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Mudanças climáticas favorecem algas no Ártico

Atualizado: 20 de mar.

Por Larissa Franklin


Ilustração de Alexya Queiroz


Por que a biomassa de fitoplâncton continua crescendo no Ártico, se os mares estão ficando mais quentes?


Com águas tão vastas para serem exploradas, e opacas demais para serem vistas com câmeras, ainda temos muito a aprender sobre os mares e oceano. Uma coisa que sabemos, é que o oceano está repleto de vida flutuante e à deriva, principalmente microscópica.


A abundância de vida animal do oceano fornece há muito tempo alimento, aventura e uma vasta gama de possibilidades para aqueles que o estudam. Mas nada disso seria possível sem os organismos do fitoplâncton, que flutuam aos milhares em cada gota de água nos 200 metros superficiais do mar. Eles estão na base da teia alimentar do oceano e são caracterizados como algas unicelulares e outros organismos semelhantes a plantas.


Como as plantas terrestres, o fitoplâncton usa clorofila e outros pigmentos que coletam luz para realizar a fotossíntese. O crescimento do fitoplâncton depende da disponibilidade de luz solar, temperatura e níveis de nutrientes, enquanto todos estes dependem de um tênue equilíbrio que possibilita a vida e abundância desses microrganismos na coluna d’água.

imagem de satélite da região polar, mostrando o mar de barents com um azul profundo no centro. Algumas áreas estão cobertas de gelo e uma mancha azul clara parecendo um rio no meio do mar evidencia a floração de algas. porções do continente aparece nas bordas da imagem.

Bloom de Fitoplâncton no Mar de Barents - fitoplâncton em azul claro.

Fonte: NASA Earth Observatory - imagem de Joshua Stevens, usando os dados do MODIS do NASA EOSDIS/LANCE and GIBS/Worldview e dados de Lewis, K. M., van Dijken, G. L., & Arrigo, K. R. (2020).


A temperatura é um dos grandes parâmetros reguladores do plâncton e será o foco deste texto. Em geral, águas mais frias no oceano tendem a ter mais nutrientes que águas mais quentes. Por isso, o fitoplâncton acaba se concentrando nas faixas mais frias de água, buscando seu alimento. Bem no encontro dessas massas de águas de temperatura diferente há trocas de calor que permitem a sua mistura, porém, quanto mais quentes as águas superficiais se tornam, menos mistura há entre as águas superficiais e as águas mais profundas, ricas em nutrientes. Com menos mistura de águas, menos mistura de nutrientes e, à medida que os nutrientes se tornam escassos na superfície, onde o fitoplâncton cresce, a produtividade diminui.

Desenho esquemático evidenciando o sol no canto superior direito, molécuculas de CO2 na porção superior que corresponde à atmosfera. Uma linha ondulante demarca a interface água-ar e duas camadas evidenciam a ás águas superficiais (em azul claro) e mais profundas (em azul escuro). Setas apontam de baixo (onde há nutrientes) pra cima em direção ao fitoplâncton que ocorre na camada superficial.

Supressão da camada de mistura e diminuição da produtividade do fitoplâncton influenciada pela temperatura.

Imagem produzida por Larissa Franklin. Licença CC BY-SA 4.0.


Vou explicar: Nesta situação, com água “mais leve” (ou seja, menos densa) no topo e água “mais pesada” (mais densa) abaixo, há pouca mistura vertical e os nutrientes não podem se mover para a superfície. À medida que a água da superfície aquece, a estratificação torna-se ainda mais pronunciada, suprimindo ainda mais a mistura. Como resultado, a transferência de nutrientes das águas mais profundas para as águas superficiais diminui, assim como a produtividade do fitoplâncton. A temperatura do mar é, portanto, um parâmetro oceanográfico que influencia os processos de fotossíntese e metabolismo da biota marinha, interferindo diretamente no seu padrão de distribuição nos mares e oceano. A fertilidade das águas é determinada pelo seu teor de nutrientes, e biologicamente, a estrutura da comunidade planctônica desempenha um papel importante na determinação da riqueza biótica do ambiente marinho.


Mas se vemos uma tendência global de aumento das temperaturas do oceano, como no Ártico, uma região fria que está ficando mais quente, tem se elevado a produção de biomassa de fitoplâncton?

Figura A - As sub-regiões são delimitadas por linhas pretas usando a isóbata de 1000 m e categorizadas como prateleiras de entrada (verde), interior (laranja) ou saída (roxo). A isóbata de 200 m é mostrada em cinza. As correntes de entrada e saída são representadas como setas verdes e roxas, respectivamente.

Figura B - A taxa de variação na Clorofila-a (mg/m3 por ano) entre 1998 e 2018. As sub-regiões são delineadas por linhas cinzas. Pixels pretos indicam que não há dados.

Distribuição de Clorofila no Mar de Barents - Ártico

Fonte: NASA Earth Observatory - imagem de Joshua Stevens, usando os dados do MODIS do NASA EOSDIS/LANCE and GIBS/Worldview e dados de Lewis, K. M., van Dijken, G. L., & Arrigo, K. R. (2020).


Embora as florações ao redor do Ártico sejam comuns, uma nova pesquisa mostrou que a biomassa de fitoplâncton continua a aumentar no Oceano Ártico. Em um artigo recente publicado na Science, pesquisadores da Universidade de Stanford descobriram que a taxa de crescimento da biomassa de fitoplâncton no Oceano Ártico aumentou 57% em 20 anos, um salto sem precedentes na produtividade para uma bacia oceânica inteira. Um dos pesquisadores, Prof./Dr. Kevin Arrigo, fala em seu artigo sobre as mudanças na quantidade de Clorofila a – pigmento usado pelo fitoplâncton para aproveitar a luz solar para fazer alimentos – durante as últimas duas décadas em todo o Oceano Ártico. O autor assinala que nos últimos anos, o Oceano Atlântico tem despejado nas bacias polares águas mais quentes e com maior salinidade do que antes e pontua que, entre 1998 e 2008, o aumento da biomassa de fitoplâncton foi indicado como um resultado de extensões cada vez maiores de águas sem gelo e uma estação de crescimento mais longa - o que justifica não só o aquecimento dos mares, como reafirma que até no Ártico as águas estão ficando mais quentes.


As mudanças no sistema ártico também podem ser intensificadas graças aos mecanismos de retro-alimentação, como a quantidade de radiação solar que cada superfície reflete ou absorve, chamado de albedo. Por sua vez o mecanismo de retro-alimentação do albedo ocorre a partir do derretimento do gelo que se transforma em água no estado líquido, que se torna mais escuro e absorve mais radiação/calor ao invés de refleti-lo, como ocorre com o gelo - superfície branca - que reflete mais a radiação.


A culpa – ou crédito – deve ser pelo menos em parte para a perda de gelo marinho nos mares periféricos ao Oceano Ártico e o aumento do calor que esses mares periféricos estão enviando para o norte. Dito de outra forma, esses organismos estão metabolizando mais carbono no Ártico simplesmente porque estavam ganhando mais água aberta ao longo de estações de crescimento mais longas, graças às mudanças climáticas na cobertura de gelo. Agora, eles estão ficando mais concentrados, como uma sopa de algas espessa. Portanto, os efeitos das mudanças climáticas em níveis globais estão, por sua vez, diretamente ligados ao boom da biomassa de fitoplâncton no Mar de Barents, localizado no Ártico. Estas mudanças, que já incidem sobre os produtores primários, podem gerar desestabilizações cada vez maiores de toda cadeia alimentar.


Como consequência dessas grandes mudanças, várias alterações tem sido cada dia mais observadas/coletadas no ambiente Ártico, a exemplo da concentração de mais de 100 Km de fitoplâncton sob o gelo coletada em 2012 pela mesma equipe de Stanford, algo nunca visto anteriormente. Dentre outras mais comuns como a modificação da transparência e turbidez da água, a alteração na saturação e depleção de oxigênio é outra possível consequência. Durante o período de floração, ocorre nas camadas superficiais dos corpos d'água a saturação de oxigênio, devido a intensa produção fotossintética das algas. Uma vez que essas passam a morrer, ocorre a desintegração da massa de fitoplâncton, com um forte consumo de oxigênio, devido à ação de bactérias aeróbias, que utilizam o oxigênio livre da água na decomposição da matéria orgânica. A depleção - diminuição ou perda - acentuada do oxigênio dissolvido no meio reduz a densidade da fauna bentônica. Assim, o boom da biomassa de fitoplâncton no Mar de Barents pode estar anunciando, previamente, uma catástrofe de grande escala em termos ambientais para a região.

 

Referências ou sugestão de leitura:


Garthwaite, J. (2020) A ‘regime shift’ is happening in the Arctic Ocean, Stanford scientists say. Stanford News. Science, Vol 369, Issue 6500, p. 198-202. DOI: 10.1126/science.aay8380


Lewis, K. M. et al. (2020) Changes in phytoplankton concentration now drive increased Arctic Ocean primary production. Science, 369 (6500), 198–202.


Mesquita, J. L. (2021) Como a mudança climática pode afetar o fitoplâncton. Mar Sem Fim. Disponível em: https://marsemfim.com.br/como-a-mudanca-climatica-pode-afetar-o-fitoplancton

 

Sobre o/a autor/a:

Graduada em Relações Internacionais e Pós Graduada em Gestão Ambiental, atualmente, graduanda em Oceanologia pela UFSB.


Entre tantas jornadas, trabalhos, outras graduações e intercâmbios também já passou pela ESPM, COPPE UFRJ, Harvard University, Stand Upet, Instituto Baleia Jubarte e ICMBio Fernando de Noronha. Atualmente, trabalha com modelagem de dispersão de óleo para o Laboratório de Dinâmica Costeira e Experimentação Numérica (LADCEN) da UFSB em parceria com o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE).


Entre mergulhos e uma vida juntinha do mar, descobri mais que um hobby, uma profissão muito gratificante.


Instagram pessoal: @larissafranklin

E-mail: lafranklin23@gmail.com



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