Num esforço para compreender melhor como o oceano armazena carbono, investigadores da UC Santa Barbara e os seus colaboradores descobriram descobertas que desafiam ideias de longa data sobre como o dióxido de carbono é “fixado” no oceano escuro e profundo. Liderada pela oceanógrafa microbiana da UCSB, Alison Santoro, a equipe relatou Natureza e Geografia Seu trabalho ajuda a preencher uma lacuna de longa data entre as medições da disponibilidade de nitrogênio e a fixação de carbono inorgânico dissolvido (DIC) em águas profundas.
“Estamos tentando gerenciar melhor a quantidade de carbono que está sendo fixada no oceano”, disse Santoro. “Os números funcionam agora, o que é ótimo.”
Este projeto foi apoiado em parte pela National Science Foundation.
Oceanos como sumidouros planetários de carbono
Quem está fazendo a correção? Os oceanos são o maior sumidouro de carbono do mundo, absorvendo cerca de um terço das emissões humanas de dióxido de carbono e ajudando a manter as temperaturas globais sob controlo. Como dependemos tanto desta capacidade de amortecimento natural, os cientistas estão ansiosos por desvendar os processos complexos que controlam a forma como o carbono entra, sai e é armazenado no oceano.
“Queremos saber como o carbono se move nas profundezas do oceano, porque para afectar o clima oceânico, o carbono tem de se acumular da atmosfera para as profundezas do oceano”, disse Santoro.
Grande parte desta fixação inorgânica de carbono é realizada pela vida microscópica. Na superfície, o fitoplâncton, que são organismos fotossintéticos unicelulares, absorve dióxido de carbono inorgânico (incluindo dióxido de carbono gasoso dissolvido). Como autotróficos, eles produzem seus próprios alimentos como as plantas terrestres, usando dióxido de carbono e água para produzir matéria orgânica (açúcares) e liberando oxigênio.
Velhas hipóteses sobre micróbios do fundo do mar
Os cientistas geralmente acreditam que a maior parte da fixação de DIC ocorre ao nível da superfície iluminada pelo sol devido ao fitoplâncton fotossintético, mas uma quantidade significativa de fixação não fotossintética de DIC também ocorre nas regiões mais profundas e escuras do oceano. Nessas águas sem sol, pensava-se que o processo era dominado por arquéias autotróficas que oxidam a amônia (um composto nitrogenado) para obter energia, em vez de usar a luz solar.
No entanto, quando os investigadores testaram o orçamento energético baseado em azoto destes micróbios fixadores de carbono com amostras de coluna de água, rapidamente perceberam que a matemática não funcionava.
“Quando as pessoas começaram a medir a fixação de carbono, havia uma diferença entre o que estavam medindo e qual era a fonte de energia dos micróbios”, disse Santoro. “Basicamente não conseguimos fazer com que o orçamento funcionasse para organismos fixadores de carbono.” Os micróbios precisam de energia para fixar carbono, explicou ele, mas as profundezas do oceano não parecem ter energia gerada por nitrogénio suficiente para suportar as elevadas taxas de fixação de carbono que estão a ser relatadas em toda a coluna de água.
Um mistério de uma década sobre o ciclo do carbono
Esta discrepância tem ocupado a atenção de Santoro e da principal autora do artigo, Barbara Baer, durante quase uma década, enquanto procuravam colmatar uma lacuna fundamental na nossa compreensão do ciclo do carbono no oceano. Pesquisas anteriores testaram a ideia de que talvez as arquéias fixadoras de carbono fossem mais eficientes do que os cientistas pensavam, exigindo menos nitrogênio para fixar a mesma quantidade de carbono. O seu trabalho, contudo, mostra que esta explicação não se sustenta.
Para o novo estudo, os investigadores mudaram o seu foco e fizeram uma pergunta diferente: Quanto é que estes oxidantes de amoníaco realmente contribuem para a fixação geral de carbono inorgânico dissolvido no oceano escuro? Para responder a isso, a Bayer projetou um experimento direcionado.
“Ele descobriu uma maneira de inibir especificamente a atividade deles no fundo do mar”, explicou Santoro. Ao limitar a atividade destes oxidantes com um produto químico especial, a equipe esperava ver uma queda acentuada na fixação de carbono. Foi confirmado que o inibidor, fenilacetileno, não tem outros efeitos mensuráveis em outros processos comunitários.
Os seus resultados indicam que mesmo depois de inibir estes oxidantes de amoníaco – principalmente archaea que são abundantes no oceano escuro – as taxas de fixação de carbono na área de estudo não diminuíram como esperado.
Um novo suspeito na fixação de carbono no fundo do mar
Se as archaea oxidantes de amoníaco não são responsáveis por tanta fixação de carbono como se acreditava, outros micróbios devem estar a intervir. O conjunto de potenciais contribuintes inclui agora tipos adicionais de micróbios da comunidade circundante, particularmente bactérias e algumas archaea.
“Achamos que isso significa que os heterótrofos – microrganismos que comem carbono orgânico de micróbios em decomposição e outras formas de vida marinha – estão absorvendo muito carbono inorgânico, além do carbono orgânico que normalmente absorvem”, disse Santoro, “o que significa que eles também são responsáveis pela fixação de parte do dióxido de carbono.
“E isso é realmente interessante porque, embora saibamos que esta é uma possibilidade teórica, não tivemos um número quantitativo de qual fração de carbono no oceano profundo está sendo fixada por esses heterótrofos versus autotróficos. E agora temos.”
Revisitando a teia alimentar do fundo do mar
As novas descobertas fazem mais do que esclarecer o que está fixando o carbono em profundidade. Eles fornecem novos insights sobre como as teias alimentares em águas profundas são formadas e sustentadas.
“Existem aspectos fundamentais de como funciona a teia alimentar nas profundezas do oceano que não entendemos”, disse Santoro, “e penso nisso como encontrar a base de como a teia alimentar funciona nas profundezas do oceano”.
Um mistério mais profundo
Mais trabalhos neste domínio para Santoro e seus colaboradores irão mergulhar em aspectos mais sutis da fixação de carbono no oceano, como o ciclo do nitrogênio e como o ciclo do carbono interage com outros ciclos elementares no oceano, incluindo ferro e cobre.
“A outra coisa que estamos tentando descobrir é que, uma vez que esses organismos fixam carbono em suas células, como ele se torna disponível para o resto da cadeia alimentar?” Ele observou “que tipos de compostos orgânicos podem ser liberados de suas células e que podem ser alimentados junto com o resto da cadeia alimentar?”
Este artigo foi pesquisado por Nicola L. na UCSB. Paul, Justin B. Albers e Craig A. Também dirigido por Carlson; Katharina Kitzinger e Michael Wagner da Universidade de Viena, bem como Mac A. Saito do Woods Hole Oceanographic Institution.
