Na próxima vez que você respirar, lembre-se de que grande parte desse oxigênio pode ser atribuída a algas oceânicas microscópicas. A sua capacidade de produzir oxigénio através da fotossíntese é apoiada pelo pó de ferro que se deposita no mar.
Uma nova pesquisa da Universidade Rutgers, publicada no Proceedings of the National Academy of Sciences, oferece uma imagem mais clara de como funciona este importante processo e por que é importante para a vida na Terra.
Produtores de ferro e oxigênio do oceano
O fitoplâncton marinho são pequenas algas que estão na base das teias alimentares dos oceanos. Esses organismos dependem do ferro, um oligoelemento vital, para crescer e funcionar. O ferro chega aos oceanos principalmente através da poeira transportada pelo ar dos desertos e regiões áridas, e através da água derretida libertada pelos glaciares.
“Cada respiração subsequente inclui oxigênio do oceano que é liberado do fitoplâncton”, disse Paul G. Falkowski, presidente da Cátedra Bennett L. Smith em Negócios e Recursos Naturais da Rutgers-New Brunswick e coautor do estudo. “Nossa pesquisa mostra que o ferro é um fator limitante na capacidade do fitoplâncton de produzir oxigênio em vastas regiões do oceano”.
Sem ferro suficiente, a fotossíntese fica mais lenta ou para completamente. Fotossíntese é o processo de conversão de energia luminosa em energia química com liberação de oxigênio. Quando este processo é inibido, o fitoplâncton cresce mais lentamente, capta menos luz solar e remove menos dióxido de carbono da atmosfera.
Mudanças climáticas e efeitos em cascata na vida marinha
De acordo com Falkowski, há cada vez mais provas de que as alterações climáticas estão a alterar os padrões de circulação oceânica e a reduzir a quantidade de ferro entregue ao mar. Embora níveis mais baixos de ferro não impeçam as pessoas de respirar, ele disse que isso poderia ter consequências graves para os ecossistemas marinhos.
“O fitoplâncton é a principal fonte de alimento do krill, um camarão microscópico que é a principal fonte de alimento no Oceano Antártico para praticamente todos os animais, incluindo pinguins, focas, morsas e baleias”, disse Falkowski. “Quando os níveis de ferro caem e a quantidade de comida disponível para estes animais de nível superior diminui, o resultado é que haverá menos destas criaturas majestosas”.
Os cientistas suspeitam há décadas que o ferro desempenha um papel fundamental na fotossíntese. No entanto, a maioria das pesquisas anteriores baseou-se em experiências de laboratório, deixando questões fundamentais sobre como este processo se desenrola em mar aberto.
Estudando a fotossíntese em mar aberto
Para compreender melhor as condições do mundo real, a autora principal Heshani Pupulevat, uma estudante de pós-graduação do Departamento de Química e Biologia Química que trabalha no laboratório de Falkowski, passou 37 dias no mar em 2023 e 2024. Ela viajou a bordo de um navio de pesquisa britânico através do Atlântico Sul e do Oceano Antártico, movendo-se da costa sul-africana até a borda do Círculo de Weddell. zona de gelo e vice-versa.
Durante a viagem, Pupulewatte usou fluorômetros especiais criados por Max Garbunov do laboratório de Falkowski no campus Cook em New Brunswick. Esses instrumentos mediram a fluorescência, que reflete a energia liberada pelo fitoplâncton quando a fotossíntese é interrompida. Ela também adicionou nutrientes às amostras coletadas para ver se a fotossíntese poderia ser restaurada.
“Queríamos saber o que realmente acontece com o processo de transferência de energia a nível molecular do fitoplâncton no ambiente natural”, disse ela.
Como uma deficiência de ferro, a energia é desperdiçada
As medições mostraram que na deficiência de ferro, até 25% das proteínas que captam luz ficam “desconectadas” das estruturas que convertem essa energia em formas químicas utilizáveis. Este desligamento reduz a eficiência do uso da luz solar pelo fitoplâncton. Quando o ferro fica novamente disponível, as algas são capazes de restaurar estes sistemas, melhorando a utilização de energia e sustentando o crescimento.
“Demonstramos os efeitos do ferro no fitoplâncton no oceano, mesmo sem levar as amostras ao laboratório para extração molecular, usando medições de fluorescência feitas no mar”, disse ela. “Desta forma, conseguimos mostrar que muito mais energia é gasta na fluorescência quando o ferro é limitado”.
Uma melhor compreensão de como o ferro controla a fotossíntese em escala molecular poderia ajudar os pesquisadores a prever melhor as mudanças na produtividade dos oceanos e no ciclo global do carbono, acrescentou ela.
