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Resiliência dos recifes de coral
Com os recifes de coral ameaçados pelas mudanças climáticas, a bióloga marinha Katie Barott está examinando as estratégias que podem permitir que os corais se recuperem das temperaturas mais quentes e dos oceanos acidificantes.
Por Katherine Unger Baillie - 11/01/2020



Eventos de branqueamento de corais em massa, que ocorrem quando as altas temperaturas do oceano fazem com que os corais expulsem as algas que habitam dentro deles, são um fenômeno relativamente recente. O primeiro evento generalizado de branqueamento ocorreu em 1983, um ano antes do nascimento da bióloga marinha da Penn, Katie Barott . 

O próximo aconteceu cerca de 15 anos depois. E os intervalos entre eles continuam diminuindo. Em 2014, um evento de branqueamento no Havaí foi tão extremo que afetou os corais no segundo verão. 

“Eles estão aumentando em freqüência, cada vez mais perto”, diz Barott, um professor assistente na Escola de Artes e Ciências ' Departamento de Biologia . "E a temperatura do oceano está ficando cada vez mais quente, então a gravidade está aumentando também".

No entanto, por mais dramático que o fenômeno pareça - e pareça - o branqueamento de corais nem sempre equivale à morte dos corais. As algas podem retornar aos corais quando as temperaturas do oceano esfriarem, e os cientistas observaram que os corais brancos anteriormente recuperavam sua cor nas estações seguintes.

Em um projeto de pesquisa multifacetado financiado por uma doação da National Science Foundation (NSF), Barott e membros de seu laboratório estão estudando os mecanismos pelos quais os corais suportam os efeitos das mudanças climáticas, que incluem não apenas as temperaturas mais quentes que desencadeiam o clareamento, mas também acidificação das águas oceânicas, uma fluência lenta, com conseqüências sutis, porém significativas.

O trabalho de Barott, baseado na baía de Kaneohe em Oahu, Havaí, concentra-se em duas das espécies de coral dominantes da baía: coral de arroz ( Montipora capitata ) e coral de dedo ( Porites compressa ). Barott começou a trabalhar lá durante uma bolsa de pós-doutorado no Instituto de Biologia Marinha do Havaí , conduzindo estudos nos quais o novo trabalho se baseia.

Ameaças climáticas

Corais são animais invertebrados que vivem em grandes colônias, formando juntos esqueletos intrincados de formas variadas. Para obter alimentos, eles se apóiam fortemente em uma relação simbiótica com as algas, que se estabelecem no tecido dos corais e produzem alimento e energia para o coral através da fotossíntese. Uma mudança de temperatura ou pH pode atrapalhar essa parceria, desencadeando a expulsão das algas.

"Isso deixa o coral essencialmente faminto", diz Barott. 


Desde seus dias de pós-doutorado, Barott trabalha com colegas no Havaí para monitorar manchas de coral. Após o evento de clareamento de 2014-15, os pesquisadores ficaram surpresos e animados ao descobrir que certas manchas de corais não sucumbiam ao clareamento, mesmo aquelas localizadas diretamente ao lado dos corais brancos. E muitos dos que alvejaram se recuperaram em cerca de um mês após o início do arrefecimento das temperaturas do outono. 

No momento em que Barott estava escrevendo seu pedido de concessão da NSF, ela planejava comparar as diferenças entre os corais branqueados e os não branqueados. No entanto, assim que a concessão começou em julho, outro evento de branqueamento estava ocorrendo no Havaí.

“Isso nos deu a oportunidade inesperada de voltar às mesmas colônias para ver se as que branquearam da última vez foram as mesmas que branquearam novamente no outono passado”, diz ela. “E mais ou menos vimos os mesmos padrões: os que descoraram da última vez descoloriram novamente desta vez e vice-versa. Isso nos dá evidências convincentes de que há algo específico nesses indivíduos resilientes que os faz resistir ao clareamento, mesmo em temperaturas muito quentes. ” 

Mecanismos de resiliência

Enquanto as altas temperaturas desencadeiam o clareamento, a acidez também desempenha um papel fundamental na vitalidade do coral. O pH mais baixo da água do mar impede a capacidade dos corais de construir seus esqueletos de carbonita de cálcio, resultando em estruturas mais frágeis e frágeis.

Em trabalhos anteriores, Barott havia descoberto que os corais possuem um "sensor" de pH que pode responder a mudanças em seu ambiente. E, de fato, a acidez da água do mar pode variar bastante no decorrer de um dia, uma estação ou um ano, oscilando até 0,75 unidades de pH por dia. Talvez, supõe Barott, os corais possuam “ferramentas” moleculares que eles usam para suportar essas flutuações diárias que eles também poderiam empregar para lidar com a acidificação gradual do oceano que está ocorrendo à medida que a concentração de CO2 na água do mar aumenta.

“Talvez existam alguns recifes que sejam mais resistentes à acidificação do oceano porque estão acostumados a ver essas grandes oscilações diárias e estão meio preparados para lidar com esse desafio”, diz ela.

Ela também está curiosa sobre como o clareamento afeta a capacidade dos corais de tolerar mudanças de pH de maneira mais geral. Usando ferramentas moleculares, ela e seus alunos estão investigando as alterações epigenéticas que afetam a maneira como os genes são "lidos" e traduzidos em proteínas funcionais nos organismos. Tais mudanças podem ocorrer muito mais rapidamente do que o coral, uma espécie de vida longa, pode evoluir para lidar com um ambiente em mudança.

Em uma variedade de projetos, os cientistas estão examinando as diferenças entre espécies de corais, entre espécies de simbiontes de algas e entre populações localizadas em diferentes locais da lagoa Kaneohe.

Os primeiros resultados sugerem diferenças entre o arroz e o coral de dedo em suas estratégias para gerenciar o clareamento. 

"Realmente se resiste ao branqueamento, mas se sucumbir, será muito pior do que aquele que branqueia mais facilmente", diz Barott. "Esse parece ser mais suscetível a perder seus simbiontes, mas se o fizer, ele se recupera rapidamente e tem uma mortalidade geral mais baixa".

Planejando o futuro

O grupo de Barott está colaborando com outras pessoas no Havaí para ver se os corais mais fortes podem ser propagados para reconstruir comunidades de recifes danificadas.

"Estamos no estágio de prova de princípio", diz ela, "onde estamos tentando descobrir se algumas dessas diferenças são herdáveis".

Enquanto parte desse trabalho está sendo concluído no Havaí, tanques cuidadosamente cuidados no porão dos Laboratórios de Biologia de Leidy permitem que Barott e seus alunos concluam experimentos na Coréia, na Filadélfia. Usando os corais enviados do campo e as anêmonas do mar, um substituto útil para os corais devido à facilidade de cuidados e à rápida reprodução, o laboratório acompanha os impactos do estresse de temperatura e pH nos sistemas de energia, genética e até no microbioma de corais, as bactérias com as quais os corais e as algas coabitam.

"A superfície do coral é análoga à mucosa dos pulmões ou intestinos", diz Barott. “Está coberto de cílios, possui uma camada de muco por cima e há toneladas e toneladas de bactérias que vivem nessa camada de muco. Achamos que essas bactérias estão desempenhando um papel na saúde do coral, mas não sabemos se está desempenhando algum papel na sensibilidade à temperatura, então é algo que veremos. ”

Com essa abordagem de "todo o organismo", o objetivo de Barott é injetar algum otimismo e rigor científico no que é uma perspectiva bastante sombria para os corais em todo o mundo. De maneira encorajadora, ela observa, o evento de branqueamento deste ano no Havaí foi muito menos grave do que o previsto, e os corais que haviam branqueado em 2014 foram menos fortemente afetados pelo evento deste ano.

“Esses recifes estão enfrentando muitos impactos, não apenas do clima, mas também do desenvolvimento local, sedimentação, poluição de nutrientes”, diz ela. "Nossa esperança é prever como os corais responderão a esses desafios e talvez um dia usem nossas descobertas para ajudá-los a reconstruir recifes resilientes".

Katie Barott é professora assistente no Departamento de Biologia da Escola de Artes e Ciências da Universidade da Pensilvânia. 

Grande parte do trabalho descrito acima é financiado pela National Science Foundation (Grant 1923743).

 

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