Oceanografia no gelo

Por Katyanne M. Shoemaker

Traduzido por Carla Elliff

*este post foi publicado originalmente em inglês em 26 de agosto de 2021


Ilustração de Joana Ho


A primeira vez que vi gelo marinho, pensei que fosse uma miragem. Ao nos aproximarmos do gelo no navio de pesquisa alemão Polarstern, outros cientistas que já haviam feito pesquisa no Ártico começaram a apontar para o gelo marinho lá longe. Parecia uma nuvem baixa, pairando sobre o oceano. Porém, à medida que avançávamos, eu me dei conta que o primeiro pedaço de gelo à distância era como uma península, aflorando de um imenso reino de água congelada, e nós estávamos indo direto para lá. Nosso navio era um quebra-gelo com fundo duplo, que abriu seu caminho com facilidade através da zona de gelo marginal fina e dos pedaços quebrados de gelo. Depois de algumas horas de navegação, o gelo se tornou mais espesso e você conseguia sentir o navio se movendo um pouco mais lentamente, mas gelo de 1 metro de espessura ainda não era um desafio para esse navio.


No nosso segundo dia no gelo, chegamos a áreas ainda mais espessas, mas o navio persistiu, frequentemente precisando abrir uma distância para bater com tudo no gelo mais espesso (3 ou mais metros) múltiplas vezes para quebrá-lo. Por vezes o navio inteiro pendia para um lado e permanecia assim por vários minutos, transformando um corredor normal em uma encosta de morro a ser escalada. Apesar disso ser levemente irritante (possivelmente mais por causa do enjoo) e causar dificuldades para uma boa noite de sono, a vida no navio continuava normal nessas operações de pegar distância e bater com tudo no gelo. Afinal de contas, os laboratórios precisavam ser montados e ciência precisava ser feita!

Três fotografias de gelo marinho. A fotografia A mostra a paisagem marinha, com cerca de metade da foto tomada por um oceano cinza e sem ondas e a outra metade mostrando um céu azul claro coberto de nuvens brancas. A fotografia B mostra a vista a partir do navio de pesquisa, olhando de cima para a superfície do mar, que está coberta de gelo quebrado. A fotografia C é um close-up de uma plataforma espessa de gelo branco azulado quebrando

A) A plataforma de gelo apareceu como uma faixa branca reluzente no horizonte ao nos aproximarmos. B) Foi fácil o navio abrir caminho pela zona de gelo marginal, já que se tratava de gelo pouco compactado e era razoavelmente fino. C) À medida que o navio se movia mais ao norte pela plataforma de gelo, este foi se tornando mais espesso e duro de quebrar. Fotos de Katyanne Shoemaker, licença CC BY 4.0


E por que todo esse esforço? Por que estávamos tentando forçar nossa entrada nessa plataforma de gelo? Bom, tudo isso fazia parte da Expedição MOSAiC (Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate, ou Observatório flutuante Multidisciplinar para o Estudo do Clima Ártico em tradução livre) de um ano de duração. Detalhes da minha experiência até esta viagem já foram contadas aqui. O objetivo dessa expedição era estudar um bloco estável de gelo por um ano inteiro. Isso foi feito deixando que o navio ficasse congelado no gelo durante o outono, durante a época de congelamento, de modo a derivar junto à plataforma de gelo pelo pólo norte durante o inverno e primavera, eventualmente derretendo no verão em algum lugar (se tudo der certo) no Estreito de Fram. A circulação do oceano e correntes de vento são forças constantemente em ação sobre o gelo, empurrando grandes parcelas pelo Oceano Ártico. Em setembro de 2019, quando o Polarstern entrou no gelo, um time de oceanógrafos físicos, físicos de gelo marinho e modeladores selecionaram com muito cuidado um pedaço de gelo para chamar de lar, nosso floe.


Mapa do Círculo Ártico indicando em linhas coloridas cada pernada da viagem

Mapa do caminho derivado durante a expedição MOSAiC. O quebra-gelo alemão Polarstern derivou com o gelo Ártico por quase um ano inteiro, abandonando o flow em junho apenas para trocar os passageiros e receber novos estoques de suprimentos em Svalbard. Crédito da foto: Matthew Shuppe, licença CC BY 4.0


O “M” de MOSAiC quer dizer Multidisciplinar e essa expedição com certeza o era. Equipes de cientistas trabalhavam juntos para planejar locais de amostragem, perfurar o gelo de metros de espessura para lançar equipamentos e realizar amostragens intensas. Físicos de gelo marinho faziam caminhadas regulares ao longo de transectos no floe para medir a espessura do gelo, profundidade da neve e outras inúmeras variáveis. Balões gigantescos de hélio eram presas com um cabo no gelo e carregavam equipamento nas alturas, entre as nuvens, para medir condições atmosféricas. Água do mar e zooplâncton eram coletados pelo lado do navio usando guinchos para enviar equipamentos milhares de metros para baixo. Havia até um Veículo Operado Remotamente (Remotely Operated Vehicle, ROV) que era capaz de realizar medidas e coletar amostras (incluindo zooplâncton para minha pesquisa) diretamente do gelo marinho.


Duas fotografias de uma expedição científica no gelo Ártico. À esquerda, há três pesquisadores manejando um veículo operado remotamente (ROV). Eles estão usando macacões vermelhos e ao fundo há uma paisagem branca de gelo marinho. À direita, um dos pesquisadores coloca uma rede de zooplâncton na água, ajoelhando na estrutura construída para lançar o ROV

O ROV, chamado de Beast, sendo preparado para um mergulho abaixo do gelo marinho (esquerda). O ROV estava preso a um cabo laranja que carregava informação aos controladores localizados numa pequena tenda no gelo. Neste lançamento, o Beast puxou atrás dele uma rede de zooplâncton, que foi removida aqui pelo meu colega de laboratório (direita). Crédito da foto: Katyanne Shoemaker, licença CC BY 4.0


Ao longo de todo o frio (chegando a -35 °C) e escuro inverno, cientistas trabalharam neste floe de gelo coletando amostras do gelo, oceano e atmosfera. Para minha sorte, meu papel nesta expedição ocorreu durante o verão, quando o Ártico recebe luz solar por 24 horas seguidas e as temperaturas ficam próximas ao limite congelante (geralmente -2 – +2 °C). Nessas temperaturas relativamente amenas, o gelo pode derreter rapidamente na superfície ou abaixo dela. Quando gelo superficial derrete é possível ver lindas poças azuis de água doce (meltponds), que eventualmente derretem até chegarem na água do mar abaixo, onde se misturam. O gelo também derrete no lado de baixo à medida que a luz retorna e as temperaturas aumentam na primavera. Este derretimento de água traz consigo organismos microscópicos que estavam presos no gelo quando ele se formou, incluindo algas do gelo fotossintetizantes. Uma vez liberadas de volta para o oceano, essas algas do gelo podem aproveitar dos nutrientes e luz solar e causar uma floração de fitoplâncton.


Foto aérea de um navio de pesquisa cercado de gelo marinho no Pólo Norte. Na metade inferior da photo está o navio inteiro, água do mar (indicada por uma seta e texto), meltponds com água doce (também indicadas) e equipamento espalhado. O gelo branco e nuvens brancas se misturam no horizonte à distância

Vista de um helicóptero da plataforma de gelo e navio mostrando os vários tons de azul. As áreas azul claras no gelo são poças de água derretida. À medida que as poças se tornam mais profundas, elas podem derreter até chegar na água no mar abaixo do gelo. Crédito da foto: Katyanne Shoemaker, licença CC BY 4.0


Essa transição para um período de florações era exatamente o que eu estava interessada em capturar. Florações de fitoplâncton no oceano normalmente tem um efeito cascata, causando explosões de vida ao longo da cadeia alimentar. Meu projeto na Expedição MOSAiC tratou de observar do que o zooplâncton no Ártico se alimentava e eu estava particularmente interessada em ver se ele se alimentava das algas do gelo diretamente ou se esperavam até que estas eram liberadas para o oceano. O zooplâncton no Ártico ocorre em diferentes tamanhos, desde microplâncton unicelular até águas-vivas, pterópodes e krill que você pode segurar com as mãos. Meu interesse principal era nos copépodos, que são altamente abundantes no oceano mas fundamentais na teia trófica do Ártico.


A diversidade abundante debaixo do gelo! O conteúdo das redes de zooplâncton mostra várias espécies e estágios de vida de copépodes e outros organismos do zooplâncton. O copépode laranja grande na porção central inferior é o Paraeuchaeta, as formas ovais vermelhas que nadam rápido são ostracodes, e os organismos com longas antenas vermelhas são copépodes Calanus. Centenas de horas foram gastas no mar triando estes animais para experimentos, fotografias e preservação para análises laboratoriais. Crédito do vídeo: Katyanne Shoemaker, licença CC BY 4.0


Diferentes espécies de copépodes têm diferentes estratégias de vida. Alguns, como o azul e brilhante Metridia, estão ativos o ano inteiro e comem qualquer coisa disponível para eles, incluindo fito- e zooplâncton e partículas de matéria morta que estejam afundando. Outros aparentam ser exclusivamente carnívoros, como o grande Paraeuchaeta. O grupo mais abundante de copépodes que eu vi no Ártico foi de longe os copépodes Calanus, que tipicamente têm sido considerados herbívoros mas também se aproveitam de presas animais menores quando disponíveis. Os copépodes Calanus se esbaldam nas águas superficiais de verão repletas de fitoplâncton e criam estoques de gordura em um saco lipídico. Essa gordura ajuda os copépodes a sobreviver ao longo inverno em um estado parecido com uma hibernação, conhecido como diapausa. A gordura (ácidos graxos ômega-3, iguais ao de suplementos de óleo de peixe) também são super apetitosos para praticamente tudo que vive em volta dos copépodes e, por isso, eles tendem a estar no menu para muitas espécies de baleias no Ártico e para o bacalhau polar.

Três microfotografias de copépodes datadas como 16 de junho, 9 de julho e 26 de julho. Os copépodes são transparentes na imagem, de modo que seus tratos digestórios são visíveis. Um tom esverdeado começa em 9 de julho e aumenta em área de ocorrência e intensidade de cor

A temporada de derretimento de verão no Ártico traz consigo luz e alimento! Essas imagens mostram o desenvolvimento da cor verde no trato digestório dos copépodes Calanus, indicando uma mudança no tipo e abundância do seu alimento. O saco de óleo dentro desses animais também cresce à medida que os copépodes se alimentam para estocar energia para o inverno seguinte. Crédito da foto: Katyanne Shoemaker, licença CC BY 4.0


Já que ser capaz de se alimentar e estocar lipídios é tão importante para copépodes, suas vidas estão delicadamente ligadas aos ritmos sazonais de luz solar e derretimento de gelo. Algumas espécies de copépodes só começam a se reproduzir quando há abundância de alimento para garantir a sobrevivência de um maior número de sua prole. Outras espécies põem ovos antes do período de floração, na expectativa que haverá alimento suficiente quando seus bebês copépodes (chamados nauplii) atingirem a idade de se alimentar. O foco da minha pesquisa foi entender qual sua alimentação naquele momento, considerando o que estava disponível nas águas ao redor e o timing da sua atividade alimentar.


Este estudo dará uma base para outras pistas sobre alimentação atual na região central do Ártico. Não podemos prever no momento se ou como esses padrões sazonais podem ser perturbados com um ecossistema mais quente. O que sabemos é que as regiões polares estão sentindo as mudanças climáticas de maneira mais drástica que qualquer outro local na Terra. Como alterações na taxa e início da temporada de derretimento de gelo vai afetar padrões sazonais de organismos que dependem do gelo marinho? Apenas o tempo dirá qual o futuro do ecossistema do Ártico.


Para saber mais sobre como as mudanças climáticas estão afetando as regiões polares, acesse:

https://worldoceanreview.com/en/wor-6/climate-change-impacts-in-the-polar-regions/


Para mais informações sobre a Expedição MOSAiC, incluindo posts no blog da equipe ao longo de um ano no mar, visite: https://mosaic-expedition.org/


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