Num esforço para compreender melhor como o oceano armazena carbono, investigadores da Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara, e os seus colaboradores encontraram resultados que desafiam ideias de longa data sobre como o dióxido de carbono é “fixado” no mar escuro e profundo. Uma equipe liderada pela oceanógrafa microbiana da UCSB, Alison Santoro, relata que no Ciências naturais que o seu trabalho ajuda a colmatar uma lacuna de longa data entre as estimativas da disponibilidade de azoto e as medições da fixação de carbono inorgânico dissolvido (DIC) em águas profundas.
“O que estamos tentando entender melhor é a quantidade de carbono que está sendo fixada no oceano”, disse Santora. “Agora os números estão funcionando e isso é ótimo.”
Este projeto foi apoiado em parte pela National Science Foundation.
O oceano como sumidouro planetário de carbono
Quem faz os reparos? O oceano é o maior sumidouro de carbono da Terra, absorvendo cerca de um terço das emissões humanas de dióxido de carbono e ajudando a manter as temperaturas globais sob controlo. Como dependemos tanto desta capacidade natural de amortecimento, os cientistas estão a esforçar-se por desvendar os processos complexos que controlam a forma como o carbono entra, se move e é armazenado no mar.
“Queremos saber como o carbono se move nas profundezas do oceano, porque para que o oceano afete o clima, o carbono tem que ir da atmosfera para as profundezas do oceano”, disse Santoro.
A maior parte desta fixação inorgânica de carbono é realizada pela vida microscópica. Na superfície, o fitoplâncton, que é um organismo fotossintético unicelular, absorve dióxido de carbono inorgânico (incluindo dióxido de carbono dissolvido). Como autotróficos, eles produzem seus próprios alimentos da mesma forma que as plantas terrestres, usando dióxido de carbono e água para criar matéria orgânica (açúcares) e liberar oxigênio.
Velhas suposições sobre micróbios do fundo do oceano
Os cientistas geralmente acreditam que a maior parte da fixação de AQS ocorre na camada superficial iluminada pelo sol pelo fitoplâncton fotossintético, mas que uma quantidade significativa de fixação de AQS não fotossintética também ocorre em regiões mais profundas e escuras do oceano. Nessas águas sem sol, acredita-se que o processo seja dominado por arquéias autotróficas que oxidam a amônia (um composto que contém nitrogênio) para obter energia, em vez de usar a luz solar.
No entanto, quando os investigadores estudaram o orçamento energético destes micróbios fixadores de carbono e baseados em azoto, retirando uma amostra da coluna de água, rapidamente perceberam que a matemática não funcionava.
“Havia uma discrepância entre o que as pessoas medem quando embarcam em navios para medir a fixação de carbono e o que é considerado uma fonte de energia para os micróbios”, disse Santoro. “Basicamente não podíamos orçamentar organismos fixadores de carbono”. Os micróbios precisam de energia para fixar carbono, explicou ela, mas as profundezas do oceano não parecem ter energia derivada de azoto suficiente para suportar as elevadas taxas de fixação de carbono relatadas em toda a coluna de água.
Um mistério de dez anos do ciclo do carbono
Esta discrepância preocupou Santor e a autora principal do artigo, Barbara Bayer, durante quase uma década, enquanto procuravam colmatar uma lacuna fundamental na nossa compreensão do ciclo do carbono no oceano. Pesquisas anteriores testaram a ideia de que talvez as archaea na fixação de carbono sejam muito mais eficientes do que os cientistas pensavam, exigindo menos nitrogénio para fixar a mesma quantidade de carbono. O seu trabalho, no entanto, mostrou que esta explicação não se sustenta.
Para o novo estudo, os investigadores mudaram o foco e fizeram uma pergunta diferente: quanto é que estes oxidantes de amoníaco realmente contribuem para a fixação global do carbono inorgânico dissolvido no oceano escuro? Para responder a isso, a Bayer desenvolveu um experimento direcionado.
“Ela descobriu uma maneira de conter especificamente suas atividades nas profundezas do oceano”, explicou Santoro. Ao limitar a atividade destes oxidantes com um produto químico especializado, a equipe esperava uma queda dramática na fixação de carbono. Foi confirmado que o inibidor, fenilacetileno, não tem outros efeitos mensuráveis em outros processos comunitários.
Os seus resultados mostraram que, apesar da inibição destes oxidantes de amoníaco – principalmente archaea, que são abundantes no oceano escuro – a taxa de fixação de carbono nas áreas de estudo não caiu tanto quanto o esperado.
Novos suspeitos na fixação de carbono em águas profundas
Se as arquéias oxidantes de amônia não forem responsáveis pela fixação de carbono como se pensava anteriormente, outros micróbios devem estar envolvidos. O conjunto de prováveis participantes inclui agora tipos adicionais de micróbios na comunidade circundante, especialmente bactérias e algumas arqueas.
“Achamos que isso significa que os heterótrofos – microrganismos que se alimentam de carbono orgânico de micróbios em decomposição e outras formas de vida marinha – absorvem muito carbono inorgânico, além do carbono orgânico que normalmente consomem”, disse Santora, “o que significa que eles também são responsáveis pela fixação de algum dióxido de carbono.”
“E isso é muito interessante porque, embora saibamos que é uma possibilidade teórica, na verdade não tínhamos uma medida quantitativa de qual proporção de carbono nas profundezas do oceano estava sendo fixada por esses heterótrofos versus autotróficos. E agora temos.”
Repensando a teia alimentar dos oceanos profundos
As novas descobertas fazem mais do que esclarecer quem está fixando o carbono em profundidade. Eles também fornecem novos insights sobre como a rede alimentar dos oceanos profundos é estruturada e mantida.
“Existem aspectos fundamentais de como funciona a teia alimentar dos oceanos profundos que não entendemos”, disse Santora, “e vejo isso como descobrir como funciona a própria base da teia alimentar dos oceanos profundos”.
Mais mistérios das profundezas
O trabalho futuro nesta área para Santoro e seus colaboradores examinará os aspectos mais sutis da fixação de carbono nos oceanos, como a forma como o ciclo do nitrogênio e do carbono interage com outros ciclos elementares no oceano, incluindo ferro e cobre.
“Outra coisa que estamos tentando descobrir é que, uma vez que esses organismos fixam carbono em suas células, como ele se torna disponível para o resto da cadeia alimentar?” – ela notou. “Que tipos de compostos orgânicos eles podem vazar de suas células para alimentar o resto da cadeia alimentar?”
A pesquisa neste trabalho também foi conduzida por Nicola L. Paul, Justin B. Albers e Craig A. Carlson da UCSB; Katharina Kitzinger e Michael Wagner, da Universidade de Viena, e Mack A. Saito, do Woods Hall Oceanographic Institution.
