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Ao dirigir em meio a uma tempestade, a tração é fundamental. Se seus pneus não tiverem banda de rodagem suficiente, seu veículo escorregará e deslizará e você não terá a aderência necessária para manobrar com segurança. Quando chuvas torrenciais atingem ecossistemas de águas rasas próximas à costa, os ouriços-do-mar passam por um desafio semelhante. A precipitação intensa pode alterar a concentração de sal nas águas oceânicas, causando níveis de salinidade mais baixos. Mesmo uma ligeira mudança na salinidade pode afetar a capacidade dos ouriços-do-mar de prender com segurança seus pés tubulares ao ambiente – como pneus agarrando a estrada. Isso se torna uma questão de vida ou morte para as pequenas criaturas espinhosas, pois elas dependem de suas estruturas adesivas para se mover na área rochosa atingida pelas ondas perto da costa.
Biólogos da Universidade de Syracuse foram coautores de um estudo explorando como as habilidades adesivas do ouriço-do-mar são afetadas por diferentes níveis de salinidade da água.
A sobrevivência dos ouriços-do-mar é vital para manter o equilíbrio nos ecossistemas marinhos. Os ouriços-do-mar são responsáveis por pastar cerca de 45% das algas nos recifes de coral. Sem os ouriços-do-mar, os recifes de coral podem ficar cobertos de macroalgas, o que pode limitar o crescimento dos corais. Com a importância dos recifes de coral para proteção costeira e preservação da biodiversidade, é fundamental salvaguardar a população de ouriços-do-mar.
Como a mudança climática global causa extremos climáticos que variam de ondas de calor e secas a fortes chuvas e inundações, as grandes quantidades de água doce despejadas nos ecossistemas costeiros estão alterando os habitats. Uma equipe de biólogos, liderada por Austin Garner, professor assistente do Departamento de Biologia da Faculdade de Artes e Ciências, estudou os impactos da baixa salinidade e como ela altera a capacidade dos ouriços-do-mar de se agarrar e se mover dentro de seu habitat. Garner, que é membro do BioInspired Institute da Syracuse University, estuda como os animais se ligam a superfícies em ambientes variáveis, tanto da perspectiva da vida quanto das ciências físicas.
O estudo da equipe, publicado recentemente no Jornal de Biologia Experimentalprocurou entender como as populações de ouriços-do-mar serão afetadas por futuros eventos climáticos extremos.
“Enquanto muitos animais marinhos podem regular a quantidade de água e sais em seus corpos, os ouriços-do-mar não são tão eficazes nisso”, diz Garner. “Como resultado, eles tendem a ser restritos a uma faixa estreita de níveis de salinidade. A precipitação torrencial pode fazer com que grandes quantidades de água doce sejam despejadas no oceano ao longo da costa, causando reduções rápidas na concentração de sal na água do mar.”
A pesquisa do grupo foi conduzida nos Laboratórios Friday Harbor (FHL) da Universidade de Washington. O principal autor do estudo, Andrew Moura, que é aluno de pós-graduação no laboratório de Garner em Syracuse, viajou para a FHL junto com Garner e pesquisadores da Villanova University para realizar experimentos com ouriços-do-mar verdes vivos. Eles trabalharam ao lado da ex-bolsista de pós-doutorado da FHL Carla Narvaez, que agora é professora assistente de biologia no Rhode Island College, e dos professores da Villanova University Alyssa Stark e Michael Russell.
No FHL, os pesquisadores separaram os ouriços-do-mar em 10 grupos com base nos diferentes níveis de salinidade dentro de cada tanque, de normal a muito baixo teor de sal. Entre cada grupo, eles testaram métricas, incluindo resposta de endireitamento (a capacidade dos ouriços-do-mar de se virarem), locomoção (velocidade de um ponto a outro) e adesão (força na qual seus pés tubulares se separam de uma superfície). No laboratório de Garner em Syracuse, ele e Moura concluíram a análise de dados para comparar cada métrica.
A equipe descobriu que a resposta de endireitamento, movimento e capacidade adesiva do ouriço-do-mar foram afetados negativamente por condições de baixa salinidade. Curiosamente, porém, a capacidade adesiva do ouriço-do-mar não foi severamente afetada até níveis de salinidade muito baixos, indicando que os ouriços-do-mar podem permanecer presos em condições ambientais desafiadoras próximas à costa, embora atividades que exijam maior coordenação dos pés do tubo (endireitamento e movimento) possam não seja possível.
“Quando vemos essa diminuição no desempenho sob salinidade muito baixa, podemos começar a ver mudanças em onde os ouriços-do-mar podem estar vivendo como consequência de sua incapacidade de permanecer presos em certas áreas que apresentam baixa salinidade”, explica Moura. “Isso pode mudar a quantidade de pastagem de ouriços-do-mar que está acontecendo e pode ter efeitos profundos no ecossistema”.
Seu trabalho fornece dados críticos que aumentam a capacidade dos pesquisadores de prever como animais importantes, como os ouriços-do-mar, se sairão em um mundo em mudança. Os princípios de adesão que Garner e sua equipe estão explorando também podem ser úteis para materiais adesivos projetados por humanos – trabalho que se alinha com a missão do Instituto BioInspired da Universidade de Syracuse de enfrentar desafios globais por meio de pesquisas inovadoras.
“Se pudermos aprender os princípios fundamentais e os mecanismos moleculares que permitem que os ouriços do mar segreguem um adesivo permanente e o usem para fixação temporária, poderíamos aproveitar esse poder para os desafios de design ou nossos adesivos hoje”, diz Garner. “Imagine ser capaz de ter um adesivo que de outra forma é permanente, mas então você adiciona outro componente, e ele o quebra e você pode colá-lo novamente em outro lugar. É um exemplo perfeito de como a biologia pode ser usada para aprimorar os produtos do dia a dia em volta de nós.”
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