Na próxima vez que você respirar, lembre-se de que a maior parte desse oxigênio pode ser encontrada em algas microscópicas. A sua capacidade de produzir oxigénio através da fotossíntese é apoiada pelo pó de ferro que se deposita no oceano.
Um novo estudo da Universidade Rutgers, publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences, fornece uma imagem mais clara de como funciona este processo essencial e por que é importante para a vida na Terra.
Produtor de ferro e oxigênio oceânico
O fitoplâncton marinho são pequenas algas que ficam na base da cadeia alimentar do oceano. Esses organismos dependem do ferro, um micronutriente essencial, para crescer e funcionar. O ferro chega aos oceanos principalmente através da poeira transportada pelo ar proveniente de desertos e regiões áridas, bem como através da água derretida libertada pelos glaciares.
“A outra respiração que você respira é o oxigênio do oceano, liberado pelo fitoplâncton”, disse Paul G. Falkowski, presidente Bennett de Negócios e Recursos Naturais da Rutgers-New Brunswick e coautor do estudo. “Nossa pesquisa mostra que o ferro é um fator limitante na capacidade do fitoplâncton de produzir oxigênio em vastas áreas do oceano”.
Sem ferro suficiente, a fotossíntese fica mais lenta ou para completamente. Fotossíntese é o processo de conversão de energia luminosa em energia química enquanto libera oxigênio. Quando este processo é interrompido, o fitoplâncton cresce mais lentamente, capta menos luz solar e remove menos dióxido de carbono da atmosfera.
Mudanças climáticas e o impacto das ondas na vida marinha
De acordo com Falkowski, cada vez mais evidências indicam que as alterações climáticas estão a remodelar os padrões de circulação oceânica e a reduzir a quantidade de ferro fornecida aos oceanos. Embora os baixos níveis de ferro não impeçam as pessoas de respirar, disse ele, ainda podem ter consequências graves para os ecossistemas marinhos.
“O fitoplâncton é a principal fonte de alimento do krill, camarão microscópico que é a principal fonte de alimento para praticamente todos os animais do Oceano Antártico, incluindo pinguins, focas, morsas e baleias”, disse Falkowski. “Quando os níveis de ferro caírem e a quantidade de comida disponível para estes animais de nível superior diminuir, o resultado será menos destes animais majestosos”.
Os cientistas suspeitam há décadas que o ferro desempenha um papel importante na fotossíntese. No entanto, a maioria dos estudos anteriores baseou-se em experiências de laboratório, deixando grandes questões sobre como o processo se desenrola em mar aberto.
Estudando a fotossíntese em mar aberto
Para compreender melhor as condições do mundo real, o autor principal Heshani Pupulewatte, assistente de pesquisa graduado no Departamento de Química e Biologia Química, trabalhando no laboratório de Falkowski, passou 37 dias no mar em 2023 e 2024. Ele viajou a bordo de um navio de pesquisa britânico no Oceano Atlântico Sul e da África do Sul até a costa sul-africana. Zona de gelo de Weddell Gyre e vice-versa.
Durante a viagem, Pupulewat usou um fluorômetro personalizado construído por Max Gorbunov do Laboratório Falkowski no Cook Campus em New Brunswick. Esses instrumentos medem a fluorescência, que reflete a energia liberada pelo fitoplâncton quando a fotossíntese é interrompida. Ele adicionou nutrientes às amostras coletadas para ver se a fotossíntese poderia ser retomada.
“Queríamos saber o que realmente acontece no processo de transferência de energia em nível molecular do fitoplâncton em ambientes naturais”, disse ele.
Como a deficiência de ferro desperdiça energia
As medições mostram que quando o ferro é escasso, 25% das proteínas que captam a luz ficam “desacopladas” das estruturas que convertem essa energia em formas químicas utilizáveis. Esta desconexão afeta a eficiência com que o fitoplâncton pode usar a luz solar. Quando o ferro está novamente disponível, as algas são capazes de reconectar estes sistemas, melhorando a utilização de energia e apoiando o crescimento.
“Demonstramos os efeitos do estresse de ferro no fitoplâncton no oceano, mesmo sem trazer as amostras de volta ao laboratório para extração molecular usando medições de fluorescência realizadas no oceano”, disse ele. “Ao fazer isso, conseguimos mostrar que muito mais energia é desperdiçada como fluorescência quando o ferro é limitado.”
Uma compreensão mais profunda de como o ferro regula a fotossíntese em escala molecular poderia ajudar os pesquisadores a prever melhor as mudanças na produtividade dos oceanos e no ciclo global do carbono, acrescentou.
