As "zonas mortas" oceânicas carentes de oxigênio, onde peixes e animais não podem sobreviver, vêm se expandindo no oceano aberto e nas águas costeiras há várias décadas como resultado da atividade agrícola e industrial humana. Tentando prever a escala e a localização de futuras zonas mortas, os cientistas olharam para o passado em busca de pistas históricas.

A maior zona morta de oceano aberto de hoje , localizada no leste do Oceano Pacífico, surgiu há 8 milhões de anos como resultado do aumento do teor de nutrientes no oceano, uma equipe internacional de cientistas relata hoje no Proceedings of the National Academy of Sciences .

Embora as fontes de enriquecimento de nutrientes hoje possam ser diferentes, a mecânica que criou o que os cientistas chamam de "zonas deficientes em oxigênio" permanece a mesma, de acordo com o professor assistente de Ciências da Terra e Ambientais do Boston College Xingchen "Tony" Wang, principal autor do estudo. relatório. Uma melhor compreensão das zonas mortas oceânicas do passado pode ajudar os futuros esforços de conservação dos oceanos.

"Para proteger melhor os ecossistemas marinhos e gerenciar a pesca, é fundamental prever como uma 'zona morta' oceânica evoluirá no futuro", disse Wang.

Uma zona morta do oceano costeiro é causada principalmente pelo fluxo de excesso de nutrientes que os humanos usam em terra, como a aplicação de fertilizantes. No norte do Golfo do México, os nutrientes antropogênicos fornecidos pelo rio Mississippi anualmente produzem uma zona morta tão grande quanto o estado de Nova Jersey.

Essas zonas também ocorrem naturalmente no oceano aberto, com a maior encontrada no leste do Oceano Pacífico. "Ainda não está claro como essas zonas mortas mudarão à medida que o planeta se aquece. Então, estudamos a história da zona morta do Pacífico oriental para prever melhor seu comportamento futuro", disse Wang.

Os pesquisadores de universidades dos EUA, Canadá, Taiwan, Alemanha e Austrália decidiram determinar a evolução das zonas mortas do oceano aberto antes que a atividade humana começasse a impactar o oceano, disse Wang. Além disso, essas zonas mortas sempre existiram? Se sim, por quê?

A equipe examinou a composição química dos sedimentos oceânicos perto da maior "zona morta" do oceano de hoje, localizada no leste do Oceano Pacífico. A equipe obteve amostras de sedimentos – os “livros de história” da atividade oceânica – que remontam a 12 milhões de anos e analisou o nitrogênio contido em microfósseis , conhecidos como foraminíferos.

A equipe procurou nas zonas mortas por sinais de desnitrificação , que ocorre quando o teor de oxigênio é tão baixo que os micróbios usam nitrato para alimentar sua atividade biológica. O nitrogênio tem dois isótopos estáveis, nitrogênio-14 e nitrogênio-15, e os micróbios preferem consumir o isótopo mais leve do nitrogênio-14 durante a desnitrificação.

Quando as zonas de deficiência de oxigênio se expandem, as zonas de desnitrificação também se expandem, aumentando a proporção de nitrogênio-15 para nitrogênio-14 do nitrato restante, que é então registrado em organismos oceânicos como os foraminíferos através da ciclagem de nitrogênio nos ecossistemas marinhos , de acordo com o relatório. .

"Ao analisar a proporção de nitrogênio-15 para nitrogênio-14 de foraminíferos em sedimentos oceânicos, podemos reconstruir a história da extensão das zonas de deficiência de oxigênio", disse Wang.

Além disso, os pesquisadores analisaram o teor de fósforo e ferro dos mesmos sedimentos, que revelam o antigo teor de nutrientes no fundo do Oceano Pacífico, de acordo com o relatório.

"O conteúdo de nutrientes do oceano profundo é difícil de reconstruir e nosso registro é o primeiro desse tipo nos últimos 12 milhões de anos; suas tendências têm implicações importantes para o ciclo global de carbono e mudanças climáticas ", disse Woodward W. Fischer, co- autor do estudo e professor do Instituto de Tecnologia da Califórnia.

Os registros sedimentares mostraram à equipe que as maiores zonas mortas de oceano aberto se expandiram gradualmente nos últimos 8 milhões de anos, disse Wang, que se juntou ao projeto por colegas do Instituto Max Planck de Química, Universidade de Princeton, Universidade Nacional de Taiwan, Universidade de Toronto, Texas A&M University, University of Western Australia e Caltech.

"Além disso, a expansão dessas zonas mortas foi causada principalmente pelo enriquecimento de nutrientes", disse ele. “Esse mecanismo é semelhante à formação de zonas mortas nas águas costeiras de hoje, exceto que os humanos são responsáveis ??pelo atual enriquecimento de nutrientes”.

Essas descobertas podem ajudar a prever melhor o comportamento futuro das zonas mortas em oceano aberto , de acordo com o relatório. Por exemplo, as atividades humanas têm adicionado cada vez mais nitrogênio ao oceano. Eles podem apoiar a necessidade de melhorar os modelos climáticos e oceânicos para melhor avaliar o impacto do nitrogênio antropogênico nos processos de desoxigenação em mar aberto.

Os pesquisadores ficaram impressionados com dados que mostraram um teor de nutrientes muito menor no oceano antes de 8 milhões de anos atrás.

“O aumento de nutrientes desde 8 milhões de anos atrás provavelmente foi causado pelo aumento do intemperismo e erosão na terra, o que aumentaria a entrega de fósforo ao oceano”, disse Fischer.

“Além disso, os ecossistemas terrestres passaram por uma grande transição entre 8 e 6 milhões de anos atrás”, disse Wang. "Muitas florestas foram substituídas por pastagens menos densas, conhecidas como a expansão dos ecossistemas C4. Com mais pastagens, a erosão do solo pode ter aumentado durante esse período e teria desencadeado uma maior transferência de nutrientes orgânicos para o oceano."

Wang disse que um próximo passo provável nesta pesquisa seria determinar como o fluxo de nitrogênio no oceano a partir da atividade humana pode afetar o ciclo de nutrientes do oceano.

"As questões-chave estão em nossas zonas costeiras, onde o nitrogênio mais antropogênico entra no oceano", disse Wang. "Se a maior parte do nitrogênio antropogênico for removido nas regiões costeiras - essencialmente pela desnitrificação que ocorre nos sedimentos - isso pode diminuir o impacto em todo o oceano. Nosso grupo de pesquisa no BC está atualmente fazendo algum trabalho no norte do Golfo do México para melhor entender o destino do nitrogênio antropogênico no oceano ."