As alterações climáticas podem fazer com que o fitoplâncton dos lagos se torne predatório, colocando mais CO₂ na atmosfera

Plâncton — organismos minúsculos que estão presentes em água salgada e doce — respondem por cerca de metade da fotossíntese no planeta. Mas o que os cientistas presumiram por muitos anos ser plâncton vegetal (fitoplâncton) pode, na verdade, ser predadores vorazes.

Nos lagos, o plâncton se alimenta de bactérias unicelulares que, por sua vez, são responsáveis ​​pela reciclagem de nutrientes que mantêm as teias alimentares dos lagos funcionando.

Sou um pesquisador que estuda fitoplâncton e zooplâncton (plâncton animal). No meu laboratório, focamos em fatores que influenciam a biodiversidade e o funcionamento das comunidades de plâncton, incluindo mudanças climáticas e poluentes em lagos.

Recentemente, temos explorado a alimentação bacteriana pelo fitoplâncton, pesquisando como e quando isso acontece e como várias condições ambientais podem afetar sua atividade.

Transformadores de energia

O fitoplâncton é composto principalmente de organismos unicelulares microscópicos chamados protozoários (ou protistas). Isso se refere à sua identificação inicial como animais primitivos (o sufixo –zoa tem a mesma raiz da palavra zoo) porque, embora sejam pequenos, eles geralmente são muito móveis. Muitos deles podem nadar, às vezes em grande velocidade, usando longos pelos em forma de chicote chamados flagelos.

O fitoplâncton foi inicialmente identificado como protozoários de vida livre, não parasitas, obtendo energia por meio da fotossíntese. Eles usam maquinário celular especializado chamado cloroplastos, que lhes permite converter energia luminosa em glicose usando água e dióxido de carbono, assim como as plantas terrestres.

O fitoplâncton libera oxigênio nesse processo e é uma razão importante pela qual a Terra tem uma atmosfera respirável.

Ao realizar a fotossíntese, o fitoplâncton em lagos e oceanos é uma parte importante da batalha contra as mudanças climáticas, pois essa chamada “produção primária” reduz o dióxido de carbono na atmosfera.

Para fazer fotossíntese, o fitoplâncton também precisa de nutrientes como nitrogênio e fósforo. Esses são os principais componentes dos fertilizantes usados ​​na agricultura e nos jardins, e são essenciais para o fitoplâncton. Esses nutrientes podem estar faltando em lagos, especialmente lagos mais puros.

Também pode haver falta de luz para fotossíntese para fitoplâncton vivendo mais profundamente em lagos. Em ambos os casos, parece que algumas espécies de fitoplâncton podem mudar para caçar outros organismos como fonte de alimento.

Plantas predadoras

Além de operar como plantas, muitas espécies de fitoplâncton podem ser predatórias — os ecologistas se referem a esses tipos de fitoplâncton como mixoplâncton.

Isso vem do nome mais longo de “fitoplâncton mixotrófico”, o que significa que eles consomem recursos de forma mista: neste caso, usando fotossíntese (fotoautotrofia) e consumindo bactérias (heterotrofia).

O mixoplâncton consome bactérias usando um processo chamado fagocitose. Eles modificam sua membrana celular para engolfar completamente a bactéria presa, encerrando-a dentro da célula.

Então esse pacote se solta dentro da célula, formando um saco que opera como um pequeno estômago, aumentando a acidez para digerir a bactéria. A presa representa um pacote carregado com nutrientes que o fitoplâncton pode não conseguir obter do ambiente do lago.

Uma proposição recente sugere que o mixoplâncton pode “cultivar” bactérias. Um dos compostos mais essenciais dos quais as bactérias dependem para seu crescimento é o carbono. Mas elas parecem preferir o carbono que é liberado em uma forma orgânica altamente dissolvida pelo fitoplâncton fotossintetizante.

Assim, enquanto faz fotossíntese, o mixoplâncton libera carbono que ajuda as bactérias próximas a crescerem melhor. Mas quando a atividade fotossintética é limitada (por luz ou nutrientes), esse mesmo fitoplâncton mixotrófico pode colher as bactérias cultivadas próximas para continuar crescendo.

Estratégias duplas

Ecologistas aquáticos suspeitam que a estratégia do mixoplâncton é mais favorecida quando a luz ou os nutrientes são limitados, mas pesquisas mostram que o mixoplâncton pode consumir presas em temperaturas mais altas.

Tem se mostrado difícil estudar qual estratégia um mixoplâncton está usando sob qualquer conjunto de condições ambientais na natureza. Os métodos existentes são difíceis de implementar e, como não há um gene claro associado ao consumo bacteriano, também não podemos identificar essa atividade com análises genômicas.

Uma abordagem que adotamos em meu laboratório foi identificar em quais lagos esperamos ver o mixoplâncton como mais dominante. Um de nossos estudos mostrou recentemente resultados contrários às expectativas do modelo, no entanto, com mais mixoplâncton em lagos com altos nutrientes.

Então, precisamos começar a medir qual estratégia está realmente sendo usada sob quais condições pelo mixoplâncton. Podemos usar experimentos de ingestão, adicionando bactérias que foram marcadas usando um corante fluorescente em comunidades isoladas de fitoplâncton. Essas bactérias podem ser seguidas em células de mixoplâncton e identificadas em instrumentos especializados.

Também podemos usar corantes fluorescentes que se ligam ao DNA bacteriano dentro das células do mixoplâncton. Com essas abordagens, estamos tentando entender melhor sob quais condições o mixoplâncton escolherá qual estratégia de alimentação.

Aceleração das alterações climáticas

Agora temos motivos para acreditar que temperaturas mais altas associadas à mudança climática favorecerão o mixoplâncton em detrimento do fitoplâncton puramente fotossintético. No geral, tal mudança inclinaria a balança para longe do fitoplâncton que reduz o CO₂ na nossa atmosfera, contribuindo potencialmente com mais CO₂ para a atmosfera.

Este é mais um ciclo de feedback potencial que pode resultar de mudanças massivas na biosfera da Terra — uma mudança que ajudaria a acelerar ainda mais as mudanças climáticas. O comportamento alimentar aparentemente inconsequente desses minúsculos micróbios em lagos e oceanos pode ter consequências globais.

Este artigo foi republicado do The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.