvamento Marítimo Embora não decorra dos direitos nacionais, nem seja do âmbito da CNUDM, pela sua elevada relevância, foi incluído neste artigo a análise dimensional da região de responsabilidade nacional de busca e salvamento marítimo (SRR-Search and Rescue Region). A região de busca e salvamento marítimo definida para Portugal decorre da convenção internacional sobre busca e salvamento marítimo (SAR/SRR-Search and Rescue Region), de 1979. Os limites geográficos inicialmente definidos, para a área de responsabilidade nacional, foram vertidos para o Decreto-Lei n.º 15/94 de 22 de Janeiro [2], alterado pelo Decreto-Lei n.º 399/99 de 14 de Outubro [3]. Em 2007, estes limites foram alterados pela circular IMO SAR.8/Circ.1/Corr.5 de 23 de Abril [4] e mantiveram-se na circular IMO SAR.8/Circ. 4 de 1 de Dezembro de 2012 [5]. Estas últimas alterações, acordadas internacionalmente, ainda não foram vertidas para a legislação nacional que define formalmente o espaço de responsabilidade de atuação nacional. 30

A SRR nacional está dividida em três subáreas. A coordenação das operações de busca e salvamento marítimo é realizada em centros de controlo em Lisboa, em Ponta Delgada e no Funchal. No total, Portugal é responsável por assegurar este serviço num espaço geográfico com cerca de 5.754.848 km2 dos quais 572.914 km2 correspondem à SRR Lisboa (continente e Madeira) e 5.181.934 km2 à SRR Santa Maria (Açores). A definição dos limites de responsabilidade SAR de cada país costeiro é feita com base no voluntarismo, nos seus interesses específicos e com base em acordos com os países vizinhos. Embora a coordenação destes processos administrativos esteja a cargo de uma organização internacional (IMO-International Maritime Organization), existem alguns espaços com sobreposição ou vazio de responsabilidades. Atualmente verifica-se haver uma zona de vazio de responsabilidades adjacente à zona SAR de Portugal, a sudoeste do arquipélago da Madeira. Este espaço já foi de sobreposição de responsabilidades de Portugal e Espanha, mas no processo de ajustamento de limites, uma descoordenação levou a que ambos os países se desvinculassem em simultâneo da sua cobertura, gerando o atual vazio. A figura seguinte mostra a distribuição geográfica dos diversos espaços marítimos sob soberania, jurisdição e responsabilidade nacional.

Figura 3 – Espaços marítimos sob soberania, jurisdição e responsabilidade nacional

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Comparações e referências A dimensão das áreas marítimas pode não ser totalmente percetível, ao público em geral, quando usados apenas os seus valores absolutos, resultando mais eficaz a utilização de relações proporcionais com espaços mais conhecidos, nomeadamente os terrestres. Nesta secção são apresentadas diversas proporções entre as áreas dos espaços marítimos nacionais, o território nacional e o território europeu. Comparação com o território nacional O território nacional, incluindo o continente e os arquipélagos Atlânticos, tem cerca de 92.207,4 km2. A área da ZEE é cerca de 18 vezes maior que a do território nacional. 92.207,4.=18,0 A área das águas sob soberania e jurisdição nacional, que corresponde à união da ZEE com o mar territorial e as águas interiores, é cerca de 18,7 vezes maior que a do território nacional. 92.207,4.=18,7 A área correspondente à plataforma continental além das 200 milhas náuticas é cerca de 22,9 vezes maior que a do território nacional. 92.207,4.=22,9 A área correspondente aos espaços marítimos sob soberania e jurisdição nacional, incluindo a plataforma continental além das 200 milhas náuticas, é cerca de 41,6 vezes maior que a do território nacional. 92.207,4.=41,6 A área da região de responsabilidade nacional de busca e salvamento marítimo é cerca de 62,4 vezes maior que a do território nacional. 92.207,4.=62,4

Comparação com o continente europeu e com a União Europeia O continente europeu, sem contar com o território da Rússia, ocupa uma área de cerca de 6.909.040 km2. No continente europeu, os países da União Europeia ocupam uma área de cerca de 4.350.504 Km2, incluindo a Croácia cuja adesão à UE decorreu em 2013. A área correspondente à união do espaço geográfico da ZEE com o mar territorial e com as águas interiores ascende a 1.725.464 km2, que equivale a 25% da área do continente europeu ou 40% da União Europeia. A área correspondente ao espaço geográfico da plataforma continental além das 200 milhas náuticas ascende a 2.108.837 km2, que equivale a 30,5% da área do continente europeu ou 48% da União Europeia. A área resultante da união do espaço geográfico da plataforma continental total (que inclui o espaço geográfico correspondente à ZEE), o mar territorial e 32

as águas interiores ascende a 3.834.301 km2, que equivale a 55,5% da área do continente europeu ou 88% da União Europeia. A área da região de responsabilidade nacional de busca e salvamento marítimo ascende a 5.754.848 km2, que no total equivale a 83,3% da área do continente europeu ou 132% da União Europeia.

Ordenação Mundial de Áreas Marítimas A ordenação mundial da dimensão dos espaços marítimos dos diversos países costeiros é frequentemente utilizada como indicador de grandeza, potencial e importância marítima de um dado país relativamente aos outros. A delimitação geográfica dos espaços marítimos apresentada nesta secção, para os diferentes países, foi desenvolvida por Sales [8]. Os limites destas áreas foram definidos de acordo com as reclamações depositadas na ONU. Para os países que não têm reclamações depositadas na ONU, foi considerado o limite máximo reclamável de 12 milhas náuticas para o mar territorial e 200 para a ZEE. Nas ordenações apresentadas não são consideradas áreas relativas à Antártica, cujo estatuto internacional não permite que nenhum país se torne soberano ou tenha jurisdição sobre o seu espaço.

ZEE A área total de ZEE de todos os países ribeirinhos soma cerca de 122 milhões km2. O país do mundo com maior área de ZEE é os Estados Unidos da América (EUA) com cerca de 11,4 milhões de km2, correspondendo a cerca de 9,36% da área de ZEE mundial. A ZEE portuguesa é a 20.ª maior do mundo (com um valor muito semelhante ao da Papua Nova Guiné) e a 5.ª maior dos países europeus, de um total de 150 países que têm soberania e jurisdição sobre espaços marítimos. A ZEE de Portugal corresponde a 1,36% da área total de ZEE do mundo. Os países com as 20 maiores ZEE do mundo têm no seu conjunto uma área que corresponde a 70,7% do total mundial de área de ZEE.

Plataforma continental Desde a entrada em vigor da CNUDM em 1994, até à presente data, já foram apresentadas 64 reclamações de delimitação da plataforma continental, entre as quais constam reclamações completas, reclamações parciais e reclamações conjuntas de vários países costeiros. Algumas das reclamações já apreciadas pela ONU foram alvo de recomendações2 da Comissão de Limites da Plataforma Continental. Nestes casos, a generalidade dos países em causa indicou a intenção 2

As recomendações da CLPC normalmente representam não conformidades entre os critérios de delimitação do bordo exterior da plataforma continental e os dados científicos apresentados pelos países costeiros.

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de apresentar novos dados técnico-científicos para justificar de forma mais consolidada as suas pretensões. A dimensão da área de plataforma continental além das 200 milhas náuticas reclamada por Portugal é a segunda maior do mundo, logo a seguir à da Austrália. Todavia, nesta ordenação não estão contabilizadas as eventuais áreas de reclamação da plataforma continental de vários países, como os EUA e o Canadá. A ordenação mundial da dimensão da plataforma continental total (aquém e além das 200 milhas náuticas) é mais um indicador do potencial valor marítimo dos países costeiros. Nesta ordenação, Portugal ocupa, atualmente, a 9.ª posição, logo a seguir ao Brasil. Todavia, tal como atrás referido, existem alguns países com elevado potencial de reclamação da sua plataforma continental além das 200 milhas náuticas, que ainda não reclamam a sua delimitação.

SAR Para efeitos de responsabilidades de busca e salvamento marítimo, os espaços marítimos mundiais estão divididos em 11 grandes áreas, que correspondem a grandes porções dos oceanos. A um nível mais operacional, a divisão de responsabilidades de busca e salvamento marítimo é feita através da definição de regiões de busca e salvamento, que se podem dividir em sub-regiões. As SRR são voluntariamente assumidas pelos diversos países, podendo existir zonas de alguma sobreposição ou vazio de responsabilidades. Estas zonas de sobreposição resultam do facto de alguns países não terem capacidade para garantir de forma autónoma o serviço SAR (ex: Kiribati) ou representarem espaços marítimos em que dois ou mais países consideram ser do seu interesse específico (ex: Chile e Argentina). Existem alguns espaços, de reduzida dimensão, cuja responsabilidade SAR não foi ainda internacionalmente assumida por nenhum país. Em termos de ordenação mundial da dimensão da área SAR sob responsabilidade dos diversos países, Portugal ocupa a 15.ª posição. O país com maior área SAR sob sua responsabilidade é os Estados Unidos da América com cerca de 72,6 milhões de km2.

Conclusões A dimensão marítima nacional não é, por si só, convertível em riqueza ou poder. Esta dimensão apenas representa potencial de exploração que pode ser convertido em riqueza e poder nacional se os diversos atores nacionais dinamizarem toda uma série de processos de natureza política, económica e social. Para tal é igualmente necessário que a população portuguesa se reveja claramente no ideal e na cultura marítima. Portugal é um país com uma significativa dimensão marítima quando comparada com o seu território emerso e com os diversos países costeiros do mundo. A soberania económica nacional sobre os diversos espaços marítimos estende-se por cerca de 4 milhões de km2. As águas interiores cobrem cerca 34

de 14.069 km2. O mar territorial nacional cobre cerca de 50.957 km2. A zona económica exclusiva nacional estende-se por cerca de 1,6 milhões de km2, sendo a 20.ª maior do mundo e a plataforma continental reclamada além das 200 milhas náuticas é, atualmente, a segunda maior do mundo. A totalidade da plataforma continental portuguesa, aquém e além das 200 milhas é, atualmente, a 9.ª maior do mundo.

Referências [1] Decreto-Lei n.º 495/85, de 29 de Novembro de 1985, do Ministério do Mar, Diário da República n.º 275, 1ª Série. Redefine as linhas de fecho e de base rectas estabelecidas pelo Decreto-Lei n.º 47771, de 27 de Junho de 1967, nas costas do continente e das ilhas dos arquipélagos da Madeira e dos Açores. [2] Decreto-Lei n.º 15/94 de 22 de Janeiro de 1994, do Ministério da Defesa Nacional, Diário da República n.º 18, 1ª Série A. Cria o sistema nacional para a busca e salvamento marítimo. [3] Decreto-Lei n.º 399/99 de 14 de Outubro de 1999, do Ministério da Defesa Nacional, Diário da República n.º 240, 1ª Série A. Altera o Decreto-Lei n.º 15/94, de 22 de Janeiro, que cria o Sistema Nacional para a Busca e Salvamento Marítimo, e o Decreto-Lei n.º 253/95, de 30 de Setembro, que criou o Sistema Nacional para a Busca e Salvamento Aéreo. [4] International Maritime Organization (2007). SAR.8/Circ.1/Corr.5 de 23 de Abril de 2007. [5] International Maritime Organization (2012). SAR.8/Circ. 4 de 1 de Dezembro de 2012. [6] Lei n.º 34/2006 de 28 de Julho de 2006, da Assembleia da República, Diário da República n.º 145, 1.ª Série. Determina a extensão das zonas marítimas sob soberania ou jurisdição nacional e os poderes que o Estado Português nelas exerce, bem como os poderes exercidos no alto mar. [7] Resolução da Assembleia da República n.º 60-B/97 de 14 de Outubro de 1997, Diário da República n.º 238, 1.ª Série A, suplemento. Organização das Nações Unidas (1982). Convenção das Nações Unidas sobre o Direito do Mar. [8] Sales, Pedro (2009). Sistema de Informação sobre os limites marítimos do mundo. Mestrado em Ciências e Sistemas de Informação geográfica. ISEGI, UNL, Lisboa.

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3. ECOSISTEMAS HIDROTERMAIS PROFUNDOS: FONTES PARA A BIOTECNOLOGIA Ricardo Serrão Santos Professor da Universidade dos Açores. Academia das Ciências de Lisboa.

Ana Colaço Centro do IMAR da Universidade dos Açores, Departamento de Oceanografia e Pescas & Laboratório Associado LARSyS.

Raúl Bettencourt Centro do IMAR da Universidade dos Açores, Departamento de Oceanografia e Pescas & Laboratório Associado LARSyS.

Introdução Os oceanos contêm uma enorme fonte de diversidade biológica, genética e química, estando na génese da descoberta e utilização de novos produtos de origem marinha para o benefício e bem-estar do homem [1,2]. A sua exploração compreende a Biotecnologia Marinha, uma área da Biotecnologia que consiste na aplicação do conhecimento das ciências Biológicas em processos Industriais que visam o melhoramento de produtos para benefício do Homem. No caso da Biotecnologia marinha, os recursos naturais explorados têm origem no mar e representam um enorme potencial económico com aplicações nas indústrias farmacêuticas, como, por exemplo, a descoberta de novos antibióticos de origem animal, substâncias anti-inflamatórias e anti-tumorais; cosmética: substancias utilizadas na regeneração de tecidos e como retardantes da senescência celular; enzimas industriais utilizadas na indústria do papel e na obtenção de bioetanol; nutraceuticos como sejam os suplementos nutritivos; biomateriais para implantes; reagentes para investigação molecular. É uma indústria que move muitos milhões de dólares [3] Historicamente os produtos de origem marinha e de potencial aplicação em Biotecnologia foram obtidos por métodos de extracção bioquímica a partir de grandes volumes de material de forma a obter quantidades suficientes para testar 37

actividades de interesse biológico. Os Invertebrados marinhos sesseis, constituídos por tecidos moles foram essencialmente os mais procurados e pesquisados por se acreditar que as suas defesas químicas, utilizadas como armas dissuasoras contra predadores, poderiam revelar propriedades farmacológicas de interesse para a indústria farmacêutica. O desenvolvimento de substâncias químicas a partir de esponjas constitui um exemplo bem elucidativo da utilização destes organismos marinhos para a descoberta de novas drogas químicas contra a proliferação celular de células cancerígenas, como, por exemplo, os casos da Discodermolide isolada a partir da esponja de profundidade Discodermina dissolute [4] e da ecteinascidin 743 (comercializado como Yondelis) isolada a partir do tunicado Ecteinascidia turbinata [4]. Constituem também um exemplo de aplicação farmacológica as neurotoxinas, e.g. conotoxinas, isoladas a partir de moluscos marinhos Conus textile, Conus geographus [5] que actuam como poderosos analgésicos. Outra área de interesse para a Biotecnologia marinha consiste na descoberta de enzimas provenientes de bactéria marinhas. Estas enzimas são, na sua maioria, caracterizadas a partir de bactérias extremófilas que, por apresentarem adaptações fisiológicas fora do comum aos ambientes em que se encontram, possuem características que as tornam potencialmente valiosas em processos biotecnológicos. Para além de fontes diversas como algas, esponjas, corais, moluscos e outros animais marinhos, vários métodos de produção para fins comerciais têm sido utilizados, recorrendo a técnicas de biologia molecular e métodos de síntese, como a síntese de análogos, cultura de células e a produção de proteínas recombinantes por expressão heteróloga de genes que codificam as proteínas de interesse biotecnológico.

Ecossistemas Hidrotermais Profundos: Fontes para a Biotecnologia Nas profundezas dos oceanos, onde a luz solar não penetra, microorganismos e animais encontraram novas formas de sobreviver em ambientes muito distintos daqueles onde a vida, tal como a conhecemos, se manifesta à superficie da Terra. Estes animais devem a sua sobrevivência a um processo bioquímico designado por quimiossíntese no qual a fonte energética necessária para síntese de compostos orgânicos é obtida a partir da energia libertada de reacções químicas, onde são utilizadas moléculas inorgânicas tais como o ácido sulfídrico e hidrogénio gasoso e outras moléculas orgânicas simples como o metano. Graças às condições químicas e temperaturas extremas que se verificam nos locais onde a crosta oceânica é instavel, consequência da actividade tectónica, de episódios vulcânicos submarinos e do hidrotermalismo por entre as fissuras das rochas aquecidas pelo magma subjacente, as bactérias quimiossintéticas encontraram as condições ideais para se desenvolverem e se tornarem na base dos ecossistemas inteiramente dependentes da produtividade dessas bactérias. Alguns dos ecossistemas quimiossintéticos mais conhecidos são aqueles associados às fontes hidrotermais de ambiente marinho profundo, tendo sido descobertas, pela 1ª vez, junto do Arquipélago das Galápagos, em 1977 [6]. Foi já detectada a presenca de fontes hidrotermais no mar profundo, nos oceanos Atlântico, Pacífico e Índico e em todas estas o esta38

belecimento de abundantes comunidades faunísticas parece ser uma ocorrência comum. As fontes hidrotermais constituem fantásticos laboratórios naturais onde se pode estudar os efeitos que têm as actividades vulcânicas submarinas sobre o meio ambiente e as suas influências no estabelecimento de ecossistemas quimiossintéticos. A descoberta destes ecossistemas e da sua fauna única representa uma das maiores descobertas científicas do fim do século XX. Os avanços na compreensão destes animais e das comunidades microbianas que aí vivem acontece de cada vez que nova expedição ao fundo do mar é realizada. O ritmo de descoberta de novas espécies é relevante [7]. As características físico-químicas, geológicas e geoquímicas de cada parte da dorsal, determinam o tipo de animais e associações de micróbios que aí podem viver. Apenas 10% das dorsais do mundo foram investigadas [8,9]. No entanto, diferentes padrões de comunidades e tipos de hidrotermalismo têm sido encontrados nessa pequena fracção. A composição destas comunidades vai variando nos diferentes segmentos, mas não é por isso que o puzzle biogeográfico destes ambientes tem todas as peças.

Adaptação e Capacidade Biológica A grande variedade de condições químicas que os diferentes campos hidrotermais apresentam nas suas superfícies e sub-superfícies e os acentuados gradientes químicos geram uma multiplicidade de nichos geoquímicos e potenciais fontes de energia para os microrganismos. Os microrganismos quimiolitoautotróficos são capazes de gerar energia explorando o desequilíbrio químico resultante das cinéticas lentas de reacções inorgânicas de várias reacções que podem ocorrer na interface entre a água do mar oxidada (contendo oxigénio, nitratos, sulfatos, e ferro) dos fluidos hidrotermais reduzidos (que contêm hidrogénio, sulfuretos, metano e ferro). A produção primária pelos quimiolitoautotróficos não só suporta a componente heterotrófica das comunidades microbianas, mas também as comunidades de animais, quer seja como simbiontes, quer seja as de vida livre que alimentam os consumidores primários. Os animais, devido ao seu tamanho (comparado ao dos microrganismos), ou à maior complexidade dos seus corpos, estão mais limitados no seu tipo de metabolismo, assim como na diversidade de ambientes que podem colonizar. Por exemplo, nenhum animal consegue viver toda a sua vida sem oxigénio. No entanto podem viver períodos de tempo sem oxigénio e ter formas de utilizar baixas concentrações deste elemento no ambiente. Muitos dos organismos desenvolveram moléculas (e.g. proteínas) com uma maior afinidade para o oxigénio do que os seus congéneres em ambientes menos tóxicos. Estas proteínas são hemoglobinas em alguns poliquetas e hemocianinas em caranguejos e mexilhões. A adaptação chega também sob a forma de hemoglobinas que se ligam quer ao oxigénio quer ao sulfureto de hidrogénio de forma reversível e com grande afinidade. O sulfureto 39

de hidrogénio, quando em grandes quantidades, é tóxico para o homem, pois ligase à nossa hemoglobina no mesmo local em que o oxigénio e a nossa proteína têm mais afinidade para este do que para o oxigénio). Temos o exemplo do poliqueta tubícola gigante, a Riftia pachyptila que, em adulto, perdeu a forma de se alimentar normalmente. Não possui nem boca nem ânus, mas no interior do seu órgão tem um órgão cheio de bactérias simbiontes que utilizam o dióxido de carbono como fonte de carbono e o sulfureto de hidrogénio como fonte de energia, para produzir açúcar, gorduras e proteínas das quais a minhoca se alimenta, podendo a mesma crescer cerca de 1 metro por ano. O mexilhão hidrotermal, apesar de se poder alimentar através da sua capacidade de filtração como bivalve que é, tem, nas suas brânquias, bactérias que também realizam produção primária, o que permite viver nestes ambientes e atingir dimensões bem maiores do que as dos nossos mexilhões costeiros. Os animais também não suportam elevadas temperaturas, estando provado, por várias experiências já publicadas por diferentes cientistas, que os animais (os que vivem nas zonas mais quentes), não toleram temperaturas superiores a 55.ºC e nunca de forma permanente. Esta nova diversidade de metabolismos e novas moléculas faz com que estes ambientes sejam o eldorado das pesquisas biotecnológicas. Se pensarmos que foi uma enzima de uma bactéria das fontes hidrotermais terrestres do Yellowstone que revolucionou os estudos de genética e biologia molecular (foi daí que se extraiu a famosa enzima Taq polimerase que realiza PCR), podemos perceber que a pesquisa de compostos que podem atuar a grandes pressões, a uma grande variedade de valores de pH e a temperaturas consideráveis, possa atrair inúmeros cientistas na pesquisa de novos compostos cuja utilização em processos industriais se torna muito vantajosa. As fontes hidrotermais são provavelmente um dos ambientes mais tóxicos do planeta. A toxicidade deve-se ao facto de os fluidos emitidos apresentarem metais pesados em concentrações elevadas, assim como radionuclídeos que danificam o DNA e grandes concentrações do tóxico sulfureto de hidrogénio. O paradoxo dos ecossistemas hidrotermais reside no facto de comportarem biomassas abundantes (+ de 20 kg/m2), biodiversidade endémica e de crescimento rápido, apesar da elevada toxicidade ambiente como elementos radão radioativos e diversos metais pesados. A capacidade que os animais possuem de viver nestes ambientes considerados tóxicos suscita que inúmeros cientistas pensem em focalizar as suas pesquisas em compostos que possam permitir a estes animais, resistir e adaptar-se a agressões externas e que possa ter possíveis aplicações biotecnológicas. As comunidades hidrotermais são metabolicamente e fisiologicamente diversas, sobrevivendo em condições extremas de pressão, temperatura, acidez, elevadas taxas de metais pesados e radioactividade, sendo por isso, particularmente promissoras quanto ao seu potencial biotecnológico. As empresas de indústria cosmética e farmacêutica também procuram novos compostos voltando o seu interesse comercial para biotecnologia de base marinha. A biotecnologia marinha é hoje uma realidade comprovada [10] e o potencial ainda não explorado no mar, é 40

enorme. Num recente modelo desenvolvido por Erwin et al.[11] preveem-se 250,000 a 590,000 novos químicos em organismos marinhos em que 90 a 92% dos compostos permanecem desconhecidos. Os autores preveem a chegada ao mercado de um total de 55 a 214 novos medicamentos anticancerosos originados principalmente em filos animais (Chordata, Mollusca, Porifera, e Bryozoa) e filos microbianos (Proteobacteria e Cyanobacteria).

Organismos Hidrotermais, Interesse Biotecnológico e os Açores Estes ambientes fortemente mineralizados servem de habitat a microorganismos e invertebrados, cuja atividade metabólica representa potencialmente uma fonte para a descoberta de novos produtos biológicos de interesse biotecnológico, como sejam enzimas de utilização industrial, farmacêutica, agro-alimentar, bioenergético, ambiental (bio-remediação), e investigação científica (reagentes biomoleculares). O potencial biotecnológico associado a esses ecossistemas é reconhecido pela comunidade científica internacional conforme o demonstram as sucessivas expedições exploratórias de campanhas estrangeiras às fontes hidrotermais de ambiente marinho profundo na Zona Económica Exclusiva dos Açores. Nestes campos hidrotermais, bactérias extremófilas e comunidades faunísticas que lhes estão associadas, são objeto de coletas para estudos científicos posteriores em que se caracterizam os mecanismos fisiológicos e moleculares de adaptação a ambientes extremos. Os cientistas do Departamento de Oceanografia e Pescas da Universidade dos Açores têm vindo a participar, há quase 15 anos, nestas campanhas oceanográficas em parceria sobretudo com equipas francesas e têm desenvolvido ao longo dos anos uma vasta experiência e conhecimento na manutenção de animais provenientes das fontes hidrotermais, sobretudo mexilhões da espécie Bathymodiolus azoricus, em aquários aclimatizados próprios, instalados no laboratório LabHorta [12] e na condução de experiências fisiológicas e moleculares (expressão de genes, resposta ao stress, respostas imunológicas) cujos resultados têm sido consistentemente publicados em revistas internacionais [12, 13, 14]. Estes estudos permitiram reunir, ao longo dos últimos anos, competências e conhecimento sobre as relações simbióticas entre bactérias quimiossintéticas e seus hospedeiros [15, 16], sobre as relações tróficas entre as diferentes estruturas da cadeia alimentar nos ecossistemas associados às fontes hidrotermais marinhas de profundidade [17, 18], sobre mecanismos moleculares desenvolvidos e expressões genéticas nas espécies das fontes hidrotermais para se adaptarem aos ambientes extremos quimiossintéticos e sobre processos imunológicos do mexilhão B. azoricus [19, 20]. Sendo que os recursos genéticos marinhos correspondem à informação de origem genética contida no genoma das células e expressa através dos genes, esta poderá ser utilizada pelo Homem para a melhoria das suas condições de vida. A investigação e exploração dos recursos genéticos marinhos com vista à obtenção de um maior valor acrescentado dos produtos codificados pelos 41

genes (e.g enzimas) é do domínio da Biotecnologia Marinha. Neste sentido, a investigação genética desenvolvida no mexilhão das fontes hidrotermais, conduziu recentemente à criação da base de dados “DeepSeaVent”, agora de acesso público através da Web, abrindo novas possibilidades de investigação sobre novos genes no mexilhão Bathymodiolus azoricus, incluindo genes expressos nas suas bactérias endosimbiontes [20]. No Departamento de Oceanografia e Pescas, da Universidade dos Açores, Kadar [21] estudou a influência da pressão hidrostática na biomineralização da concha de B. azoricus sujeito a simulações hiperbáricas pós-captura. É conhecido que os exopolisacarídeos microbianos isolados de hidrotermais profundas revelam propriedades interessantes e estão atualmente em avaliação para usos terapêuticos, principalmente no âmbito da regeneração de tecidos e de ossos de que pode vir a beneficiar o tratamento de doenças ósseas. Bettencourt et al. [19] têm estudado as propriedades anti-bacterianas das proteínas das brânquias e dos hemócitos contra algumas estirpes de bactérias e têm-se dedicado à elucidação dos mecanismos moleculares de sinalização das respostas imunitárias no mexilhão das fontes hidrotermais, com especial relevo para as moléculas e genes conservados entre este bivalve marinho e o Homem. Fig.1

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Fig 2

No presente momento, investigadores do Departamento de Oceanografia e Pescas levam a cabo atividades de bioprospeção e de rastreio de actividades biológicas com interesse biotecnológico a partir de organismos marinhos recolhidos nas fontes hidrotermais, incluindo sedimentos marinhos com vista à caracterização das comunidades microbianas através de estudos metagenómicos i.e. o estudo do ADN genómico de toda a comunidade microbiana presente em sedimentos ou mantos bacterianos associados à população faunística dos ambientes quimiosintéticos das fontes hidrotermais marinhas de profundidade. Várias empresas biotecnológicas estão em dura competição para descobrirem novas aplicações resultantes de extremófilos. Alguns exemplos: – Diversa Corporation (California, USA) com o seu programa de produtos recombinantes naturais baseado em técnicas de rastreio genómico, tem direitos exclusivos nas aplicações comerciais do extremófilo Nanoarcheum equitans recentemente descoberto no mar profundo. A Diversa Corporation posteriormente fundiu-se à empresa Celunol (Cambridge, Mass, USA) especializada no desenvolvimento de enzimas utilizadas em processos de obtenção de bioetanol, para criar a nova empresa Verenium Corporation (Cambridge, Mass, USA http://www.verenium.com/). – Pharmamar (www.pharmamar.com, España) é líder mundial no desenvolvimento de uma nova geração de drogas de origem marinha. Tem-se especializado na descoberta, caracterização e produção de substâncias com actividade antitumoral e anti-inflamatória, sendo o Yondelis o seu produto mais emblemático e comercializado para tratamento do cancro do ovário. 43

– Protéus (www.proteus.fr. Nimes, France) tem um protocolo de exploração comercial com o Instituto Francês de Investigação e Exploração do Mar, IFREMER relativo às bactérias extremófilas provenientes de campos hidrotermais. – BioAlvo (www.bioalvo.com , Lisboa, Portugal), a quem foi recentemente atribuída uma patente internacional sobre plataforma tecnológica, GPS D2, para descoberta de fármacos para doenças neurológicas a partir de extractos de bactérias marinhas. A BioAlvo é detentora da colecção PharmaBug, obtida a partir de amostras de água, pequenos invertebrados e chaminés das fontes hidrotermais marinhas Menez Gwen, Monte Saldanha, Lucky Strike e Rainbow. A referida coleção já foi licenciada para descoberta de produtos de potencial utilização cosmética pela empresa espanhola Lipotec.

Considerações finais Apesar de Portugal não ter possuído, até recentemente, capacidades tecnológicas endógenas para o acesso direto à investigação no domínio do mar profundo, i. e. submersíveis tripulados ou de operação remota, possui uma comunidade científica ativa baseada em diversas Universidades e Institutos que investiu na investigação nestes domínios tendo um papel de relevo, a nível mundial, em particular nos domínios da biologia, ecologia e disciplinas afins. Uma análise bibliométrica na ISI Web of Knowledge (http://portal.isiknowledge.com) mostra que Portugal, que nos anos 90 ocupava o 30.º lugar entre os países do mundo no que diz respeito ao estudo das fontes hidrotermais, passou a ocupar no último quinquénio (2006-2010) a 8ª posição a nível mundial (com 5,5% das publicações científicas), com a Universidade dos Açores entre as 10 primeiras instituições internacionais, sendo o 3.º país nos estudos do género Bathymodiolus (com ca. de 29% das publicações). Este género tornou-se um modelo para estudo das adaptações a ecossistemas extremos [21]. É significativo o salto que se deu em Portugal neste domínio que, atualmente, abrange estudos no âmbito da genómica, proteómica, eco-toxicologia e evolução, entre outros domínios. Para além das Universidades, são de relevar a investigação conduzida por laboratórios de Estado, donde se destaca o INETI/LNEC e, mais recentemente, a Estrutura de Missão para a Extensão da Plataforma Continental que trouxe para Portugal o ROV Luso com capacidade de mergulho de investigação até 6000 metros de profundidade. Parte do progresso conseguido nalgumas universidades está também associada às novas capacidades introduzidos pelo laboratório de ecossistemas profundos, vulgo LabHorta [12], do Departamento de Oceanografia e Pescas da Universidade dos Açores, e o sistema de jaulas acústicas recuperáveis que vieram abrir à comunidade científica, nacional e internacional, competências aumentadas de investigação em condições laboratoriais que reproduzem o ambiente natural [22, 23, 24]. Portugal é ainda o 8.º país do mundo em estudos sobre a Dorsal Médio Atlântica, maioritariamente no domínio da biologia/ecologia e está a ganhar uma dinâmica particular no estudo dos montes submarinos. O progresso da comunidade científica portuguesa no estudo do mar profundo é notável. Portugal passou da 44

43.ª posição que ocupava, a nível mundial, no primeiro quinquénio dos anos 90, para a 12.ª posição no último quinquénio deste século XXI (2006-2010). Relativamente ao investimento que tem sido atribuído à Biotecnologia marinha, o retorno económico é ainda uma realidade a alcançar a longo prazo e que deverá continuar a mobilizar recursos financeiros e humanos. A bioprospecção sistemática e mapeamento dos recursos genéticos marinhos constituem umas das prioridades para a descoberta e exploração sustentável de produtos de origem marinha com interesse biotecnológico. A centralização da informação gerada pela investigação marinha e organizada em base de dados, bancos de tecidos e bactérias marinhas, deverá ser também contemplada para uma melhor gestão dos recursos biotecnológicos marinhos, inclusive a sua publicitação e comercialização. A regionalização dos recursos genómicos marinhos, na forma dum centro de genómica marinha, a ser criado nos Açores, por exemplo, afigura-se como prioritária para garantir a continuidade da investigação em biotecnologia marinha e a escolha criteriosa dos produtos mais promissores bem como a preservação destes mesmos recursos a nível regional e nacional.

Referências [1] Kennedy, J., Flemer, B., Jackson, S.A., Lejon, D. P. H. Morrissey, J.P. O’Gara, F. and Alan D. W. Dobson. Marine Metagenomics: New Tools for the Study and Exploitation of Marine Microbial Metabolism. Mar. Drugs 2010, 8, 608628; doi:10.3390/md8030608 [2] Kennedy, J., Marchesi, J. R., and Dobson, A. D.W. Marine metagenomics: strategies for the discovery of novel enzymes with biotechnological applications from marine environments. Microbial Cell Factories 2008, 7:27 doi:10.1186/1475-2859-7-27 [3] Manuel Ferrer, Olga Golyshina, Ana Beloqui and Peter N Golyshin. Mining enzymes from extreme environments. Current Opinion in Microbiology 2007, 10:207–214 [4] Rinehart KL (January 2000). “Antitumor compounds from tunicates”. Med Res Rev 20 (1): 1–27. [5] Terlau H, Olivera BM (2004). “Conus venoms: a rich source of novel ion channel-targeted peptides”. Physiol. Rev. 84 (1): 41–68. [6] Rachel M. Haymon, Edward T. Baker, Joseph A. Resing, Scott M. White, Ken C Macdonald, and the GalAPAGoS Team. 2007. Oceanography, 2007 Volume 20, Number 4, a quarterly journal of The Oceanography Society. Copyright [7] McIntyre, AD (Ed.) 2010. Life in the World’s Oceans. Willey Blackwell Publishing Ltd. 384pp. [8] Baker, ET & German, CR 2004. On the global distribution of hydrothermal vent fields. (Mid-Ocean Ridges: Hydrothermal Interactions Between the Lithosphere And Oceans). Geophysical Monograph Series, 148: 245-266. [9] Ramirez-Llodra, E; Brandt, A; Danovaro, R; De Mol, B; Escobar, E; German, CR; Levin, LA; Arbizu, PM; Menot, L; Buhl-Mortensen, P; Narayanaswamy, 45

BE; Smith, CR; Tittensor, DP; Tyler, PA; Vanreusel, A; Vecchione, M 2010. Deep, diverse and definitely different: unique attributes of the world’s largest ecosystem. Biogeosciences, 7 (9): 2851-2899. [10] Arico, S 2008. Deep sea genetic resources: What is their potential? Pp. 142147. In: Sandlund, OT; Saksgård, L (Eds.). Proc. of the Norway/UN Conference on Ecosystems and People – Biodiversity for Development – The Road to 2010 and Beyond – Directorate for Nature Management, Trondheim. 179pp. [11] Erwin PM; López-Legentil S; Schuhmann PW 2010. The pharmaceutical value of marine biodiversity for anti-cancer drug discovery. Ecological Economics, doi:10.1016/j.ecolecon.2010.09.030 [12] Colaço, A; Bettencourt, R; Costa, V; Lino, S; Lopes, H; Martins, I; Pires, L; Prieto, C; Santos, RS 2011. LabHorta: a controlled aquarium system for monitoring physiological characteristics of the hydrothermal vent mussel Bathymodiolus azoricus. ICES Journal of Marine Science, 68 (2): 349-356. [13] Bettencourt, R; Dando, P; Collins, P; Costa, V; Allam, B; & Santos, RS 2009. Innate immunity in the deep sea hydrothermal vent mussel Bathymodiolus azoricus. Comparative Biochemistry and Physiology, Part A, 152 (2): 278289. [14] Bettencourt, R; Costa V; Laranjo, M; Rosa, D; Pires, L; Colaço, A; Sarradin, PM; Sarrazin, MJ; Santos, RS 2010. Out of the deep-sea into a land-based aquarium environment: Investigating innate immunity in the hydrothermal vent mussel Bathymodiolus azoricus. Cahiers de Biologie Marine, 51 (4): 341-350. [15] Kádár, E; Bettencourt, R; Costa, V; Santos, RS; Lobo-da-Cunha, A; Dando, P 2005. Experimentally induced endosymbiont loss and re-acquirement in the hydrothermal vent bivalve Bathymodiolus azoricus. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 318 (1): 99-110. [16] Riou, V., S. Halary, S. Duperron, S. Bouillon, M. Elskens, R. Bettencourt, R. S. Santos, F. Dehairs & A. Colaço 2008. Influence of CH4 and H2S availability on symbiont distribution, carbon assimilation and transfer in the dual symbiotic vent mussel Bathymodiolus azoricus. Biogeosciences, 5 (6): 1681– 1691. [17] Colaço, A; Desbruyères, D; Dehairs F 2002. Nutritional relations of deepsea hydrothermal fields at the Mid-Atlantic Ridge: a stable isotope approach. Deep-Sea Research - Part I, 49: 395-412. [18] Riou, V; Bouillon, S; Santos, RS; Dehairs, F; Colaço, A. 2010. Tracing carbon assimilation in endosymbiotic deep-sea hydrothermal vent Mytilid fatty acids by 13C-fingerprinting. Biogeosciences, 7 (9): 2591–2600. [19] Bettencourt, R; Roch, P; Stefanni, S; Rosa, D; Colaço, A; Santos, RS 2007. Deep sea immunity: unveiling immune constituents from the hydrothermal vent mussel Bathymodiolus azoricus. Marine Environmental Research, 64 (2): 108-127. [20] Bettencourt, R; Pinheiro, M; Egas, C; Gomes, P; Afondo, M; Shank, T; & Santos, RS 2010. High-throughput sequencing and analysis of the gill tissue 46

transcriptome from the deep-sea hydrothermal vent mussel Bathymodiolus azoricus. BMC Genomics 2010, 11: 559 [21] Kádár, E; Powell, J 2006. Post-capture investigations of hydrothermal vent macro-invertebrates to study adaptations to extreme environments. Reviews in Environmental Science and Biotechnology, 5 (2-3): 193-201 [22] Dixon, DR; Dando, PR; Santos, RS; Gwynn JP (and the VENTOX Consortium) 2001. Retrievable cages open up new era in deep-sea vent research. InterRidge News, 10 (2) 2001: 21-23. [23] Dixon, DR; Sarradin, P-M; Dixon, RJ; Khripounoff, A; Colaço, A; Santos, RS 2002. Towards unraveling the enigma of vent mussel reproduction on the Mid-Atlantic Ridge, or when ATOS met Cages! InterRidge News, Vol. 11(1): 14-17. [24] Colaço A; Blandin J; Cannat M; Carval T; Chavagnac V; Connelly D; Fabian M; Ghiron S; Goslin J; Miranda JM; Reverdin G; Sarrazin J; Waldmann C; Sarradin PM 2011. MoMAR-D: a technological challenge to monitor the dynamics of the Lucky Strike vent ecosystem. ICES Journal of Marine Science, 68(2): 416–424.

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4. MARINE ECOSYSTEM SERVICES, OCEAN NATURAL CAPITAL AND A NEW BLUE ECONOMY FOR HUMAN WELLBEING Tiago Pitta e Cunha Expert on ocean policies and maritime affairs. Counselor for Environment, Science and Maritime Affairs to the President of Portugal. Consultant with the Project.

Background The value of our planet’s biodiversity, generally understood as an environmental matter, is gradually becoming an economic and political issue of extreme importance. For decades now we have been aware of the relevance of biodiversity as a key natural capital for the planet’s sustainability, but effective action to halt biodiversity loss is still to be undertaken successfully at all levels of decision-making. Consecutive United Nations reports and the world international summits on sustainable development have addressed the issue without find the way to solve it. In 2010, works carried out under the Convention of Biological Diversity (CBD) concluded that if action is not taken to stop the loss of biodiversity we seriously risk compromising human well-being. Despite this conclusion the biodiversity targets set in the CBD for 2010 were not met by one single Party State to this Convention, although more than 150 countries have adopted national biodiversity strategies and action plans. At the regional European level the situation is not different. Despite previous intergovernmental commitments the EU has failed to make good the goal of stopping biodiversity loss in Europe by 2012 and was forced to delay this goal to 2020. Also, till recently, biodiversity decline was a subject for heated discussions by environmental activists, a concern for scientists and an agenda for political decision-makers, but its effects were not felt directly by people in general. At least not by people living in urban areas of developed countries. Deforestation was a tragedy for indigenous people before anyone else and overfishing affected mostly coastal fishing communities directly dependent from fish protein.

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Today, however, the degree of environmental unsustainability has become understood to all, very much as the effects of climate change started being visible to everyone. We are becoming more aware of the dire threats which the natural world faces and also of our great contribution to increase those threats. In fact, our comprehension of how natural ecosystems work and of their importance to the planet‘s life support system, as well as to our own direct well-being, has been increasing in parallel with their fast deterioration. In a number of cases the situation is reaching a point of no return. This is the case of the near extinction of many species, exemplified by the scarcity of predators’ remaining in our seas and the known dramatic effects this causes in the whole trophic chain. In accordance with the United Nations Millennium Assessment we have witnessed the disappearance of more species in the last 50 years than in the whole previous millennium. The case of the services provided by the overall ocean system and its biodiversity is particularly relevant, given that 80% of the planet’s forms of life are marine and that our contribution to deplete them through overfishing, pollution, destruction of coastal habitats and the massive emission of green-house gases, resulting in ocean acidification, has come to a point too close of crossing a line from where natural restoration may not occur anymore. There is, thus, an environmental emergence which urges bold action and courageous decision-making directed towards the oceans’ protection and preservation. Despite all our technology and manufactured capital we have a problem. We can think of us as independent of nature and not as part of it. But healthy ecosystems are not only important to preserve the planet’s fauna and flora. They are rather the support system of our economic activities and processes of wealth’s creation and development. And for this matter humans are not above or outside natural ecosystems functioning. We are part of them, along with all other living organisms. Furthermore, our growing understanding of the functioning of ecosystem services, including of the economic value they generate, indicates that ecosystems and biodiversity should be perceived as key strategic assets for sustainable economic development. They are part of the resource-based economy that is ours. This should be of great interest to whoever has ownership/responsibility over them: the international community at large, or individual national States. Not surprisingly, almost twenty years after the first links were established between natural services and economic development, by Robert Constanza and others, renewed attention is nowadays being paid to the issue of the economics of ecosystems and biodiversity. This is cleared displayed in the UNEP initiative entitled «The Economics of Ecosystems and Biodiversity (TEEB)», lead by Pavan sukhdev and published, made public in 2010.

The importance of the oceans The TEEB initiative has so far been mostly focused on terrestrial ecosystem services rather than on marine ones. Yet, some of the most important ecosystems 50

services are to be found in the oceans and seas as the fact that 71% of the earth’s surface is ocean determines a significant part of its climate and ecology. This is why it is said that the oceans are critical to the functioning of the earth’s life support system: they are a reservoir of fresh water, which is evaporated by solar energy from the sea and deposited as rain on land, this way contributing to regulate the planet’s hydrologic cycles. The oceans are also a natural sink for land based nutrients, and waste, they recycle dangerous gases and regulate global climate by serving as the planet’s thermal mass, which storages heat and CO2. On other words, the oceans have a critical role in atmospheric gas and climate regulation and are essential for water, nutrient and waste (re) cycling. Specifically, the following are examples of marine ecosystem services: gas regulation (regulation of atmospheric chemical composition, in particular CO2 absorption); climate regulation; natural disturbances’ regulation (storms’ protection, flood control); coastal protection; water regulation (regulation of hydrologic flows); water supply; soil formation and erosion control; nutrient cycling; waste treatment; food production and habitat for fish stocks (nurseries, habitat for migratory species); production of raw materials (fossil fuels, sands and gravels); genetic resources (source of biological materials for medicine, cosmetics, products for material’s sciences, genes development, etc.); a source of renewable energy (wind, waves, tidal, and temperature or salt gradients); a natural infrastructure for traffic corridors of maritime transportation (commercial shipping); space for recreation (maritime tourism industries, including cruise shipping, marinas, sailing and other sports such as surfing or diving); a place for new uses and resources of the oceans, such as minerals and rare earths extraction; extraction of methane hydrates; or the use of the marine space for future offshore ports, fish farms and large renewable energy parks; and, finally, cultural services including aesthetic, artistic, educational, spiritual and scientific values of marine ecosystems. The oceans contribute, therefore, significantly to our well-being, both directly (with fishing, fossil fuel energy, seaborne transport, or recreation), or indirectly (with its regulatory/recycling function), and represent a significant portion of the total economic value of the planet. In this vein, a World Bank study undertaken in 2008 estimated that the total annual figure of all marine ecosystem services for which a market already existed amounted to over USD 20 trillion.

The need for science based research There is, however, a considerable uncertainty surrounding the relationship between biodiversity, the functioning of ecosystems and human well-being. Such uncertainty results not only from lack of knowledge but also from lack of information on already existing knowledge. Both the wider public and to an extent decision-makers are generally not aware of a clear cause-effect relationship between ecosystem services and our economic productive systems, which as it turns out are in the end of the day the basis of our welfare. 51

This situation worsens with regard to marine biodiversity and ecosystems because what happens in the sea is naturally less visible to us than what happens on land, for instance, in forests or rural areas where we can immediately see deforestation or soil fatigue. There is also less marine scientific research and data, because it is much more difficult and expensive to monitor and gather this data in the sea. Not surprisingly, knowledge of the ocean functioning is less developed than of other natural processes. This is why it is commonly said that we know more about the moon than about the oceans. Summing up, there are two key reasons why ecosystem services valuation is mostly focused in terrestrial systems: Firstly, there is lack of data concerning marine ecosystems and their value, especially in offshore and deep water environments; secondly, there is a lack of understanding of marine ecosystem functions and the wider role they play. This needs to change. It is, hence, of great importance to promote and develop knowledge about marine ecosystem services and its relationship with human well-being to an upper stadium of development. Key goals to pursue are: (i) to develop knowledge on the very existence of marine ecosystem services and to define them well, promoting their clear identification; (ii) to develop knowledge on the relationship between marine ecosystem services and human well-being, i.e. how concretely does one impact and contribute towards the other; (iii) and, finally, to develop knowledge on what is the actual value, including the economic value, of those ecosystem services: many of the ecosystem services are not traded on the market and have, thus, no commercial value. This is problematic in respect of decision-making and the justification of their conservation.

The vexata quaestio Natural services are a priceless contribution to human wellbeing. Because there is only one planet we could not live without the role that oceans play for its sustainability and, therefore, the same way one cannot evaluate the economic value of the oxygen one needs in order to live, we cannot monetize the whole value of the ocean’s contribution for the planet’s life support system. Nonetheless, there are a number of marine ecosystem services that could be marketed for economic purposes. For instance, the oceans are a source of food, through the generation of commercially valuable marine living resources (sea food); they are a natural infrastructure for transportation, with seaborne transportation responding for 90% of the traffic of international trade in the world; and they are also a praised venue for recreation (in the European Union more than 60% of its inhabitants chose to spend their holidays by the sea). Monetizing the environment is not without its critics. However, difficult as it may be to place a value on ecosystem services there is a bottom line which 52

justifies the cause for monetization: if the environment is not monetized, it is automatically excluded from any kind of economic calculation and can therefore have no impact on the determining of rational choice. On other words, because marine ecosystem services are usually not evaluated in market value terms (with the exception maybe of fisheries’ captures and fossil fuels’ extraction), or at least they are not fully evaluated, or quantified in comparable terms with traditional economic services and manufactured capital, they are often given no value, or given too little value, and are thus frequently seen as a cost, rather than as the valuable natural asset that they are and in which preservation one should invest. On the contrary, however, if ecosystem services were to be paid for, in terms of their value to the global economy, the price system we know today would be very different and the price of commodities depending on ecosystem services would even be greater than it is. This will be critically important if we are to reverse biodiversity loss this century and if we are to live in accordance with the paradigm of sustainable development. We tend to protect only what we treasure and treasure mostly what has a value that is worth. And it is easier to value goods and services which have a market value than those that have none and are deemed by our traditional economy as extra market values. This is why it is necessary to contribute towards developing an understanding of the value of marine ecosystem services, including developing an economic approach to the subject, when reasonable and applicable. And, as matter of fact, policy makers are increasingly taking note of the role that economic valuation methodologies can have in influencing the development of environmental policies. Methods which may be employed to value ecosystem services include the market price method; the travel cost method; the productivity method; damage avoiding costs methods; or contingent valuation methods. In conclusion: there is a need to incorporate the value of marine and coastal ecosystem services into our current economic system so that their value can be understood and protected. This will mean to evolve from our current economy exclusively based upon manufactured capital towards a “circular economy”.

The need to act; what should be done? The vision behind this Article is that the oceans, their biodiversity, and their constituent ecosystems are critically important to our well-being and economic prosperity, but are, nevertheless, constantly undervalued in conventional economic analysis and decision-making. Given the high-value of marine ecosystem services for our well-being, the oceans’ biodiversity should be deemed a strategic asset both for the wide international community and for individual coastal States. Marine biodiversity and ecosystem services are indeed an extremely important natural capital, which should be preserved for future generations and their value assessed as accurately as pos53

sible, including, when feasible, their intrinsically economic, although extra-market value. This is as relevant as marine ecosystem services have changed markedly over the last 60 years to the worse and continue to decline. This problem puts in question the very sustainability of the planet we live in and addressing it requires not only a long term approach but also an integrated one. It also requires new analytical tools, including new methodologies for economic assessment of natural ecosystem services. This is where we should aim at in order to make the difference. There are a number of initiatives on course to develop new thought and knowledge. The TEEB’s UNEP program, The natural Capital Project or the WAVES Program of the World Bank are some of the most advanced initiatives in this domain. A Portuguese foundation, the Gulbenkian Foundation, is pursuing a new Oceans Initiative dedicated to the theme «Valuing the Oceans», which is also focusing on the subject of promoting research on the value of marine ecosystem services, as well as developing actions to increase awareness and to build up capacity building on key stakeholders capable of delivering the right messages to a wider constituency. In this context, a number of key questions are yet to be answered and addressing them will contribute to foster progress. Some of those questions can be summarized as follows: • What are the links between marine ecosystem services and human wellbeing? • How can new more effective actions work towards the preservation and conservation of the marine environment? • How can we apply valuation in sound marine governance systems? • How can we maximize information for sound decision making? • How can we develop public awareness on the importance of marine biodiversity and of its value (economic and other)?

Key Objectives In concrete terms, the chief goal of this agenda is to promote greater awareness on the role of marine ecosystem services for human well-being and economic prosperity, gathering intelligence on how to measure the contribution of those services and fostering the understanding of their value, including their economic value, for our productive systems and processes. In order to obtain a critical mass of intelligence on how to measure ecosystem services it is necessary to expand both our knowledge about the oceans’ biodiversity and the functioning of ecosystems, as well as about the economics of ecosystems’ functioning and services. This will require using available expertise on both the disciplines of business and economics and on marine biology and related scientific disciplines. 54

To this end it is advisable to define the following set of specific objectives: • Identify and thoroughly describe the state of play of the subject matter, i.e. of the status of the knowledge pertaining to the economics of marine ecosystem services and biodiversity, at an international scale; • Promote the development of scientific research and knowledge on key marine ecosystem services, understand their relationship with human wellbeing and how they may be evaluated, including how can they be economically accounted, looking into current and new methodologies of evaluation; • Sponsor interdisciplinary approaches between different areas of knowledge with a view to promote scientific findings, using available research institutions and centers of knowledge in both marine biology, oceanography and in economics; • Set up a communications strategy in order to divulge and diffuse knowledge gathered and promoted, foster general awareness and influence decisionmakers; • Promote capacity building for key stakeholders.

The case of Portugal The ocean is especially important for Portugal given this Country’s overwhelming maritime geography, the dimensions of its Economic Exclusive Zone and of its continental shelf, as well as its historic and remarkable relationship with the sea. Portugal is also a hot spot for marine biodiversity, given its two Large Marine Ecosystems (the Iberian marine ecosystem and the ecosystem of the Macaronesia, which includes the marine areas of the Azores and Madeira archipelagos). These ecosystems include river estuaries, coastal lagoons and salt marshlands, sea mounts, cold water corals and hydrothermal vents. The biophysics conditions of Portugal are responsible for extreme valuable marine ecosystem services, including an extraordinary varied number of fish species with commercial value, the storage and sequestration of CO2, a vast marine space for shipping, and a diverse recreational marine area. These ecosystem services are important not only for Portugal but also for Europe as a whole. They should therefore be understood as key natural resources and an asset for the sustainable development of this Country. Portugal should therefore be well placed to understand the stakes and to lead initiatives designed to assure that the value of ocean biodiversity is taken into account in decision-making at the global level.

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5. ON THE FUTURE OF OCEAN OBSERVATION João Borges de Sousa Fernando Lobo Pereira Electrical and Computer Engineering Department Faculty of Engineering of University of Porto

INTRODUCTION Currently there is a pressing need for a sustained, persistent and affordable presence in the oceans that will help us to understand and monitor how key issues such as climate change, ocean acidification, unsustainable fishing, pollution, waste, loss of habitats and biodiversity, shipping, security, and mining are affecting global ocean sustainability and stewardship, [1]. This is not an easy task. First the oceans cover 71% of the Earth and contain 96% of the Earth’s living space thus making ocean observation a problem at the planetary scale. Second, the oceans are still largely inaccessible, not only to humans but also to man-made devices. Third, the oceans are a communications challenged environment: land-based communications have limited range and satellite communications are quite expensive. Fourth, although ships have been the mainstay of seagoing ocean sciences, a ship can only be at one place at a time, can only carry a small number of scientists, and can only stay at sea for limited time. In addition, ship time is very expensive. Fifth, the interior of the ocean changes faster than it can be measured with traditional sampling devices, such as ship borne sensors and drifters, [2]. A sustained, persistent, and affordable presence in the oceans requires innovative approaches to systems’ development, operations, and management. This can only be achieved with an incremental and multi-dimensional approach. First, there is a need to increase the number of systems (buoys, drifters, floats, etc.) in operation in the oceans, and to develop and deploy new fleets of robotic vehicles for ocean observation with unprecedented spatial and temporal resolution. Second, it is necessary to network existing systems and new robotic vehicle systems for coordinated adaptation to observational needs. This entails being able to command 57

and control networks of manned and unmanned vessels which, in turn, may form ad-hoc communication networks allowing extended and cost-effective communications coverage. Observe that presently most systems at sea lack basic networking capabilities. These capabilities would allow, for example, commercial ships to act as opportunistic sensor and communication platforms, as well as “data mules” to ferry data transferred from other systems that they may encounter at sea. Third, there is a need to develop unmanned air/ocean/surface/ground vehicle systems (UXS)s capable of long duration/range missions for cost-effective spatial and temporal coverage. Fourth, there is a need for new organizational frameworks to manage and coordinate the system(s) of systems that will result from these networking trends and associated cost benefits. This poses unprecedented technological and organizational challenges to countries and international organizations. Some efforts are underway to address these challenges. For example, a network of national observatories is being coordinated to provide ocean data for the Global Ocean Observing System (GOOS, http://www.ioc.goos.org). Many observatories are surface or seafloor moorings with sensor arrays. Discussions have been underway to further develop Integrated Ocean Observing Systems (IOOS) which also include propeller-driven autonomous underwater vehicles (AUV), autonomous surface vessels (ASV), and UAS (Unmanned Air Vehicle Systems). These networking concepts are applicable to other domains such as surveillance and maritime security [3], where the role of UAS becomes even more relevant. The paper discusses current practices and trends for ocean observation. This is not a roadmap, and does not address issues specific to countries or organizations. It is an overview of ocean observing systems focused on UXS complementing and summarizing information available from multiple sources including roadmaps, standards, regulations and essays. By this means, some concept of future ocean observation can be better understood. This is done with reference to the developments undertaken by the Laboratório de Sistemas e Tecnologias Subaquáticas (LSTS) from the Faculty of Engineering of Porto University (FEUP). First, UXS background is reviewed with special emphasis on levels of automation, operator functions, interoperability, and certification. Second, the incremental and multidimensional approach to ocean observation under development at the LSTS is presented. The focus is on the uniform control architecture for heterogeneous multivehicle UXS and on its distributed software implementation allowing coordination over inter-operated and possibly intermittent communication networks. Third, large scale experiments are presented to discuss key enabling technologies and lessons learned for future ocean observation. New concepts of operation, which will revolve around concepts such interactions, teaming, persistence, services, network behavior, and dynamic reconfiguration are discussed in the conclusions.

BACKGROUND Autonomous Underwater Vehicles (AUV) are small, unmanned, untethered submersibles. They are intended to provide operators with a simple, long-range, 58

low-cost, and rapid response capability to collect pertinent environmental data. Admittedly, AUV present many difficult challenges. However, recent advances in navigation, power and communication systems enable scientists to deploy AUVs for ocean observation with unprecedented spatial-temporal resolution. Acoustic communications allow cooperation and coordination between several AUV, hence permitting cooperative operations. Communications are of paramount importance, and yet must be kept at a minimum, since underwater communications typically offer much less bandwidth than their on-land counterparts. A recent paradigm for ocean presence is the Autonomous Ocean Sampling Network (AOSN). The AOSN is based on small, low cost vehicles supported by a sophisticated communication and control infrastructure. The diversity of vehicles, sensor packages, communication links, control software, and data processing/visualizations tools creates tremendous opportunities, but only if elements of the system are compatible with each other. This provides the motivation to develop an architecture and infrastructure which a) provides science users with a straightforward yet flexible set of tools for interacting with deployed AOSN assets, b) substantially eases the introduction of new capabilities to AOSN such as new vehicles or new software tools, c) ensures compatibility of elements of the AOSN “tool kit”, and d) provides a reconfigurable “on-the-fly” capability to support real-time operations. Similarly, Autonomous Surface Vessels (ASV) are small, unmanned, boats and Unmanned Air Vehicles (UAV) are pilotless aircrafts. The operation of unmanned vehicles does not necessarily remove humans from the operation of the vehicle. In remotely operated (or piloted) vehicles, there is a human operator in charge of piloting the vehicle which may be located at some remote location. The reliance on the operator and on the communication channel is the main limitation of this mode of operation. This is not compatible with the operation of vehicles in some remote environments, such as the ocean or the space, where communications are typically difficult. Autonomous vehicles are a (partial) answer to the limitations of remotely operated vehicles. Autonomous vehicles are capable of executing mission plans without the intervention of human operators (i.e., autonomously). There are several degrees of autonomy, some of which are not feasible with the current technology. For example, full autonomy is still not feasible today: vehicles lack the sensing and reasoning capabilities required for that purpose. This is partly why the concept of mixed initiative operation was introduced in the last decade. In this concept, human operators are part of the planning and control loops of the vehicle. For example, the operator is capable of generating plans and uploading these plans to the vehicle for autonomous execution; the operator is also able to override plan execution and re-task the vehicle to execute new plans. Depending on the operational environment, key technical specifications for unmanned vehicles include endurance, size, payload, range, communication and navigation capabilities, and deployment mechanisms. Endurance is highly correlated with the limitations of energy storage technologies. Usually, power is at premium in unmanned vehicles, especially when these are designed for operation in 59

remote environments. The size of the vehicle typically constrains the payload and energy storage. The payload is what makes the vehicle useful. Payloads normally concern sensors and actuators. Sensor development is one enabling technology for unmanned vehicles. Power and size are the major limitations of the payload. Range depends not only on endurance, but also on the operational environment. Communication and navigation capabilities determine the level of human intervention, the practical endurance and the usefulness of the vehicle. The vehicle cannot go beyond the range imposed by limitations of the navigational equipment without becoming lost (e.g., the Global Positioning System (GPS) is not available everywhere). Communications are necessary for operating and retrieving information from the vehicle (the vehicle becomes useless if we cannot communicate with it). Deployment mechanisms determine how easy, and expensive, it is to deploy the vehicle. There is not a Moore’s law for unmanned vehicles. However, from the technological advancements in computation, power storage, sensor technologies and communications, it is possible to infer a few trends for unmanned vehicles: miniaturization (more capabilities in less space), longer endurance and better networking capabilities. Networking is one of the major trends for unmanned vehicle systems; it is also one of the enabling technologies for distributed cooperation (and computation) However, we are still far from realizing the potential of networked vehicle systems. There are several obstacles in the road to the practical, as opposed to experimental, deployment of networked vehicle systems. These are briefly discussed next. Currently, there are no legal frameworks to encompass the operation of unmanned vehicles. In most countries the operation of air vehicles in controlled air space is severely restricted. Efforts are underway to address this problem in some European countries and in the USA. The operation of unmanned oceangoing vehicles also presents legal challenges. The Society for Underwater Technology published a recommended code of practice and has published reports on this topic since the last decade. But this is not the Law of the Sea, where issues such as the responsibility for collisions and the property of vehicles found at sea are treated in the context of piloted vehicles. This legal void is precluding practical deployments with ocean-going vehicles. Each deployment is the exception, and not the rule. The lack of standards for inter-operability is preventing researchers to operate, in a transparent manner, vehicles from different vendors in a network environment. The lack of standards is not unique to inter-operability. Currently, there is no standardization in the area of underwater communications, to name just one example. There are several initiatives addressing these issues. A word of caution is needed here: the existence of standards does not imply standardization. In general, commercial vehicles have not been developed as open systems. Moreover, the lack of standards for inter-operability is not conducive to open systems. Closed systems tend to raise vehicle and maintenance costs, and may be conducive to forms of market practice that are not necessarily in the benefit of 60

the customer. This is especially critical in a field where technological obsolescence arises rapidly: vehicles and their components have to be upgraded periodically. The technological trends, namely those related to miniaturization and embedded systems, may contribute to change this state of affairs by contributing to the reduction of cost. Low cost open systems may prove fundamental to the dissemination of networked vehicle systems.

LABORATÓRIO DE SISTEMAS E TECNOLOGIAS SUBAQUÁTICAS The LSTS, http://lsts.fe.up.pt/, at FEUP has been designing, building and operating unmanned underwater, surface and air vehicle systems for innovative applications with strong societal impact since 1997. Currently, the LSTS team has over 30 researchers with Engineering and Computer Science backgrounds. The LSTS fleet includes two remotely operated submarines, AUVs of the Isurus class and of the BES innovation award (2006) winning Light Autonomous Underwater Vehicle (LAUV) class, one autonomous surface vehicle (Swordfish), and several UAS with wingspans starting at 1.9m, which have been successfully fielded in innovative operations in Europe and in the United States of America. These include some world firsts, such as the underwater rendezvous between the Aries and Isurus AUVs, respectively from the Naval Postgraduate School and Porto University, which took place in 2006 in Monterey, California. LSTS has been involved in fostering and growing a world-wide research network in the area of networked vehicle systems with yearly conferences and workshops, and, more recently, with large scale exercises at sea encompassing a significant number of worldwide reputed R&D institutions. In Portugal the LSTS has a strategic cooperation with the Portuguese Navy and Air Force, with the Portuguese Task Group for the Extension of the Continental Shelf, and with the Porto Harbor. The LSTS control architecture for networked vehicle systems has an off-board and on-board components which are implemented with the LSTS Neptus-IMCDune software tool chain. This is a software framework for mixed-initiative control of unmanned ocean and air vehicles operating in communications challenged environments with support for Disruptive Tolerant Networking (DTN) protocols. These unique features of the tool chain build on experience with the coordinated operation of heterogeneous vehicles. Neptus is a distributed command, control, communications and intelligence framework for operations with networked vehicles, systems, and human operators, [4]. IMC is a communications protocol that defines a common control message set understood by all types of LSTS nodes (vehicles, consoles or sensors) in networked environments, [5]. This provides for standard coupling of heterogeneous components in terms of data interchange. DUNE is the system for vehicle on-board software. It is used to write generic embedded software at the heart of the vehicle, e.g. code for control, navigation, or to access sensors and actuators. DUNE has also been integrated with the deli61

berative onboard planning system TREX [6]. The tool chain has support for DTN protocols, [7].

OPERATIONS The LSTS has been organizing large scale experiments to test and evaluate new systems and technologies and to develop new concepts of operation. The Rapid Environmental Picture (REP) annual exercise jointly organized since 2010 by the Portuguese Navy and Porto University provide a glimpse of future ocean observation, [8]. In this exercise, with duration of 2 weeks, multiple underwater, surface and air vehicles, and acoustic and wireless networks are deployed for operational evaluation and testing of systems and technologies contributed by national and international participants. This promotes inter-operability, strengthens a community of users, and provides the scope for long term pragmatic cooperation. The participants in the REP-10 AUV experiment included, in addition to the Portuguese Navy and LSTS, the Naval Undersea Warfare Center (Newport, USA), SeeByte (Edinburgh, United Kingdom), OceanScan MST (Porto, Portugal), OceanServer Technology (Fall River, Massachusetts) and YSI (Yellow Springs, Ohio). The experiment was targeted at assessing the endurance and performance of the Seacon AUV (developed by LSTS), evaluating and testing the coordinated operation of multiple AUVS from the Portuguese Navy (Gavias from Teledyne Gavia), NUWC (Iver2 from OceanServer) and LSTS (Seacon), extending the communication range of autonomous vehicles with fixed and mobile gateways, validating remotely sensed data, and testing ship and shore launching and recovery of AUVs. The REP-11 exercise was focused on the demonstration of the SeaCon AUV and of DTN, including the transfer of sonar files from a SeaCon AUV to a small UAS deployed from a ship from the Portuguese Navy. The exercise also included deployments of the SeaCon AUV from submarine of the Trident class from the Portuguese Navy. The REP-12 exercise, [3], took place off the coast of Sesimbra, Portugal, but continued further north from the Santa Cruz airfield. It involved participants from MBARI (USA), Centre for Maritime Research and Experimentation (NATO), Evologics (DE), Technion (IL), Norwegian University of Science and Technology (NOR) and University of Rome (IT). Several large and small propeller-driven ASVs and AUVs with different sensors (side-scan sonars, CTDs, video cameras) and acoustic modems (Micro-modem and Evologics), as well as the wave-propelled Wave-Glider ASV (from Liquid Robotics, Inc.) were deployed from Bacamarte, a ship from the Portuguese Navy. Several UAS, developed in the PITVANT project (collaborative UAS research undertaken by the PO Air Force Academy and Porto University with funding from the Portuguese Ministry of Defense), were used in these experiments, some being deployed and recovered from civilian airports under monitoring of the 62

Portuguese Air Force, and others launched and recovered aboard Bacamarte. Three principal results from the REP-12 field exercise should abet future capabilities for science and surveillance. A first result was that using Disruptive Tolerant Networking (DTN) communication protocols, humans could see data in near-real time and direct autonomous systems sampling when desired. This result linked mixed-initiative control of an AUV over acoustic modems with on-board planning. In this experiment one human operator interacted with the AUV on-board planning and control software (TREX+ Dune). The operator sent high level control objectives such as “GoTo- Location”, “PeriodSurface” and “Loiter” for execution by the AUV. The operator was also able to remove high level control objectives from the list of objectives to be executed by the AUV. The onboard planning and control system selected the high level objective to be executed next without any intervention from the operator. This was done in a truly autonomous manner. Another goal of REP-12 was to demonstrate capabilities of multiple autonomous components of an Ocean Observing Systems (OOS) for maritime law enforcement and environmental monitoring and response. Thus a second important REP-12 undertaking was UAS surveillance of maritime traffic in shipping lanes to monitor illegal oily water discharge and trajectory, ships in distress or adrift, and the presence of marine mammals in ship channels. In this experiment UAS were tasked to send realtime video of ships navigating in the shipping lane (approximately 20 NM from shore). The UAS were controlled to track specific ships for surveillance from the shore ground station or from another ship. A third key result of REP-12 again involved DTN communications between AUVs and ASVs. One use of AUVs is to conduct seafloor surveys which can be effective in cases of ship groundings, mapping storm-related harbor debris in shipping channels, or other seafloor anomalies. In the REP-12 experiments seafloor side-scan surveys were conducted with a fleet of AUVs in communication with each other and ASVs over wireless and acoustic networks with DTN support. In this experiment ASVs relayed data (e.g. side-scan images) from an AUV to a remote operator and transmitted commands to the AUV to redirect survey plans. CTD data was also received at 1Hz from the AUV with the help of acoustic modems. In the REP-12 exercise communications and control among AUVs, ASVs and UAS was accomplished along with on demand human take-over of the network. Several issues are critical to including the capabilities demonstrated during REP-12 into OOS. In both the US and Europe regulations are under discussion for non-military UAS operation over the ocean, typically >12 miles offshore, and for coastal access for launch and recovery. These regulations will increase UAS use in OOS. Continuing advances in maritime UAS will also increase options for their use. Making full use of networked autonomous systems, including underwater, surface and UAS facilitates critical studies including air-sea flux measurements, but incorporating these into OOS has yet to be realized. However REP-12 achieved 63

important results which demonstrated how communications can enable integrated autonomous observation platforms to provide both science and surveillance in future OOS to understand and protect the oceans. In the near future, as autonomous platforms, particularly UAS, become more widely used, OOS will be better able to integrate them using some of the results from the REP-12 studies, and additional work planned for REP-13. The REP-13 exercise (http://rep13.lsts.pt/) took place off the coast of Sesimbra, Portugal, but continued further south from the Portimão airfield. It involved participants from MBARI (USA), Evologics (DE), and the Norwegian University of Science and Technology (NOR). Several large and small propeller-driven ASVs, AUVs with different sensors and acoustic modems were deployed from Bacamarte. Several PITVANT UAS were used in these experiments, some being deployed and recovered from civilian airports under monitoring of the Portuguese Air Force, and others launched and recovered aboard Bacamarte. The exercise was targeted at applications in Mine Warfare, Harbour Protection, Expeditionary Hidrography, Search and Rescue, Maritime Law Enforcement, and Rapid Environmental Assessment. In October 2013, researchers from the LSTS participated in one of the experiments of the CANON: Controlled, Agile, and Novel Observing Network initiative (http://www.mbari.org/canon/) undertaken by the MBARI. This experiment, which took place in Monterey, California, demonstrated coordinated ocean sampling with one LAUV from LSTS, and the Dorado AUV and the TEX Wave Glider from MBARI. The AUVs surfaced periodically to communicate measurements to TEX which relayed them to shore for real-time monitoring and supervision by the scientists in charge of the experiment. The maritime incident response Cathach (http://www.shannonresponse.com/), which took place in 2013, in the Shannon’s estuary, Ireland, included a demonstration of networked vehicle systems, funded by the Interreg Netmar project led by LSTS. These systems provided unprecedented situational awareness and communications for incident response.

CONCLUSIONS The future of ocean observation will be significantly different from how it is done today. This is because technological trends and projected developments of capabilities will entail a paradigm shift from traditional methods into the integration of UXS into system(s) of systems distributed all over the world. New concepts of operation will revolve around interactions, teaming, persistence, services, network behavior, and dynamic reconfiguration. These, in turn, will pose new organizational and legal challenges. For example, interoperable UXS will be capable of launch and recovery from assets from different countries. UXS and other devices will provide communications coverage in communications challenged areas. Communities of scientists will be able to follow episodic events in realtime. Networking is the future. But a lot remains to be done. 64

REFERENCES [1] IOC/UNESCO. A Blueprint for Ocean and Coastal Sustainability. Paris, 2011. [2] J. Bellingham and Kanna Rajan, Robotics in Remote and Hostile Environments, Science, Vol. 318, 2007: 1098-1102. [3] P. McGillivary, J. Borges de Sousa and R. Martins, Connecting the dots. Networking Maritime Fleets of Autonomous Systems for Science and Surveillance, Marine Technology Reporter, October 2012. [4] José Pinto, Paulo Sousa Dias, Rui Gonçalves, Eduardo Marques, G. Gonçalves, J. Borges de Sousa and F. Lobo Pereira, NEPTUS - a Framework to support the mission life cycle, Proceedings of the 7th Conference on Manoeuvring and Control of Marine Craft (MCMC’2006), Lisboa, Portugal, 2006. [5] R. Martins, Paulo Sousa Dias, Eduardo R. B. Marques, José Pinto, J. Borges de Sousa and F. Lobo Pereira, IMC: A Communication Protocol for Networked Vehicles and Sensors, Proceedings of the IEEE Oceans 2009, 2009. [6] K. Rajan, F. Py and J. Barreiro, Towards Deliberative Control in Marine Robotics, Marine Robot Autonomy, Ed. M. Seto, Springer Verlag, December 2012. [7] D. Merani, A. Berni, J. Potter and R. Martins, An Underwater Convergence Layer for Disruption Tolerant Networking, Internet Communications (BCFIC Riga), 2011. [8] R. Martins, J. Borges de Sousa and C. Carvalho Afonso, The REP-AUV10 Experiment Shallow water surveys with a fleet of heterogeneous autonomous vehicles, Sea Technology, November, 2011.

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6. EVOLVING TRENDS IN MARINE ROBOTICS AND THE ROLE OF ARTIFICIAL INTELLIGENCE TECHNIQUES Kanna Rajan Principal Researcher for Autonomy at Monterey Bay Aquarium Research Institute.

Introduction The world’s oceans have recently been the focus of substantial coverage and public interest as reflected in media coverage of the ongoing climate change debate. While it is clear that climactic conditions have changed and still are changing, the arguments have moved from a position of considerable skepticism to one of attempting to understand the actual rate of change so mitigation strategies can ostensibly be put in place. Usually these strategies rely on sparse measurements across vast spatial and temporal scales, with the resulting hypothesis that address macro-scale changes, but often miss out those at finer levels. It is also clear that the scientific community is coming to the realization that cost and persistent measurements are no longer to be ignored in the face of tighter fiscal constraints and competitive pressures on funding resources (Rudnick and Perry, 2003). What is left out, is the constant and continued discussion needed on methods to observe the global oceans robustly and continuously in the harshest conditions and across large stretches of the water column. Traditional ship-based methods with humans-in-the-loop while still important, are clearly not scalable towards the needs to tackle the complexity of large-scale environmental monitoring. Robotic vehicles are one answer to augment such observation strategies. Robotic platforms can make measurements in rough conditions, provide continuous surveys, can be reconfigured in hardware or software relatively quickly and as such have become a handy extension of the human senses in sampling the oceans (Bellingham and Rajan, 2007). Yet significant challenges persist. Marine robots are still specialized hardware and require trained operators for their control in the water often for pre-scripted surveys in a well defined area of study. Interpretation of their data is still a manual 67

task; yet archiving, calibrating and visualizing the data continues to be an onerous human task. More importantly, comparing and contrasting data sets which is critical to understanding climatic change over time, is laborious. The importance of human-in-the-loop will likely continue; yet there is a difference between the human being in the robots controlloop (for navigation and control) versus being in charge of the overall observational strategy which is at a higher level of abstraction. While costs of each individual vehicle are still marginally high in dissuading organizations from deploying large numbers (tens or more), the ongoing hardware and software revolution driven by community driven Open Source collaborations is making a significant dent in pricing. Put together, we are in a unique moment in time for the ocean sciences when low(er) cost platforms can (and should) be brought to bear in understanding the global climate. The case will be made in this chapter, that hardware advances have left software tools and methods in robotic platform command and control as a key challenge that need to be addressed; one that can harness the ongoing frenetic pace of change in the technology often driven by commercial markets. The advent of the smartphone market in particular, has driven down the price and accessibility of sensors, lowered the cost of production and made for a more egalitarian approach in Robotics to what was, barely a few years ago, available only in elite research labs. The principal challenge, it will be argued here, is then how to harness the hardware and low-level of abstraction in command and control, to deploy, operate and sustain robots for ocean observation, whether they be underwater, on the surface or in the air. This is precisely the challenge that the Artificial Intelligence (AI) community has been attempting to address for more than four decades. While AI is a conglomeration of techniques, the most relevant towards the key goal of ocean exploration, observation and monitoring are, we believe, Automated Planning and Execution, Machine Learning, Autonomous Agents and Diagnosis. A larger set of methods within AI tied to ocean observing is shown in Fig 1. Lack of space inhibits detailed discussion of all for this chapter. Together, these methods form the critical backbone on which substantial capabilities can be brought to bear to provide ocean science with the much needed tools they need to impact our collective understanding of the changing climate.

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Relevant Methods in AI Artificial Intelligence (Russell and Norvig, 2003) is a collection of computational methods that center around decision-making. Simply said, the core of the discipline revolves around search; that is to make choices that move the computation (and potentially a robot within which it is embedded) towards a goal. To an external entity, this often results in a perception of a robotic agent possessing ‘intelligence’. While AI has often been in the public imagination and associated with robotic platforms, including those in space (Rajan et.al 2000 & M. Ai-Chang et.al 2004), the field’s impact on real world problems especially in robotics has, till recently, been relegated to interesting laboratory methods that do not scale to real world environments. This is changing, with sophisticated top-down abstractions in AI meeting the bottom-up methods coming from Robotics. In the following, we offer some insight in the techniques mentioned above and how they are likely to change the science of observing our ocean; note that, our focus is exclusively towards upper water column measurements: • Automated Planning and Execution: Planning (Ghallab, Nau and Traverso, 2004) is the projection of the state of a robot in space and time, to achieve a set of goals starting. Planning is necessary to balance future mission goals with current opportunities a robot has with resources available at its disposal. Planning is also involved in rebalancing (or rejecting) activities, when appropriate, in using consumables such as onboard energy and data. Planning tasks associated with a single robot based on the environmental context requires that plan execution occurs so as to provide feedback on how the world (or the internal state and external environment associated with the robot) has evolved in response to the robots previous actions. This virtuous sense-plan-act cycle defines the transition of the robot from an initial state to the expected goal(s) it is trying to satisfy. In the context of planning, the system then has to choose between possible alternatives (e.g. to achieve a proscribed survey pattern, should the robot generate a ‘left’ or ‘right’ turn? Should it take a water sample now given information derived from its sensors? etc). Without Planning, these activities have to be scripted in advance, and in doing so the operator has to make assumptions about what s/he expects to find in the water column at any point of time. Such an approach removes any element of pursuing opportunistic goals, whether those be science driven obtained from the sensor stream, or those associated with contingent events during vehicle operations. Automated Planning and execution ensures that the system can be responsive to such events recover from off-nominal events and re-plan the robots activities given exogenous environmental conditions or endogenous failures. Current methodologies in scripted operations are not an option that is neither sustainable nor viable for the vision of persistent robotic operations in the 21st century. 69

• Multi-vehicle Operation and Control: In large spatial (and temporal) scales, a single robot is akin to a single set of measurements much like what traditional oceanographic methods have been using. Multiple robots in the water column performing complementary and coordinated activities, as an ensemble, is the most viable approach to study macro (and micro)-scale processes related to our changing environment. While control of a single robot is well understood and has been well studied, coordinating multiple robots to observe oceanographic phenomenon, however, is a challenge. Coordination strategies being studied vary from tightly coupled formations (J. Soares et.al 2013), to loosely formed coalitions; yet significant gaps remain due to tightly bound assumptions of observability, control, communications and the operational environment. Abstraction in control becomes even more complex when multiple vehicle deployments are to take place, especially when the robotic elements are heterogeneous and display diversity in operational capacity and sensor payload. The need for human-in-the-loop control (J. Das et.al 2011) comes down to keeping the entire ensemble of vehicles from performing a goal level task, rather than focus on low-level detail of sensor readings or navigational control. Multi-vehicle (and distributed) plan synthesis and execution is therefore a necessity. • Diagnosis: Failure is an integral part of operating a robot in any environment; it is critical still in the context of marine robotics where vehicles are often not observable and not trivial to recover for debugging. Typically this means marine robots in encountering any form of (exogenous or endogenous) failure are expected to come to the surface where they can be recovered, retrieved and debugged. This might be appropriate in the event of serious failure where the vehicle goes into a fail-safe mode. Yet more often, recovery is inherently possible with continued operation, should the vehicle be configured for fail-operational operation, when alternative control strategies can be executed by the onboard controller to diagnose, isolate and recover from failure. For instance it is possible that a noisy sensor may be the cause of a ‘stuck right’ signal rather than the actual control surface being jammed. In such a case, online diagnosis (e.g. using multiple sensory cues) can formulate a work-around insitu to isolate the sensor and recover from the failure condition and continue executing the operational plan. Diagnosis is often considered a form of automated Planning; however the methods and representations necessary for diagnosis are substantially different from planning at the more abstract mission or task level as well as its lack of proximity to the actual vehicle hardware. Reasoning in Diagnosis, has to be rapid (in milliseconds or less) and recovery methods adequate for vehicular safety. Diagnosis when intertwined with abstract automated Planning then, allows a vehicle to reformulate actions in the light of unanticipated events such as failures or opportunistic science. And in doing so, it allows for the vehicle to be persistent in the water column while engaging in different tasks and dealing with unanticipated situations. 70

• Machine Learning (ML): With increasing rates of deployment of sensors, whether on mobile or immobile robotic platforms, has come the deluge of data. Sifting through the data to understand recurring patterns in space and time is something computational methods are substantially better at than most humans, even if understanding the implication of the derived information continues to require human cognition. Statistical patterns can be gleaned by computation, but its interpretation is, to date, something only humans can deal with. Time series measurements are ideal candidates for demonstrating this capability, as also water column properties. Typically this means that correlations are found across different variables such as temperature, salinity, nitrate, dissolved oxygen with the actual property being studied. Current ML techniques can look for specific target patterns; yet it a far more powerful field, one that can be applied towards ecological transport, climate variability, genomics and the general field of Adaptive Sampling (i.e. where and when should a robot sample a potentially variable field such as the water column). Such macro-scale studies can be targeted towards large scale datasets already in possession of various laboratories. Challenges and Future Opportunities With the methods highlighted above, immediate near term benefits can be realizable in coordinated upper water-column observations using symbolic AI methods, with heterogeneous robots as shown in Fig. 2. A range of applications from observing ocean fronts, anoxic zones, algal blooms, plumes (anthropomorphic or natural) are viable. The figure shows aerial unmanned autonomous vehicles (UAVs), powered autonomous underwater vehicles (AUVs), unpowered ocean gliders and autonomous surface vehicles (ASVs), which are simultaneously making measurements in the meso-scale (less than 50 Sq. Km). While AUVs and ASVs have been routinely deployed for scientific experiments, UAVs have only recently come onto the scene. In doing so, they have provided a much needed boost for synoptic views (Hovstein et.al 2014) in the upper water-column. With their higher speeds, relatively simple launch and recovery methods and ability to carry a range of small payloads, UAVs hold promise in changing how large swaths of the ocean are observed systematically and cost-effectively. The backend of this heterogeneous robotic ensemble will require a systematically engineered decision-support system that can obtain the raw data from commercially available sensors on these platforms, to process, archive and analyze the data co-temporally with the incoming stream. The system on shore must also be in a position to run synthetic ocean models and provide projective means for experiment planning and control allowing shore side oceanographers to work from anywhere when connected to the Internet (Gomes et.al, 2013). 71

Figure 2. Heterogeneous multi-vehicle operations in the water column communicating over multiple communication streams to a shore-side decision-support system

While aspects of AI involving onboard decision-making on robotic vehicles and on shore have been demonstrated (Rajan and Py, 2012, Pinto et.al 2012, Rajan and Py, 2013,), the ongoing task is to integrate these approaches that can enable seamless communication from shore to the robotic ensemble and back, in ways that sampling and control for shore-based scientists is viable. Associated with this are three principal challenges related to: 1. ocean models with experiment planning and control 2. coordinated and distributed control of the entire ensemble of heterogeneous robots 3. synthesis of the data stream from different sensors on different platforms returned over a ‘thin’ data pipe in a communication constrained environment at sea So what will the next 50 years in the 21st century look like when aided by tools, techniques and processes brought over from AI for marine robotics? Looking into a ‘crystal ball’ we believe the following outcomes will be possible for AIaided data driven exploration: • Platform diagnosis will be tightly coupled with automated plan execution, which can schedule and deliberate about consumable as well as replenishable resources resulting in a fully functional autonomous platform that can 72

reconfigure itself around off-nominal situations while dealing with scientific opportunism. This will allow scientists to deploy vehicles (underwater, surface and aerial) and decidedly provide high-level objectives with little to no supervision, expecting these robots to persist in the water-column, the air, the surface and the air/sea interface. Inferential capabilities of these robots will be such that they will be able to decide what data would likely be of immediate interest to scientists on shore, and push that data out alerting them of a possible event-response scenario unfolding in near real-time. • With the tight integration of AI Planning with Diagnosis, vehicles could then persist in the water column for days and weeks and perhaps more. While battery technology could have progressed to provide high(er) energy density than what is available now, it is likely that in coastal regions, inexpensive underwater docking stations connected to shore will be used to provide energy needs as well as data download capability. ASVs will increasingly be able to tow such docking stations and AUVs will be able to charge while moving slowly in the water-column. • Machine Learning tools on shore will reshape how we derive information from raw data. Vast stores of data can already be assimilated (Bernstein et.al 2013) to provide scientists with deep causal knowledge linking cause and effect for phenomenon at least at a level currently not available. This would allow both fine scale modeling of ecological transport (why organisms populate certain stretches of the ocean and why and when they migrate in the water-column) and also predictive methods for bulk phenomenon such as blooms and plumes. Such methods could also provide partial event-response possibilities taking into account atmospheric and oceanographic conditions along with data from instrumented sensors to make oceanographers aware of coastal conditions. Such a capability could be of potential interest to retarget assets for more ground truth-ed analysis using ships and other robotic platforms. • ML attempts to do online learning in robotic vehicles in the water-column will likely be mixed, given less than stellar conditions of environmental sensor noise, highly non-linear nature of currents in the water-column and no matter how many sensors and platforms, inadequacy of near real-time data. Such a capability will require AUVs to become akin to ‘sniffer dogs’ that can dynamically detect and chase evolving conditions in the water, based on uncertain a-priori knowledge in models of features of interest. Dynamic vehicle planning, routing and path following will likely allow a vehicle to return to an approximate location to resume surveys interrupted by opportunistic science as determined by the robot, with no human guidance. With online ML, vehicles will couple their diagnostic/self-healing capability to learning patterns on the fly, to be able to concerted judgments on when to adaptively sample. 73

• UAVs, AUVs and ASVs will be able to loosely coordinate their sampling and observation in the upper water-column to find, tag and track (and sample) dynamic events such as fronts and the air/sea interface (M. Faria et.al, 2014). Biological estimates of primary productivity can then be made by sampling flux across this air/sea boundary using sensitive sensors for outgassed elements. Such networked robotic system of systems while well engineered, will still prone to failure given the harsh operating conditions. Such observations will likely be possible in the Polar Regions, albeit not as robustly and persistently as in calmer, protected waters closer to shore. The southern ocean for example, will continue to be a harsh and unforgiving environment for such systems to be deployed on a routine basis, even if short-duration experimentation are possible. None of these challenges are major impediments to advancing the state of the practice of ocean observation using such robotic tools. More than likely, they are near-term goals of most major groups in the field to target and deploy for scientific experimentation. One prime reason for such a ‘modest’ prediction in innovation in techniques for ocean observing is the direct correlation to the modest investment in Marine Robotics now and likely in the near future, as a field. Scientists need to be provided incentives to reach out to develop novel platforms integrated with novel sensors using computational methods outlined here. Correspondingly, the robotics community which has faced substantial barriers-to-entry into the oceanographic domain (infrastructure) and also found it convenient to work in other domains (notably terrestrial) to achieve short-term (and stove-piped) academic goals necessary for career advancement, needs to look longer term to make the environment an important factor in their research. So this look at the crystal ball is predicated with the assumption that some modest changes in how academic and scientific research will be substantially more “inter” and “cross” disciplinary than it is now. The hope is that the reality and acknowledgement of change related to ongoing near term weather across the globe, might spark some of the push necessary to make different communities to work and share ideas and innovations together. Conclusions and impact to Portugal The Portuguese Republic is in a unique position, one would argue, to cut across existing trends and ‘punch above its weight’ to provide a much needed fillip to ocean science and engineering. Here is why: • It already is at the forefront of Marine Robotics research with strong academic groups working in various aspects of environmental monitoring. • It has a cognizant and supporting administration and policy makers who understand the implication of the nation’s seaward facing geography, its access to mid-Atlantic islands in the Azores and Madeira and the rich yet 74

fragile ecosystems associated with a number of Marine Protected Areas within their waters. • The ongoing technical revolution in the field of robotics has engaged and retained a critical mass of young researchers across the nation to push the state of the practice. This is a valuable and critical need to sustained research growth in the field. In other words, the nation has the critical intellectual mass to make an inroad in the fields of AI and Robotics. • The Portuguese understand their rich legacy of ocean exploration coming from the Age of Discoveries. That legacy and the nations geography collude in ensuring that the oceans will continue to dominate its collective cultural and existential ethos. Together, when tapped effectively Portugal can and must continue to be at the center of innovation that will address the critical needs of the global community and its changing climate.

References D. Rudnick and M. Perry, ALPS: Autonomous and Lagrangian Platforms and Sensors, Workshop Report,” http://www.geo-prose.com/ALPS, Tech. Report, 2003. J. Das, T. Maughan, M. McCann, M. Godin, T. O’Reilly, M. Messie, F. Bahr, K. Gomes, F. Py, J. Bellingham, G. Sukhatme and K. Rajan, Towards Mixed-initiative, Multi-robot Field Experiments: Design, Deployment, and Lessons Learned, Proceedings of Intelligent Robots and Systems (IROS), San Francisco, 2011. J. G. Bellingham and K. Rajan, Robotics in Hostile Environments, Science cover article, 318, 1098, 2007. J. M. Soares, A. Aguiar, A. Pascoal and A. Martinoli, Joint ASV/AUV RangeBased Formation Control: Theory and Experimental Results, Proceedings of the International Conference on Robotics and Automation (ICRA), Karlsruhe, Germany, 2013. J. Pinto and J. Sousa and F. Py and K. Rajan, Experiments with Deliberative Planning on Autonomous Underwater Vehicles, Workshop on Robotics for Environmental Monitoring, Intelligent Robots and Systems (IROS), Algarve, Portugal, 2012. K. Gomes, D. Cline, D. Edgington, M. Godin, T. Maughan, M. McCann, T. O’Reilly, F. Bahr, F. Chavez, M. Messi, J. Das and K. Rajan, ODSS: A Decision Support System for Ocean Exploration, Workshop on Data-Driven Decision Guidance and Support Systems (DGSS), 29th IEEE International Conference on Data Engineering, Brisbane, 2013. K. Rajan and F. Py and J. Berreiro, Towards Deliberative Control in Marine Robotics, in Autonomy in Marine Robots, M. Seto Ed, Springer Verlag, 2013 75

K. Rajan and F. Py, T-REX: Partitioned Inference for AUV Mission Control, in Further Advances in Unmanned Marine Vehicles, G. N. Roberts and R. Sutton, Eds. IEE, 2012. K. Rajan, D. Bernard, G. Dorais, E. Gamble, B. Kanefsky, J. Kurien, W. Millar, N. Muscettola, P. Nayak, N. Rouquette, B. Smith, W. Taylor, and Y. Tung, Remote Agent: An Autonomous Control System for the New Millennium in Proceedings Prestigious Applications of Intelligent Systems, European Conference on Artificial Intelligence (ECAI), Berlin, 2000. M. Ai-Chang, J. Bresina, L.Charest, A.Chase, J.Hsu, A. Jonsson, B.Kanefsky, P. Morris, K. Rajan, J. Yglesias, B. Chafin, W. Dias, and P. Maldague, MAPGEN: Mixed Initiative Planning and Scheduling for the Mars’03 MER Mission, IEEE Intelligent Systems, vol. 19, no. 1, 2004. M. Bernstein, R. Graham, D. Cline, J. M. Dolan and K. Rajan, Learning-based event response for Marine Robotics, Proceedings of Intelligent Robots and Systems (IROS), Tokyo, 2013. M. Faria, J. Pinto, F. Py, J. Fortuna and H. Dias, R. Martins, F. Leira, T. A. Johansen, J. Sousa and K. Rajan, Coordinating UAVs and AUVs for Oceanographic Field Experiments: Challenges and Lessons Learned, Proceedings of the International Conference on Robotics and Automation (ICRA), Hong Kong, 2014. M. Ghallab, D. Nau and P. Traverso, Automated Planning: Theory and Practice, Elsevier Science, 2004. S. Russell and P. Norvig, Artificial Intelligence: A Modern Approach, Prentice Hall, second edition, 2003. V. Hovstein, A. Sægrov and T, A. Johansen, Experiences with coastal and maritime UAS BLOS operation with long range payload data link, International Conference on Unmanned Aircraft Systems, Orlando, Florida 2014.

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7. CIBERSEGURANÇA E CONHECIMENTO SITUACIONAL MARÍTIMO António Gameiro Marques Contra-Almirante. Secretário-Geral Adjunto do Ministério da Defesa Nacional. Ex-Chief Information Officer da Marinha Portuguesa.

Já é lugar-comum af irmar-se que as Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) nos rodeiam e condicionam a nossa vida de forma inexorável; a comunidade, cujas atividades estão ligadas ao mar, não é exceção. De facto, a atividade marítima depende cada vez mais deste tipo de tecnologias, uma vez que o seu contributo é determinante para a otimização dos processos do setor, contemplando tanto as áreas ligadas diretamente aos processos a bordo dos navios, como as associadas às entidades que, em terra, apoiam esta área da economia e que vão desde os sistemas de navegação aos que permitem o controlo da propulsão e produção de energia dos navios, controlo de tráfego, da carga e descarga, comunicações, etc. De igual modo, são estes sistemas que permitem que o pessoal embarcado mantenha o contato com terra através do ciberespaço, viabilizando um mais fácil acesso à informação relevante, quer para os assuntos de cariz privado, quer sobretudo para aqueles que estão associados à atividade profissional. No entanto, este contato incrementa a exposição aos perigos que existem no ciberespaço, e assim o risco associado a uma maior interação com aquele espaço, o qual aumentará progressivamente com o incremento da dependência das TIC e com a frequência da ligação ao ciberespaço. É, assim, fundamental desenvolver uma estratégia que, contribuindo para o desenvolvimento do conhecimento do que se passa no espaço marítimo de interesse nacional, mitigue os efeitos do extensivo recurso às TIC e da quase permanente ligação e dependência do ciberespaço.

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Fig. 1 – Exemplos de sistemas baseados nas TIC utilizados na atividade marítima

Com este quadro em mente, o presente artigo pretende partilhar algumas reflexões relativas às especificidades dos assuntos relacionados com a cibersegurança no âmbito dos processos que nos permitem desenvolver conhecimento situacional marítimo, incluindo algumas recomendações que contribuirão para mitigar algumas das situações que hoje se verificam. Para isso, começaremos por referir os conceitos de Segurança da Informação, de Cibersegurança, e de Conhecimento Situacional Marítimo (CSM), o qual, devido à sua complexidade, será descrito com mais profundidade. De seguida, relacionaremos estes conceitos para enaltecer as características singulares e os desafios associados à cibersegurança no contexto dos sistemas que contribuem para o CSM. No mesmo sentido, serão referidos os resultados publicados pela European Network and Information Security Agency (ENISA) em 19DEZ11 sobre este tema1, onde se faz uma interessante e pertinente análise da situação existente relativa à cibersegurança no contexto marítimo no universo da União Europeia (UE). No final, será apresentando um conjunto de recomendações que decorrem de um debate que tem sido feito sobre esta matéria. De acordo com a ISO 27001, “Segurança da Informação” é um conjunto de medidas e procedimentos aplicados para proteger e preservar a Informação, nomeadamente a sua confidencialidade, integridade, autenticidade e fiabilidade. 1

Disponível em http://www.enisa.europa.eu/activities/Resilience-and-CIIP/critical-infrastructure-and-services/dependencies-of-maritime-transport-to-icts/cyber-security-aspects-in-the-maritime-sector-1.

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Por outro lado, e de acordo com a International Telecommunication Union (ITU), “Cibersegurança” é o conjunto de ferramentas, de políticas, de conceitos, de orientações, de processos de gestão de risco e atividades de treino que, com as tecnologias, podem ser utilizadas para proteger o ciberespaço da organização e respetivos meios2. A Marinha tem vindo a desenvolver um quadro doutrinário onde se define que CSM é a criação de saber acerca do espaço marítimo de ação ou de envolvimento (de interesse nacional ou conjuntural), com o objetivo de prever, identificar e localizar situações de interesse e propiciar a tomada de decisões atempadas e mais informadas, que levem a que as ações subsequentes provoquem os efeitos desejados, no tempo e na medida dos interesses de quem as toma. O espaço marítimo é complexo e tem uma natureza multidimensional, consistindo em três dimensões, designadamente a física, a virtual e a humana. A física inclui o domínio terrestre, o marítimo, que contempla a superfície e a subsuperfície, o aéreo e o espacial. A dimensão virtual inclui o ciberespaço e a informação que lá circula. Finalmente, a dimensão humana, talvez a mais complexa, leva em linha de conta os aspetos sociais, morais e cognitivos de todos os atores envolvidos que fazem parte da comunidade de interesse específica, uma vez que, cada pessoa, dada uma mesma peça informacional, produz juízos diferenciados e assim percebe a realidade envolvente de maneira distinta, dependente do seu quadro de valores, do conhecimento tácito que já possui sobre o assunto e do conhecimento explicito que esteja disponível sobre o tema em apreço. Releva-se que este conceito difere do existente na NATO e denominado Maritime Situational Awareness (MSA), uma vez que este não inclui a componente cognitiva e portanto a dimensão humana que o CSM contém. Enquanto que o MSA tem o seu foco na partilha e fusão da informação, cuja interpretação se realizará à custa essencialmente de conhecimento tácito, e tem por finalidade a superioridade de informação, o CSM vai mais longe, abrangendo a criação de conhecimento (novo ou decorrente da transformação de conhecimento tácito em explícito), a partir da informação disponibilizada pelo MSA, cuja interpretação será reforçada substancialmente através da utilização das TIC. Estas permitirão a incorporação do conhecimento gerado no universo do saber existente, tendo por finalidade a superioridade de decisão, a qual será mais atempada e mais fundamentada, e em princípio com efeitos mais pertinentes. Enquanto que estar aware é estar ciente e informado e por isso pronto para reagir, ter conhecimento é mais do que isso pois permite prever e por isso antecipar a ocorrência de determinados acontecimentos. Esta subtil diferença conceptual tem um impacto muito significativo na conceção dos sistemas que contribuem para o CSM, designadamente no seu âmbito e na sua arquitetura, pois as componentes de análise, de correlação e de fusão de informação deverão ser construídas levando em linha de conta uma base de conhecimento que deverá ser capaz de ser enri2 Tradução livre de “Collection of tools, policies, security concepts, security safeguards, guidelines, risk management approaches, actions, training, best practices, assurance and technologies that can be used to protect the cyber environment and organization and user’s assets.”

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quecida com as múltiplas interações que a comunidade de utilizadores suscita. Se falarmos apenas de MSA esquecemos as relevantes componentes de análise e de aprendizagem que se consubstanciam em funções de mineração de dados (data mining) e de machine learning.

Fig. 2 - Partilha de conhecimento em rede

Neste contexto, a questão fundamental que se coloca é a seguinte: Como se poderá tirar partido desta riqueza que são as diferentes perceções da realidade existentes numa comunidade de interesse (COI) e simultaneamente tornarmos o processo decisório efetivo? Uma das formas de atingir aquele desígnio é através da partilha da informação e do conhecimento existente na COI sobre todos os aspetos relevantes alusivos à área marítima de interesse, recorrendo à utilização intensiva mas controlada da rede. Por outras palavras, deverá utilizar-se a rede para partilha da informação e do conhecimento entre os múltiplos atores, a qual deverá ser enquadrada pelo princípio da necessidade de conhecer e da responsabilidade de partilhar: quem detém conhecimento sobre algo deve ser responsável pela sua partilha por quem, na COI, tem necessidade de saber. É neste processo que a partilha de conhecimento promove uma compreensão mais profunda do ambiente operacional ou da área de interesse, tendo como base a experiência e a intuição dos decisores nos diversos escalões e a forma como cada um deles perceciona a situação envolvente. Partilhar o conhecimento permite aos níveis inferiores de decisão compreender a forma como os escalões mais elevados estão a interpretar a situação, o que viabiliza melhores decisões e uma mais eficaz coordenação das ações subsequentes de todos os atores envolvidos. Em suma, partilhar o conhecimento por quem tem necessidade de conhecer permite introduzir melhorias na velocidade e na qualidade das decisões, pelo que a partilha deve ser fomen80

tada, o que só acontecerá se alterarmos o paradigma vigente, i.e., se introduzirmos o princípio da responsabilidade de partilhar – pró-ativo, complementar ao princípio da necessidade de conhecer – reativo, no qual a disponibilização da informação carece de pedido prévio. Como posso pedir algo cuja existência desconheço? A construção do CSM obedece a um processo no qual, de forma colaborativa, recorrente e tendo por base a confiança mútua entre os elementos da COI, se observa a situação no espaço envolvente segundo as dimensões física e virtual já mencionadas. A isto corresponde a fase de vigilância. A informação compilada é então analisada, correlacionada fundida e partilhada através da rede para os atores pertencentes às agências envolvidas e que constituem aquela comunidade, de modo a que, com base nas supracitadas caraterísticas da dimensão humana dos intervenientes, se crie o necessário conhecimento situacional para que se suceda o processo decisório. A partir desta fase estar-se-á em condições de se agir de forma coordenada, o que levará ao empenhamento articulado dos meios atinentes. Os efeitos da ação modificarão o espaço envolvente, reiniciando-se novo ciclo no processo.

Fig. 3 – A construção do CSM e a sua relação com o ciclo OODA

De uma forma geral, os sistemas baseados em TIC são multiplicadores de capacidade neste processo de criação de CSM. Seria, aliás, muito difícil (senão impossível) fazer-se tudo isto sem o recurso à tecnologia. Todavia, este ecossistema de múltiplos e complexos equipamentos ligados em rede, aumenta o risco de ataques oriundos do ciberespaço devendo, assim, suscitar o incremento dos requisitos de segurança desses sistemas. É neste contexto que de seguida passaremos à 81

análise das conclusões mais relevantes contidas no já referido relatório da ENISA sobre este tema. Os sistemas que a comunidade marítima utiliza diariamente, quer a bordo quer em terra, em apoio às atividades ou operações marítimas (aqui num sentido lato), são, de uma forma geral, altamente complexos, e utilizam uma ampla diversidade de tecnologias, provenientes de uma variedade de fabricantes de outras tantas nacionalidades. O rápido desenvolvimento tecnológico, amiúde motivado pelo ímpeto de incrementar a eficiência de todos os processos através da automatização de um grande número de procedimentos, para diminuir custos operacionais e assim aumentar os proveitos, leva a que as questões associadas à segurança sejam, frequentemente, relegadas para segundo plano, incrementando, assim, os riscos potenciais, os quais devem ser geridos adequadamente, de modo a repor o imprescindível equilíbrio entre benefícios e vulnerabilidades. Se a este aspeto coligarmos a possibilidade da quase permanente conectividade à Internet de quem anda no mar, sem que esse facto seja levado na devida consideração no que concerne a cibersegurança, podemos facilmente concluir que estão potencialmente criadas as condições que, se malevolamente exploradas, poderão provocar degradação ou negação do acesso a serviços que hoje são essenciais para as atividades do setor, designadamente os já descritos nos processos de construção e gestão do CSM. O relatório mencionado refere ainda que, no setor em apreço, não existe uma adequada padronização e identificação de boas práticas que, em conjunto, garantam que os assuntos relativos à cibersegurança são devidamente considerados neste ambiente específico. Quando existem, não são consentâneas com a complexidade dos sistemas existentes, não cobrindo tudo o que releva. Se a estes aspetos adicionarmos a multiplicidade e multinacionalidade dos atores envolvidos, os quais, quando a bordo, raramente são da nacionalidade da bandeira do navio (podendo ter portanto motivações substancialmente diferentes), podemos facilmente deduzir que a envolvente, atenta a respetiva heterogeneidade, é particularmente e potencialmente vulnerável a ataques do ciberespaço, que poderão resultar em disrupções do serviço com implicações consideráveis em vários domínios. A Maritime Security Review (www.marsecreview.com/tag/cyber-security/) documenta que o seguimento da carga e sua identificação estão a ser cada vez mais sujeitos a incidentes de cibersegurança, que resultam em perda de carga, falhas graves nos sistemas que efetuam o respetivo seguimento e identificação e no roubo de informação relevante, que depois é utilizada para fins ilícitos. A produção de informação enganosa (information spoofing) é também uma realidade, havendo mesmo projetos de I&D financiados pela UE para resolver os problemas associados com o spoofing do sinal de GPS, que pode originar uma perceção errada do ambiente marítimo de interesse e assim ser utilizado com vantagens para quem o induz. A ENISA relata igualmente a inexistência de regulamentos específicos alusivos aos assuntos respeitantes à cibersegurança, designadamente o que fazer e 82

como agir legalmente se forem sujeitos a um ciberataque num determinado contexto marítimo. A maioria dos regulamentos contemplando o assunto da segurança refere a sua componente física, não havendo qualquer menção explícita à componente “ciber”. Este facto é compreensível porque se constata que há, nesta comunidade, uma fraca sensibilidade para estes assuntos, o que resulta num baixo ou inexistente sentido de urgência para os estudar, tendo em vista a respetiva resolução. Estes dois aspetos contribuem para o incremento do risco global. A governação dos assuntos do mar no universo da UE é também difusa, desenvolvendo-se em múltiplos patamares ou níveis e lesando dois princípios fundamentais para uma ação efetiva: a unidade de comando ou de direção e a unidade de esforço. Este facto implica que, em caso de ataque, dificilmente se conseguirá uma coordenação eficaz da ação, para além de poder trazer discrepâncias significativas relativamente à forma como um mesmo assunto é tratado de uma zona marítima para outra. Finalmente será fácil deduzir que atualmente não há uma abordagem holística a esta questão na UE em geral: os atores, que pertencem às diversas agências que constituem as comunidades de interesse nacionais e internacionais, quando lidam com os incidentes de cibersegurança, fazem-no de forma eminentemente ad hoc, com pouca ou nenhuma coordenação. Apenas parte dos riscos são levados em linha de conta, não se possuindo o conhecimento global da situação em que se encontram.

Fig. 4 - Os problemas da cibersegurança no setor marítimo

É, por isso, crucial que uma abordagem holística seja efetuada, numa lógica de Cibersecurity Capability for the Maritime Community, contemplando todas as componentes da edificação dessa capacidade (DOTPMLII)3. Se assim não se fizer, o risco existente é demasiado grande para um setor que é determinante para a economia da Europa em geral e do nosso país em particular. Do que foi escrito atrás, facilmente se conclui que a capacidade que hoje em dia existe no setor marítimo para fazer face a incidentes de cibersegurança é escassa, quer no âmbito dos sistemas relacionados com os processos a bordo dos 3

Doutrina, Organização, Treino, Pessoal, Material, Liderança, Infraestruturas e Interoperabilidade

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navios, quer nos existentes em terra para gestão da carga, descarga, ou construção do CSM, quer mesmo naqueles que envolvem processos conjuntos navio-terra. Todos sabemos que o setor marítimo é vital para o Mundo, para a Europa e para Portugal: 90% do comércio mundial utiliza as SLOCS, a maioria dos bens trocados na Europa utilizam o transporte marítimo e mais de 75% das exportações e importações em Portugal usam os 5 maiores portos nacionais, que recorrem ao sistema Janela Única Portuária (JUP), que é crítico para um eficiente processamento dos navios e respetiva carga, e contribui para que os portos nacionais sejam mais eficientes e assim mais competitivos. Deixa-se à imaginação dos leitores o que poderá acontecer se um conjunto de pessoas mal-intencionadas atacar a JUP naqueles portos e se entretanto nada for feito com carácter de urgência para mitigar aquela situação. O relatório da ENISA é bastante exaustivo no que diz respeito às recomendações para minimizar a situação ora caracterizada, recomendando-se a respetiva leitura para aprofundamento do assunto. Não podemos combater o facto da multiplicidade de sistemas, de nacionalidades, a sua complexidade, e de tudo o que escapa ao nosso controlo e que torna este “ecossistema” tão potencialmente adverso e cada vem mais complexo. Neste contexto, o que podemos preconizar é a tentativa de encapsular essa complexidade em algo que, criando um “escudo”, proteja o consumidor de informação de índole marítima da “anarquia” descrita. Como? Recorrendo ao conceito de “nuvem computacional” e promovendo a criação de uma Maritime Services Cloud, a qual poderia disponibilizar vários serviços à comunidade de utilizadores, incluindo o Cybersecurity as a Service, para além de outros, intrinsecamente relacionados com o CSM, como sejam a vigilância, a correlação, fusão e partilha da informação, o controlo da partilha, planeamento, a JUP, etc.

Fig. 5 - Provimento de uma Capacidade como um serviço

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Estes são desafios para empresas nacionais do setor tecnológico, para a academia e entidades governamentais. Vemos esta aproximação como muito promissora para o futuro. Para que, ao nível nacional resolvêssemos ou reduzíssemos o impacto da governação difusa relativamente aos assuntos da cibersegurança, deveriam ser criados Computer Emergency Response Teams (CERT) nos portos que operam a JUP, os quais deveriam envolver todos os atores relevantes do setor marítimo e fariam parte integrante da rede de CERTS nacional já existente. Com esta medida, seria possível que um ataque pudesse ser rapidamente combatido ou isolado, limitando os seus efeitos perniciosos. Finalmente, e no âmbito da implementação da Estratégia Nacional para o Mar recentemente aprovada, e em conjugação com a estratégia nacional de cibersegurança e com o futuro Centro Nacional de Cibersegurança, deveriam ser identificadas iniciativas tendentes a endereçar este assunto, atenta a sua especificidade e importância para Portugal. Desta forma, estariam criadas as condições que permitirão incrementar a sensibilidade dos decisores para esta situação e assim viabilizar a sua resolução de forma global, propiciando uma maior resistência à falha que poderá ser provocada por incidentes desta natureza neste importante setor, imprescindível para o desenvolvimento científico, tecnológico e económico nacional. Ter conhecimento sobre o que se passa no espaço marítimo de interesse nacional é uma forma de exercício da soberania. Fazê-lo com recurso a doutrina, métodos, procedimentos e tecnologias desenvolvidas nacionalmente, é um contributo para o desenvolvimento nacional. Fazê-lo, identificando os problemas que advêm da exposição do setor marítimo em geral ao ciberespaço e propondo medidas para os mitigar é mais uma forma de afirmação de Portugal no Mar da nossa identidade.

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8. O PAPEL DOS SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA NO CONHECIMENTO DO MAR Vitor Lopes Dias Engenheiro. Presidente da Esri-Portugal, Sistemas de Informação Geográfica, S.A. Auditor de Defesa Nacional. Membro do Centro de Estudos Estratégicos do Atlântico

O conhecimento do mar O mar é um dos elementos mais relevantes e essenciais para a vida na Terra. Para além dos recursos que abarca e das atividades que proporciona, funciona como componente estabilizador de variações ambientais, evitando, por exemplo, a exposição do planeta a situações extremas de temperatura. Assim, explorar as riquezas do mar em benefício da humanidade e simultaneamente garantir a manutenção das suas relevantes propriedades são objetivos concorrentes cujo conhecimento do mar nos poderá levar a tornar subsidiários. A relevância que o mar tem hoje na vida humana na Terra está espelhada na diversidade de atividades e nos elevados proveitos que dele se extraem. Ao nível das comunicações, o mar é a grande autoestrada da globalização, suportando cerca de 90% do comércio mundial através do transporte marítimo. Sobre os fundos oceânicos está colocada uma teia de cabos submarinos que asseguram 95% das comunicações eletrónicas do mundo, particularmente a internet. Os recursos vivos que abarca são alvo da pesca, providenciando alimento para uma parte significativa da população mundial, sendo igualmente um espaço onde se vêm desenvolvendo, de forma crescente, atividades de aquicultura. Ainda no âmbito da exploração de recursos, o solo e o subsolo marinho têm complementado a exploração terrestre de recursos energéticos. A extração de petróleo offshore corresponde já a 30% da produção mundial. Para além desta atividade, tem-se desenvolvido e implementado sistemas de aproveitamento da energia das ondas e da energia eólica offshore, próximo das zonas costeiras. Em especial nas zonas costeiras desenvolvem-se atividades económicas de âmbito local e regional como sejam o turismo balnear e a náutica de recreio. No âmbito da investigação e do desenvolvimento biológico, têm sido descobertos orga87

nismos e moléculas cuja existência natural ocorre nas profundidades dos oceanos, e que têm aplicabilidade em soluções biomédicas no tratamento de doenças várias. Embora o ambiente e o espaço geográfico esteja em constante alteração, é importante garantir que a sua variabilidade se mantem dentro dos limites admissíveis à vida humana e à sustentação de um sistema global de vida na Terra. Para que tal aconteça é fundamental conhecer os fenómenos que regulam o seu funcionamento e tomar as medidas necessárias a evitar ou mitigar desequilíbrios, bem como prevenir que as situações ambientais extremas afetem a segurança de pessoas e bens, principalmente nas zonas costeiras. Naturalmente que o conhecimento do mar implica, igualmente, o conhecimento dos espaços e fenómenos que o limitam, sendo igualmente necessário perceber como funciona a atmosfera e como interage com o solo marinho. Conhecer o mar é assim fundamental para sobre ele agir e tirar os maiores proveitos possíveis. Todavia, estudar esta grande massa de água e o que lhe está relacionado apresenta complexidades significativas em diversos âmbitos. As principais dificuldades estão relacionadas com a sua significativa extensão geográfica, com a profundidade dos oceanos, com as características intrínsecas da própria água e com a diversidade de fenómenos que estão em causa nos processos marinhos. A extensão geográfica dos oceanos é muito elevada, cobrindo cerca de 70% da Terra. Este facto implica que a aquisição de dados sistemáticos para a sua compreensão seja necessária realizar sobre uma área vastíssima, com custos de amostragem muito significativos. Tratando-se de uma massa líquida, que pode atingir até 11 km de altura da coluna de água, é um meio extremamente complexo de amostragem em profundidade, uma vez que os tradicionais métodos de observação direta à superfície não são aplicáveis e a instrumentação utilizada em profundidade tem de suportar a crescente pressão da massa de água sobre os seus materiais. Ainda, muitos dos fenómenos e características oceânicas só são, hoje em dia, observáveis de modo indireto, usando técnicas que implicam o processamento integrado de dados para a sua interpretação e envolvendo diversas ciências. Em face da relevância dos oceanos na vida humana, dos riscos decorrentes de eventuais alterações das suas características, da complexidade dos fenómenos que nele decorrem e da natural ambição de preservação do bem-estar humano, o conhecimento do mar, na sua máxima extensão possível, é um propósito fundamental para todos. Assim, desde há vários anos, mesmo décadas, que se foram desenvolvendo soluções técnicas de aquisição, armazenamento, processamento e análise integrada de dados técnicos e científicos, entre os quais relevam os sistemas de informação geográfica (SIG). Os SIG são plataformas de complexidade e funcionalidade diversa, inicialmente desenhados para resolver problemas ambientais específicos mas que, com o tempo, abarcaram todo um conjunto de áreas de atividade que ultrapassam a tradicional cartografia terrestre e temática, modelando sistemas diversos e prevendo consequências, para que a tomada de decisões seja suportada na melhor informação disponível e possível de obter e gerar. Assim, este artigo visa descrever e identificar o papel que os SIG têm tido e podem ter nos diversos processos relacionados com o conhecimento do mar, e de 88

que forma o atual estado da arte pode dinamizar a investigação e o desenvolvimento deste conhecimento, funcionando como um agente multiplicador, minimizando o tempo de evolução do conhecimento e maximizando o aproveitamento que dele podemos ter. Naturalmente, que a perspetiva idealizada não se baseia no conceito dos SIG como uma plataforma isolada de outros sistemas, mas como um elemento fundamental de um sistema de sistemas, identificando a forma como cada um deles contribui para uma solução que se idealiza integrada mas descentralizada. Destacam-se pela sua relevância os sistemas de posicionamento globais, particularmente o GPS, os sistemas de deteção remota e a rede mundial de comunicações conhecida como internet.

A tecnologia SIG Como já referido, a tecnologia SIG é vista como uma plataforma base para a modelação e representação de diversos fenómenos, entre eles os ambientais, cuja matriz de integração assenta num parâmetro base: a localização geográfica. Este parâmetro é o cimento que vai permitir tratar isoladamente um dado fator ou fenómeno e integrá-lo num sistema ambiental complexo. As funções a assegurar por esta plataforma situam-se no âmbito da aquisição e armazenamento de dados, do seu processamento, da análise e finalmente na apresentação de produtos de informação, sob diversas formas, para apoio à decisão. A aquisição e armazenamento de dados assenta, então, na localização geográfica. No entanto, os dados em causa, sejam ambientais, administrativos ou operacionais, são multidimensionais. Em termos de referência espaço-temporal está em causa a posição tridimensional de um objeto, acontecimento ou facto, normalmente associada a um sistema cartesiano (x, y, z) ou esférico (latitude, longitude, altitude), e correspondente a uma data específica. Para além destas características, os dados têm dimensões próprias, normalmente descritivas, que são armazenadas sob a forma de atributos dos objetos. Assim, um determinado dado tratado num SIG pode ser explorado de forma integrada considerando a sua localização geográfica-temporal e os seus atributos descritivos. A aquisição de dados ambientais do mar pode ter natureza discreta ou contínua. Um determinado dado terá natureza discreta se a sua aquisição foi realizada pontualmente, numa dado local, a uma dada profundidade e numa determinada data. Este tipo de aquisição é normalmente realizado por instrumentação oceanográfica fundeada ou derivante, sendo igualmente garantida através da utilização de navios de investigação marinha. Os dados de natureza contínua resultam, essencialmente, da utilização de tecnologia de deteção remota. Os casos mais evidentes serão a utilização de satélites que exploram bandas do espetro eletromagnético das radiações refletidas pela superfície do mar, e a utilização de sistemas sondadores multifeixe para a deteção da profundidade dos fundos marinhos, a partir de navios à superfície. Estes dois tipos de dados, discretos ou contínuos, foram alvo do desenvolvimento de estruturas de armazenamento em SIG, tendo dado origem a duas estruturas fundamentais: raster (ou varrimento) e vetorial. 89

Se bem que na sua origem, diversos SIG se tivessem especializado apenas numa dessas estruturas (raster ou vetorial), hoje em dia todos os sistemas estão dotados da capacidade mista de aquisição e de análise conjunta. Esta capacidade permite integrar os dois grandes métodos conceptuais de aquisição de dados num mesmo sistema e aplicar funções de análise inovadoras para os processos de decisão. Naturalmente que a implementação de formatos de dados com base nestas duas estruturas foi evoluindo ao longo dos tempos, tendo-se desenvolvidos dezenas de formatos, com complexidades e capacidades diversas, incluindo sistemas de gestão de bases de dados. A proliferação de formatos de dados levou os fabricantes de SIG a capacitar os sistemas na importação de diversos formatos, ou até mesmo, na sua utilização direta. Ainda no âmbito da aquisição de dados, a diversidade de disciplinas científicas envolvidas, a extensão geográfica dos espaços marítimos, os custos da sua aquisição e a multiplicidade de equipas científicas que em todo o mundo fazem estudos parciais, cedo determinou a necessidade da sua reutilização evitando, no mínimo, a duplicidade de amostragem, canalizando os recursos existentes para novos processos e zonas de investigação. Este objetivo levou à criação de sistemas de identificação e localização de dados geográficos produzidos no mundo: metadados e motores de pesquisa de dados espaciais com base nesses metadados. Destaca-se o relevante papel da organização internacional para a normalização (ISO) na definição de normas de dados e metadados geoespaciais, o que tem levado os fabricantes de SIG e os produtores de dados geográficos a trabalharem sobre os mesmos padrões técnicos, compatibilizando o produto do seu esforço. Relativamente às capacidades de processamento dos SIG, elas são extensas e diversas, destacando-se para a temática deste artigo as relacionadas com a georreferenciação, a modelação geoespacial e a manipulação de imagens de deteção remota. As funcionalidades de georreferenciação permitem estabelecer as localizações geográficas dos objetos ou fenómenos a analisar. Este é um aspeto fundamental porque, como já referido, a localização geográfica é o parâmetro comum a todos os dados tratados nos SIG. Para além do estabelecimento da localização, existe a possibilidade de integrar dados cuja referência geográfica é distinta, seja por transformação definitiva para um novo conjunto de dados, seja em tempo real, através das capacidades de processamento dos sistemas informáticos. No que se refere à modelação espacial, esta releva pela redução de custos que pode gerar na aquisição de dados, fazendo uso de vários algoritmos de interpolação, sejam eles determinísticos ou estocásticos, e pela simplificação do processo de representação gráfica dos fenómenos. A preparação de imagens de deteção remota para análise inclui funcionalidades de manipulação do brilho, do contraste, da atribuição de bandas aos canais de cores RGB, à manipulação espetral e à aplicação de algoritmos algébricos geoespaciais. Ressalva-se que estas são apenas três das funcionalidades mais evidentes para o efeito deste artigo. Hoje em dia os SIG incluem de raiz muitíssimas funções de processamento, que são ampliadas por módulos específicos desenvolvidos para servir as diversas áreas de atividade que dele beneficiam. A principal funcionalidade dos SIG é a análise geoespacial. Esta é a grande capacidade disponibilizada aos técnicos e cientistas para que possam simular em 90

ambiente digital os modelos do mundo real sujeitos a condições perturbadoras, observando as suas consequências e podendo tomar medidas mitigadoras de desequilíbrios indesejados. As complexidades envolvidas na análise de sistemas espaço-temporais dividem a capacidade de análise dos SIG em ambiente bidimensional e em ambiente tridimensional. As funções de análise bidimensional, com particular utilidade para o conhecimento do mar, incluem a análise multicritério geoespacial, a álgebra geoespacial, as operações de determinação da densidade geoespacial, da proximidade, da distância, a visualização integrada de dados raster e vetoriais e os resultados de complexos modelos de processamento geoespacial. Em ambiente tridimensional destaca-se a visualização em perspetiva dos diversos fenómenos, em que para além das três dimensões (x, y, z) se modela a representação gráfica de um qualquer parâmetro ambiental (p.e. temperatura, salinidade). A partir dos modelos digitais de elevação podem ser geradas representações de variação geográfica, contornos ou isolinhas de fenómenos e serem calculados volumes. Todavia, a representação sólida de massas em ambiente tridimensional ainda tem um longo percurso a realizar. Já existem algumas soluções gráficas de aplicação específica, mas ainda não está consolidada uma solução generalista que sirva as diferentes áreas do conhecimento. A apresentação de resultados é muito relevante para que a generalidade dos decisores tenha uma perceção clara dos fenómenos, das simulações e dos potenciais desequilíbrios ambientais. Assim, os SIG têm beneficiado do desenvolvimento de diversos suportes que, para cada situação, se têm revelado como os mais adequados. Para além da tradicional visualização em ecrã ou impressão em papel destaca-se a possibilidade de fazer saída de resultados para mesas de modelação tridimensional, impressoras de papel de grandes dimensões, exportação de imagens e relatórios em diversos formatos, alimentação de serviços de dados e produtos SIG em linha, e impressão/escultura de modelos tridimensionais. A implementação das funcionalidades descritas tem evoluindo de forma significativa nas últimas três décadas. Ao contrário dos primeiros sistemas baseados em avançadas estações de trabalho, assistiu-se nos últimos 15 anos do século XX à utilização de SIG em computadores pessoais e, posteriormente, à possibilidade de utilização da tecnologia de redes para descentralizar parte dos seus processos. Este avanço na utilização da tecnologia de redes associado ao desenvolvimento de sistemas de gestão de bases de dados com componente geográfica, contribuiu para que todo um grupo de utilizadores trabalhasse sobre uma única imagem digital do mundo, garantindo a coerência técnica e científica entre todos. Este conceito rapidamente migrou para o ambiente da internet e extravasou a mera funcionalidade da distribuição de dados. Desenvolveram-se serviços de visualização de produtos de informação geográfica a partir de servidores de dados, disponibilizaram-se aos utilizadores em linha as mais simples funções de processamento e análise. De alguma forma esta evolução permitiu que a tecnologia deixasse de estar limitada ao conhecimento dos especialistas em SIG, e chegasse ao comum utilizador da internet. Hoje em dia, existem já fabricantes que disponibilizam SIG em linha, onde os utilizadores apenas precisam de indicar a tipologia dos dados 91

que pretendem usar, a simbologia de representação de objetos, as funções de processamento e análise a disponibilizar e as restrições de acesso que pretendem implementar. Todas estas ações e opções são realizadas sem necessitar de conhecimentos avançados em SIG e sem custos para o utilizador. Naturalmente, estas capacidades são relativamente limitadas face ao que os sistemas das estações de trabalho permitem fazer, mas o caminho está lançado.

Os SIG no conhecimento do mar Depois de relevada a importância do conhecimento do mar e as funcionalidades que os SIG disponibilizam para o seu estudo, identificam-se algumas aplicações de projetos realizados no âmbito das ciências marinhas que, de alguma forma, recorreram à utilização dos SIG em alguma fase dos seus processos. Naturalmente que o conhecimento adquirido é utilizado, na prática, por uma série de atividades em que, algumas delas utilizam os SIG de forma operacional para atingir os seus objetivos de uma forma eficiente e eficaz. Os principais produtos de divulgação do conhecimento do mar resultantes da utilização de SIG são mapas e atlas temáticos marinhos. Diversas organizações têm produzido e publicado mapas de distribuição de espécies, de caracterização sedimentar do fundo marinho, acompanhados por visões em perspetiva da sua representação sobreposta a modelos digitais de terreno. Esta divulgação tem particular relevância no ambiente em linha onde se tem massificado não só o acesso ao conhecimento da superfície da Terra mas também ao fundo marinho.

Figura 1 - Integração de batimetria com altimetria e imagem satélite1

A possibilidade de integração dos dados do fundo marinho com os da superfície terrestre tem sido utilizada na simulação de inundações decorrentes de eventuais tsu1

Fonte: http://walrus.wr.usgs.gov/about/images/sandwaves.jpg.

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namis. Desta forma identificam-se os locais mais vulneráveis a este tipo de eventos e desenham-se planos de evacuação e prevenção, para salvaguarda de pessoas e bens. A produção de cartografia náutica recorre, desde há vários anos, a sistemas de cartografia assistida por computador. No entanto, com o desenvolvimento dos sistemas sondadores multifeixe a monitorização do fundo ganhou uma nova dimensão, pelo que se passaram a realizar estudos sobre o fundo marinho com recursos à visualização e análise de modelos digitais de terreno em SIG. A riqueza da representação do fundo marinho como uma superfície tridimensional permitiu uma melhor interpretação da sua orografia e a exploração integrada de locais com características específicas no âmbito da biologia e geologia marinhas. Os SIG têm tido um papel muito relevante no apoio à investigação marinha enquanto plataforma base para a reutilização de dados científicos. As complexidades e os custos de aquisição de dados marinhos levaram ao desenvolvimento de centros de bases de dados oceanográficas mundiais e regionais. Atualmente estes centros utilizam as funcionalidades dos SIG para a divulgação, pesquisa, localização e reutilização de dados oceanográficos. Desta forma, o desenvolvimento do conhecimento vai-se fazendo por acrescento, reutilizando o que já existe e contribuindo com a aquisição de novos dados em locais não amostrados. Ainda no âmbito da gestão da informação científica, os SIG desempenham um papel fundamental na gestão de dados de deteção remota. Hoje em dia estão em órbita cerca de 4000 satélites, muitos dos quais observam a Terra em diversas gamas de frequência. Os resultados das suas observações são transmitidos para estações de processamento que os armazenam tendo em conta as suas características geoespaciais. Os principais produtos referem-se a imagens da banda da radiação visível (i.e. fotografias), da temperatura à superfície e da refletância dos materiais. A utilização de SIG na gestão destes dados mitiga as dificuldades inerentes à sua elevada frequência de aquisição, facilitando a pesquisa, pré-visualização e reutilização pelos investigadores.

Figura 2 - Temperatura da água à superfície2 2

Fonte: http://octopus.gma.org/surfing/images/sst_east.gif.

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A capacidade de análise integrada proporcionada pelos SIG contribuiu para que os produtos das diversas ciências marinhas fossem tratados de forma holística ao invés de segmentária. Desta forma, quebraram-se algumas barreiras conceptuais no processo de investigação e ganhou-se conhecimento acrescido na interpretação de causa-efeito de fenómenos e eventos. É hoje em dia comum divulgarem-se produtos de investigação marinha que integram dados batimétricos com a tipologia dos sedimentos do fundo, os habitats e corredores de migração de espécies, e as características físicas e químicas das massas de água oceânica.

Figura 3 - Mapa de localização de espécies marinhas migrantes3

A modelação integrada do fundo marinho com a superfície terrestre tem, igualmente, sido utilizada para a simulação dos efeitos do aquecimento global, permitindo identificar as zonas costeiras que serão mais afetadas pelos efeitos previstos de subida do nível médio das águas do mar.

Figura 4 - Simulação da subida do nível médio das águas do mar4

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Fonte: http://www.exploreoceans.org/com_Team/images/gray_whales_project.jpg. Fonte: http://www.gis.fhwa.dot.gov/documents/images/GIS_for_Climate_Change_fig4.jpg.

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Conclusões Os oceanos são um elemento de extrema relevância para a vida na Terra e para a manutenção de condições de sobrevivência humana. Para além deste fator vital, o mar é uma fonte de recursos e um meio sobre o qual se desenvolvem uma grande parte das atividades económicas dos países costeiros. A exploração sustentada dos recursos marinhos é fundamental para a manutenção dos atuais ecossistemas, que elevado benefício nos proporcionam. Por outro lado, a crescente necessidade de recursos naturais tende a criar desequilíbrios cujas consequências poderão ser significativas no curto prazo. A correta medida de exploração e uso dos oceanos depende do seu conhecimento. Este conhecimento permite modelar fenómenos e simular eventos, cujos resultados proporcionam a informação necessária para a tomada de decisões. As complexidades do sistema terra-mar-atmosfera implicam a utilização de ferramentas que permitam o seu estudo individualizado e integrado, segundo diversas perspetivas. Neste âmbito, os SIG, pela natureza das suas funcionalidades, têm-se revelado como ferramentas essênciais e adequadas em diversas fases do processo de geração de conhecimento marinho. Desde o solo e subsolo marinho, passando pela coluna de água e chegando à superfície, as diversas ciências marinhas têm beneficiado destas funcionalidades, desvanecendo fronteiras científicas e gerando visões holísticas dos sistemas espaço-temporais. O que agora advém fazer passa por aumentar as escalas de trabalho, integrando sistemas naturais diversos para que se consiga uma modelação global dos fenómenos, base de trabalho para a simulação alargada de eventos que se preveem afetar todo o globo.

Bibliografia Breman, Joe (2010). “Ocean Globe”. ESRI Press. Redlands, California. Longley, Paul (2001). “Geographic Information Systems and Science”. John Wiley & Sons, LTD. England. Obermeyer, Nancy e Pinto, Jeffrey (1994). “Managing Geographic Information Systems”. The Guilford Press. Nova York e Londres. Peng, Zong-Ren e Tsou, Ming-Hsiang (2003). “Internet GIS”. John Wiley & Sons, Inc. New Jersey. Valavanis, Vasilis (2002). “Geographic Information Systems in Oceanography and Fisheries”. Taylor & Francis. New York. Wright, Dawn (2002). “Undersea with GIS”. ESRI Press. Redlands, California. Wright, Dawn e Bartlett, Darius (2000). “Marine and Coastal Geographic Information Systems”. Taylor & Francis.

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9. O CLUSTER DO CONHECIMENTO DO MAR PORTUGUÊS Tiago Martins Mestrando em Estratégia no Instituto Superior de Ciências Sociais e Políticas da Universidade de Lisboa. Investigador do Projecto. Membro da Direcção do Centro de Estudos Estratégicos do Atlântico.

INTRODUÇÃO O “mar” tem vindo a afirmar-se na última década como um tema recorrente na arena política e também nos media nacionais mas poderemos falar de uma verdadeira reorientação estratégica de Portugal para o mar? E em caso afirmativo, teremos capacidade para assumir esse desígnio? Para responder a estas perguntas, devemos começar por olhar para as universidades, laboratórios e outros institutos e centros de investigação dedicados às Ciências do Mar em Portugal. É afinal neste tecido que reside a maior vantagem competitiva que um país pode ter no século XXI: o conhecimento. Assim, ao nível da investigação científica na área das Ciências do Mar são reconhecidos: • 2 Laboratórios de Estado (LE) - Instituto Português do Mar e da Atmosfera (IPMA) e Instituto Hidrográfico (IH); 1 Os Laboratórios de Estado são “pessoas colectivas públicas de natureza institucional criadas e mantidas com o propósito explícito de prosseguir objectivos da política científica e tecnológica adoptada pelo Governo, mediante a prossecução de actividades de investigação científica e desenvolvimento tecnológico e de outros tipos de actividades científicas e técnicas que as respectivas leis orgânicas prevejam, tais como actividades de prestação de serviços, apoio à indústria, peritagens, normalização, certificação, regulamentação e outras.” (DL 125/99, Art. 3º) 2 O estatuto de Laboratório Associado é atribuído pelo Ministério da Educação e Ciência a instituições ou associações de Unidades do sistema científico e tecnológico nacional, que tenham merecido uma classificação de Excelente (ou Muito Bom) em avaliação internacional e que assumam uma dimensão relevante e fortes compromissos de elevação da qualidade da ciência em Portugal. (DL 125/99, Art. 6º)

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• 2 Laboratórios Associados (LA) – o Centro de Estudos do Ambiente e do Mar (CESAM) da Universidade de Aveiro e o Centro de Investigação Marinha e Ambiental (CIMAR), que acopla o Centro de Ciências do Mar (CCMAR) da Universidade do Algarve e o Centro Interdisciplinar de Investigação Marinha e Ambiental (CIIMAR) da Universidade do Porto; • 5 Unidades de I&D (UI&D) - Centro de Ambiente e Tecnologias Marinhas (MARETEC) do Instituto Superior Técnico, Centro de Investigação Marinha e Ambiental (CIMA) da Universidade do Algarve, Centro de Oceanografia (CO) da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FCUL), Unidade de Investigação em Eco-Etologia (UIEE) do Instituto Superior de Psicologia Aplicada (ISPA) e Centro de Mar e Ambiente (IMAR-CMA) da Universidade de Coimbra. Existem também outros institutos que, embora não sejam avaliados pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) na área do mar, possuem unidades de investigação que desenvolvem uma atividade muito significativa neste domínio. Alguns exemplos proeminentes são: • o LARSyS, laboratório especializado em Robótica e Sistemas em Engenharia e Ciência e que tem como associados, entre outros, o Instituto de Sistemas e Robótica (ISR) do Instituto Superior Técnico (IST) e o Departamento de Oceanografia e Pescas (DOP) da Universidade dos Açores (UA); • o Laboratório de Sistemas e Tecnologia Subaquática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto; • o Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores do Porto (INESCTEC), com destaque para o Laboratório de Sistemas Autónomos do Instituto Superior de Engenharia do Porto; • o Centro de Engenharia e Tecnologia Naval (CENTEC) do IST, que desenvolve a sua actividade em tecnologias para exploração do mar; • o Centro de Investigação Naval da Marinha Portuguesa (CINAV), associado à Escola Naval; • A Agência Nacional para a Cultura Científica e Tecnológica (Ciência Viva), dinamizadora do projeto “Sea for Society – Um Mar para a Sociedade”; • o Instituto Dom Luiz da Universidade de Lisboa, especializado nas Ciências da Terra e do Espaço; • O Instituto de Estudos Políticos da Universidade Católica e a sua Linha de Investigação em Assuntos do Mar (LIAM), que publica periodicamente a revista electrónica Maria Scientia e que organiza anualmente, desde 2013, um Programa Avançado em Estudos do Mar;

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As Unidades de I&D são instituições de investigação públicas ou privadas, sem fins lucrativos, que se dedicam à investigação científica e desenvolvimento tecnológico. (https://www.fct.pt/apoios/unidades/unidadesid)

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• a Fundação para o Estudo e Desenvolvimento da Região de Aveiro (FEDRAVE), que tutela o Instituto Superior de Ciências da Informação e da Administração (ISCIA), integrando este por seu turno o Departamento de Tecnologias do Mar (DETMAR); • Ainda em Aveiro, a Cátedra CGD Estudos do Mar, lançada em 2013 e coordenada pelo investigador escocês Graham John Pierce, especialista em Biologia Marinha e Pescas e a Plataforma Tecnológica do Mar, ambas sediadas na Universidade de Aveiro, que participa também em dois programas de doutoramento Erasmus Mundus em Ciências Marinhas – o Mares e o Macoma. Ao nível do Ensino na área do mar a oferta resume-se a formação graduada ou pós-graduada, existindo cursos específicos nos seguintes domínios: Ciências do Mar; Meteorologia, Oceanografia e Geofísica; Ecologia Marinha e Recursos Marinhos; Biologia Marinha; Aquacultura e Pescas; Gestão das Atividades Marítimas e Portuárias; Engenharias Naval e Portuária; e Ciências Militares Navais (Escola Naval). De realçar ainda pela positiva o lançamento pela Universidade do Algarve da 1ª edição da Ocean Technology Summer School, agendada para o mês de Julho de 2014. De uma forma geral, a oferta de cursos é maior na área das Ciências Biológicas e Naturais e menor nas áreas das Engenharias e da Oceanografia aplicadas. Subsistem contudo alguns constrangimentos importantes ao nível da formação profissional. A formação em hidrografia, por exemplo, não é ainda considerada formação superior e a formação em engenharia oceanográfica e engenharia hidrográfica só é possível no estrangeiro (normalmente no Canadá ou nos EUA), o que ajuda a explicar a carência de recursos humanos nestas áreas. Outra dificuldade reside na pouca flexibilidade do sistema de ensino em Portugal uma vez que que a burocracia excessiva não favorece uma formação transversal e tampouco as equivalências entre instituições do ensino superior, obstaculizando um diálogo operacional entre as ciências, como seria recomendável para esta área, que requer um conhecimento multi e interdisciplinar. Neste sentido, seria vantajoso promover programas conjuntos entre universidades, ao nível dos mestrados e doutoramentos, por exemplo, cultivando uma investigação em rede de âmbito nacional mas também internacional. Não basta porém olhar para as universidades. Também nas empresas se concentra e desenvolve conhecimento relevante sobre e para o “mar português”. A ESRI Portugal (Sistemas de Informação Geográfica) e a Critical Software são dois bons exemplos, na área das Tecnologias da Informação e da Comunicação. Ambas são associadas do Fórum Empresarial da Economia do Mar (FEEM) que, juntamente com a Oceano XXI, têm prosseguido um trabalho importante de ponte entre as universidades e as empresas. Na área dos novos usos e recursos do mar merecem também destaque empresas como a Bioalvo, que explora a biblioteca de extratos de bactérias marinhas da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, e que têm potencial para a indústria 99

farmacêutica e para a cosmética; a Stemmaters, que desenvolve tecnologias de utilização de novos materiais de origem marinha para aplicação na área da saúde, designadamente na regeneração de tecidos e de órgãos; a Algaplus, que faz a colheita, produção e comercialização de macroalgas e produtos seus derivados ou ainda a Sparos, uma spin-off do CCMAR que se dedica à inovação no desenvolvimento de produtos, tecnologias e processos para a alimentação de peixes em aquacultura.4 Na área da robótica sobressaem a Marsensing, uma spin-off da Universidade do Algarve que desenvolve atividades centradas na acústica submarina; a Oceanscan, spin-off da Universidade do Porto que desenha, fabrica e opera veículos subaquáticos e sistemas; a Marine Robotics, spin-off do Instituto de Sistemas e Robótica do Instituto Superior Técnico (IST) especializada em AUVs (Autonomous Underwater Vehicles) e finalmente a Tekever, que desenvolve drones autónomos de duplo uso para ar, terra e mar.

O CLUSTER DO CONHECIMENTO DO MAR Identificados que estão os principais stakeholders da Ciência e Tecnologia do Mar em Portugal, importa perceber que tipo de ligação e interacção existe entre eles, isto é, se temos ou não um verdadeiro cluster. Começando por desconstruir o conceito de “cluster do conhecimento”, por conhecimento entende-se aqui a investigação, a inovação, o desenvolvimento, mas também a educação, a formação e a sensibilização. Por cluster entende-se “um conjunto de atores cuja atividade se organiza em torno de um conjunto de sectores com fortes relações e que pela interação dos seus membros gera um potencial de inovação que separadamente esses membros nunca poderiam ambicionar ter” (SaeR,2009). Perante esta definição, distinguem-se alguns ensaios de clusterização das Ciências do Mar em Portugal, designadamente: • O Instituto do Mar (IMAR), criado em 1991 e sediado em Coimbra, reúne como associadas a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, a Universidade dos Açores, a Universidade de Évora, a Universidade do Porto, a Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, o Instituto Superior Técnico e o Instituto Abel Salazar para as Ciências Biomédicas. O Instituto do Mar realiza estudos interdisciplinares em colaboração com cientistas das áreas da Física, Química, Biologia e várias áreas da Engenharia; • A Associação OceanoXXI autodenomina-se como o “cluster do conhecimento e da economia do mar” e é constituída por empresas, instituições de ensino superior, centros de I&D e entidades de administração local; 4

A Stemmaters adquire algas em França para efetuar testes porque não existe em Portugal nenhum fornecedor bem organizado que garanta as quantidades necessárias. A alga utilizada é a alga alface, bastante comum na nossa costa.

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• O Consórcio OCEANOS é constituído por 5LE, 1 LA, 4 universidades e 1 UI&D. Criado em 2010, visa promover a cooperação científica nacional e internacional nas áreas da oceanografia; • O Campus do Mar, um projecto lançado pela Câmara Municipal de Lisboa em 2013 e que preconiza a implantação de um Centro de Ciências do Mar que integre em rede várias universidades de Lisboa com diferentes backgrounds científicos, tais como a faculdade de Farmácia, a Faculdade de Direito ou o Instituto Superior Técnico, tendo em vista a afirmação da cidade como “Capital Europeia do Atlântico”. (COSTA,2013) • Por fim, o Campus Mar Portugal, que aparece na ENM 2013-2020 enquadrado na área programática “Educação, Ciência e Tecnologia”, não merecendo contudo uma descrição mais elaborada que permita descortinar o alcance do projecto. Sabe-se contudo que o objectivo é criar uma “rede académica alargada a nível nacional, mas também transatlântica e com a Galiza”. (RIBEIRO, 2014) Considero todavia que o cluster do conhecimento do mar está ainda por concretizar pois todas estas iniciativas têm o mérito insofismável de agregar diferentes actores, por vezes até oriundos de várias regiões do país e de diferentes áreas do saber mas depois as interações não se revestem do dinamismo e frequência desejáveis. Continua a urgir a criação de um sistema regulador da investigação nacional para o mar, talvez um instituto nacional de C&T que ficasse responsável por elaborar e monitorizar um Plano de Acção Nacional com a identificação das acções prioritárias e projectos estratégicos a desenvolver no sentido de aumentar o conhecimento e a capacidade tecnológica de Portugal para a exploração do potencial do seu mar profundo e para promover a afirmação internacional de Portugal na investigação do ambiente marinho e marítimo. Este Plano de Acção deve basearse nas necessidades reais da economia nacional mas deve também estar orientado para mercados externos competitivos. A jusante, é fundamental ter um sistema de integração de dados estruturado e orientado para clarificar e fazer chegar o contributo das instituições de I&D do mar aos decisores políticos e para promover a transferência de tecnologia para as empresas.5 A interligação de universidades e empresas numa cadeia de valor integrada é sem dúvida um ponto basilar e algo que julgo só poder ser atingido em virtude de um forte estímulo ao empreendedorismo nas universidades e centros de conhecimento científico. Neste aspecto, estou totalmente de acordo com as conclusões do relatório Bluegrowth for Portugal, liderado por Tiago Pitta e Cunha, onde se avança a ideia de criar “planos de incentivo ao empreendedorismo” que reúnam universidades e empresas em grandes incubadoras e aceleradoras de empresas. (CUNHA,2013) 5 De acordo com Barómetro da PwC para a Economia do Mar relativo a 2013, 72% dos gestores de topo e das personalidades ligadas a este sector considera que o conhecimento técnico e científico tem elevada margem de progressão, em Portugal, para potenciar o desenvolvimento da economia do mar.

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Tudo isto só será todavia consequente se acompanhado de investimentos em infraestruturas, laboratórios e equipamentos, investimentos esses que têm necessariamente de ser sustentados e com um horizonte de médio-longo prazo. É igualmente importante reforçar parcerias já existentes (como a da UA e do ISR Lisboa) e promover ao máximo novas colaborações e a transferência de conhecimentos, não só para aumentar assim as interacções mas também para evitar duplicação de esforços e de investimentos. Esta lógica de cluster será uma ferramenta indispensável à concretização dos objectivos estatuídos na Estratégia Nacional para o Mar 2013-2020 (ENM), ela que assume o Crescimento Azul como modelo de desenvolvimento do futuro, baseado no conhecimento e na inovação em todas as actividades e usos do mar.6

A CRUCIALIDADE ESTRATÉGICA DO CONHECIMENTO Em 1998, A comissão Mundial Independente para os Oceanos, liderada por Mário Ruivo, elaborava o relatório “O Oceano: Nosso Futuro”, onde se sublinhava já a importância do conhecimento científico sobre os processos funcionais dos oceanos para o processo de tomada de decisão. Volvidos 16 anos, a maior parte da superfície do planeta continua a estar coberta por água mas o mar continua a ser, ironicamente, a última fronteira inexplorada da terra, uma fronteira incógnita e distante por comparação com a superfície da Lua, por exemplo. Isto reflete-se também ao nível do investimento: há hoje mais recursos alocados à investigação da topografia de Marte que ao conhecimento das profundezas oceânicas do nosso planeta e a NASA, por exemplo, tem um financiamento anual cerca de três vezes superior ao da National Oceanic and Atmospheric Association ($5,447.7 mil milhões), a entidade responsável pelo programa de exploração dos EUA para o oceano. No quadro abaixo podemos ver que o Conhecimento do mar profundo, a nível mundial, resume-se a 0,0001%, o que é bem revelador da dimensão da nossa ignorância e do caminho por percorrer. DISTRIBUIÇÃO E CONHECIMENTO DOS PRINCIPAIS HABITATS DO OCEANO PROFUNDO HABITAT ÁREA (KM2) % FUNDO OCEÂNICO % INVESTIGADA Solo Marinho 326 000 000 100 0,0001 Planícies Abissais 244 360 000 75