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Uma nova pesquisa liderada por um cientista da Oregon State University começa a desvendar o papel que a poeira desempenha na nutrição dos ecossistemas oceânicos globais, ajudando a regular os níveis de dióxido de carbono atmosférico.
Os pesquisadores sabem há muito tempo que o fitoplâncton – organismos semelhantes a plantas que vivem na parte superior do oceano e são a base da cadeia alimentar marinha – dependem da poeira de fontes terrestres para obter nutrientes essenciais. Mas a extensão e magnitude do impacto da poeira – partículas de fontes como o solo que são levantadas pelo vento e impactam o clima da Terra – têm sido difíceis de estimar globalmente.
“Esta é realmente a primeira vez que foi mostrado, usando o registro observacional moderno e em escala global, que os nutrientes carregados pela poeira depositada no oceano estão criando uma resposta na biologia oceânica da superfície”, disse Toby Westberry, um oceanógrafo do estado de Oregon e principal autor do artigo recém-publicado na Science.
O oceano desempenha um papel importante no ciclo do carbono; o dióxido de carbono da atmosfera se dissolve nas águas superficiais, onde o fitoplâncton transforma o carbono em matéria orgânica por meio da fotossíntese. Parte da matéria orgânica recém-formada desce da superfície do oceano para o fundo do mar, onde fica trancada, um caminho conhecido como bomba biológica.
No novo artigo, Westberry e outros cientistas do estado de Oregon; Universidade de Maryland, Condado de Baltimore; e o Goddard Space Flight Center da NASA estima que a deposição de poeira suporta 4,5% da produção de exportação anual global, ou sumidouro, de carbono. A variação regional nessa contribuição pode ser muito maior, chegando a 20% a 40%, descobriram eles.
“Isso é importante porque é um caminho para tirar o carbono da atmosfera e levá-lo para o oceano profundo”, disse Westberry. “A bomba biológica é um dos principais controles do dióxido de carbono atmosférico, que é um fator dominante que impulsiona o aquecimento global e as mudanças climáticas”.
No oceano, os nutrientes vitais para o crescimento do fitoplâncton são amplamente fornecidos por meio do movimento físico desses nutrientes das águas profundas até a superfície, um processo conhecido como mistura ou ressurgência. Mas alguns nutrientes também são fornecidos pela poeira atmosférica.
Até o momento, a compreensão da resposta dos ecossistemas marinhos naturais às entradas atmosféricas tem sido limitada a eventos singularmente grandes, como incêndios florestais, erupções vulcânicas e tempestades extremas de poeira. Na verdade, pesquisas anteriores de Westberry e outros examinaram as respostas do ecossistema após a erupção de 2008 na Ilha Kasatochi, no sudoeste do Alasca.
No novo artigo, Westberry e Michael Behrenfeld, professor do Departamento de Botânica e Patologia Vegetal do Estado de Oregon, juntamente com cientistas da UMBC e da NASA, basearam-se em pesquisas anteriores para observar a resposta do fitoplâncton em todo o mundo.
Westberry e Behrenfeld concentraram seus esforços no uso de dados de satélite para examinar as mudanças na cor do oceano após a entrada de poeira. As imagens coloridas do oceano são coletadas em todo o oceano global todos os dias e relatam mudanças na abundância de fitoplâncton e sua saúde geral. Por exemplo, águas mais verdes geralmente correspondem a populações abundantes e saudáveis de fitoplâncton, enquanto águas mais azuis representam regiões onde o fitoplâncton é escasso e frequentemente subnutrido.
Os cientistas da UMBC e da NASA concentraram seus esforços na modelagem do transporte e deposição de poeira na superfície do oceano.
“Determinar quanta poeira é depositada no oceano é difícil, porque grande parte da deposição ocorre durante tempestades quando os satélites não podem ver a poeira. É por isso que nos voltamos para um modelo”, disse Lorraine Remer, da UMBC, professora pesquisadora do Goddard Earth Sciences. Centro de Tecnologia e Pesquisa II, consórcio liderado pela UMBC. A equipe da UMBC usou observações para confirmar um modelo global da NASA antes de incorporar seus resultados ao estudo.
Trabalhando juntos, a equipe de pesquisa descobriu que a resposta do fitoplâncton à deposição de poeira varia de acordo com a localização.
Em regiões oceânicas de baixa latitude, a assinatura da entrada de poeira é predominantemente vista como uma melhoria na saúde do fitoplâncton, mas não na abundância. Em contraste, o fitoplâncton em águas de latitudes mais altas geralmente mostra saúde melhorada e maior abundância quando a poeira é fornecida. Esse contraste reflete as diferentes relações entre o fitoplâncton e os animais que os comem.
Ambientes de latitudes mais baixas tendem a ser mais estáveis, levando a um equilíbrio estreito entre o crescimento do fitoplâncton e a predação. Assim, quando a poeira melhora a saúde do fitoplâncton, ou taxa de crescimento, esta nova produção é rapidamente consumida e quase imediatamente transferida para a cadeia alimentar.
Em latitudes mais altas, a ligação entre o fitoplâncton e seus predadores é mais fraca por causa das condições ambientais em constante mudança. Consequentemente, quando a poeira estimula o crescimento do fitoplâncton, os predadores ficam um passo atrás e as populações de fitoplâncton exibem saúde melhorada e maior abundância.
A equipe de pesquisa continua esta pesquisa, trazendo ferramentas de modelagem aprimoradas e preparando-se para dados de satélite mais avançados da próxima missão de satélite Plankton, Aerosol, Cloud, ocean Ecosystem (PACE) da NASA, alguns dos quais serão coletados pelo UMBC projetado e – instrumento HARP2 construído.
“A análise atual demonstra respostas biológicas oceânicas mensuráveis a uma enorme faixa dinâmica de insumos atmosféricos”, disse Westberry. “Prevemos que, à medida que o planeta continua a aquecer, esta ligação entre a atmosfera e os oceanos mudará.”
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