Mundo

Pesquisadores mergulham na biogeoquímica das zonas anóxicas do oceano
Sem oxigênio dissolvido para sustentar animais ou plantas, as zonas anóxicas do oceano são áreas onde apenas micróbios adequados ao meio ambiente podem viver.
Por Sonia Fernandez - 17/12/2020


A equipe de pesquisa coloca um dispositivo de coleta de partículas nas águas da costa de Manzanillo, no México. Crédito: Morgan Raven

Sem oxigênio dissolvido para sustentar animais ou plantas, as zonas anóxicas do oceano são áreas onde apenas micróbios adequados ao meio ambiente podem viver.

"Você não consegue peixes grandes", disse Morgan Raven, biogeoquímico da UC Santa Barbara. "Você nem consegue zooplâncton carismático." Mas embora os oceanos anóxicos possam parecer estranhos a organismos como nós, que respiram oxigênio, eles estão cheios de vida, disse ela.

Esses estranhos ecossistemas estão se expandindo, graças às mudanças climáticas - um desenvolvimento que é motivo de preocupação para a pesca e qualquer pessoa que dependa de oceanos ricos em oxigênio. Mas o que desperta o interesse de Raven é a mudança química dos oceanos - o maior reservatório de carbono da Terra - e como isso poderia mover o carbono da atmosfera para reservatórios de longo prazo, como rochas.

"O que acontece com nosso ciclo de carbono quando obtemos essas grandes áreas do oceano que são livres de oxigênio?" ela disse. Esta questão foi central para a pesquisa conduzida por Raven e seus colegas Rick Keil (Universidade de Washington) e Samuel Webb (Stanford Linear Accelerator Laboratory) em um artigo publicado na revista Science .

'Uma roda giratória'

Em oceanos ricos em oxigênio, o carbono é movido em grande parte por processos da teia alimentar que começam com o fitoplâncton fixador de dióxido de carbono que fotossintetiza na superfície da água.

"Na maioria das vezes, eles são comidos pelo zooplâncton", disse Raven. Mas se não forem comidos por animais maiores, eles vão para as profundezas, onde respiram dióxido de carbono e excretam carbono orgânico .

"É como uma roda giratória - CO 2 vai para o plâncton, vai para o CO 2 ", disse Raven.

Na ausência de zooplâncton e peixes, no entanto, uma parte maior do carbono orgânico que afunda pode sobreviver e ser depositado em profundidade, disse ela. Na verdade, os sedimentos sob essas zonas anóxicas geralmente têm mais depósitos de carbono orgânico do que suas contrapartes ricas em oxigênio. Mas, de acordo com os pesquisadores, nos falta uma "compreensão mecanicista completa" de como isso ocorre.

"Tem sido um pouco misterioso", disse Raven.

A equipe teve uma pista na forma de uma hipótese formada cerca de uma década atrás pelo geólogo Don Canfield e colegas da University of Southern Denmark.
 
"Eles colocaram a ideia de que talvez dentro dessas zonas, os micróbios ainda estão comendo carbono orgânico, mas respirando sulfato", disse Raven. Chamada de "ciclo críptico do enxofre", a ideia era um tanto difícil de aceitar, em grande parte porque os produtos dessa redução de sulfato microbiano (MSR) eram difíceis de detectar e porque outros compostos na área, como nitratos, eram energeticamente mais favoráveis ​​para metabolizar.

No entanto, de acordo com o estudo, "há evidências moleculares e geoquímicas emergentes que sugerem que a MSR pode ocorrer em (zonas com deficiência de oxigênio) apesar da abundância de nitrato dissolvido".

Os pesquisadores testaram se este processo enigmático pode estar escondido dentro de grandes (> 1 mm) partículas orgânicas de rápido afundamento , coletando partículas da zona de deficiência de oxigênio do Pacífico Norte Tropical Oriental, localizada aproximadamente na costa noroeste do México.

"É realmente apenas esse material polimérico e pegajoso", disse Raven sobre as agregações de fitoplâncton, matéria fecal, outros pequenos organismos e pedaços de areia e argila que se unem em uma matriz "fofa". A coleta dessas partículas é em si uma realização para os pesquisadores que vasculham os vastos oceanos em busca de partículas difusas relativamente pequenas.

"Meus colegas da Universidade de Washington tinham esse dispositivo de coleta que era realmente o que tornava possível fazer isso", disse ela. As partículas coletadas foram enviadas para o Stanford Synchotron Radiation Lightsource para análise.

Fitoplâncton em conserva

Os resultados da análise, como evidências da produção de enxofre orgânico dentro das amostras, demonstram o que Raven chama de "decapagem" do fitoplâncton morto, à medida que eles afundam na área anóxica.

“O fitoplâncton cresce na superfície do oceano, mas devido à gravidade, eles afundam”, disse ela. À medida que caem pela região anóxica, esses agregados orgânicos sofrem sulfurização, que tem o efeito de proteger o carbono em seu núcleo de enzimas ou outras substâncias que, de outra forma, os desgastariam.

"Mesmo quando chega ao sedimento, as bactérias não podem comer essas partículas orgânicas", observou Raven. E assim como os picles que conhecemos e amamos, o processo de preservação torna a partícula orgânica resistente às bactérias, disse ela, o que poderia explicar por que mais carbono orgânico é encontrado nos sedimentos abaixo das zonas anóxicas do oceano.

A sulfurização de partículas de carbono orgânico em zonas anóxicas do oceano, embora recentemente confirmada nos oceanos modernos, é na verdade um processo antigo, explicou Raven.

"É o mesmo processo que também pode produzir petróleo", disse ela, ressaltando que, onde se encontram os leitos de óleo, também está o enxofre. Este processo pode ter se espalhado durante o período Cretáceo (145,5 a 65,5 milhões de anos atrás), quando a Terra era consistentemente tropical e o oceano estava sujeito a eventos geológicos e de extinção em massa que resultaram no soterramento de grandes quantidades de carbono e águas anóxicas em todo o Atlântico.

"O que não sabíamos é se isso também acontecia nesses ambientes modernos menos extremos", disse Raven.

O que resta saber é como essas zonas crescentes de esgotamento de oxigênio irão interagir com as mudanças climáticas .

"Potencialmente, à medida que essas zonas se expandem, pode haver um feedback negativo - mais CO 2 na atmosfera aumenta as temperaturas, o que torna essas zonas maiores", disse Raven. "Essas zonas maiores retêm mais CO 2 e o colocam nos sedimentos e nas rochas." Esse feedback pode ajudar a Terra a equilibrar seu ciclo de carbono ao longo do tempo, disse ela, "mas precisamos saber como isso se conecta a tudo o mais."

 

.
.

Leia mais a seguir