Como os recifes de coral prosperam em partes do oceano com baixo teor de nutrientes? Comendo suas companheiras algas

Os recifes de coral prosperam em partes dos oceanos do mundo que são pobres em nutrientes. Este mistério tem intrigado os cientistas durante séculos e ficou conhecido como o “paradoxo de Darwin dos recifes de coral”.

Nosso novo estudo acrescenta a peça que faltava no quebra-cabeça. Descobrimos que muitas espécies de corais cultivam e se alimentam de algas microscópicas que vivem dentro de suas células. Esta dieta vegetariana permite que os corais aproveitem um grande conjunto de nutrientes que antes eram considerados indisponíveis para eles.

Os corais rochosos são animais de corpo mole compostos por muitos pólipos individuais que vivem juntos como uma colônia. Eles secretam esqueletos calcários que formam a base dos recifes. Os pólipos de coral adquirem compostos nutritivos ricos em nitrogênio e fósforo ao capturar presas como o zooplâncton com seus tentáculos.

Muitos animais corais também dependem de uma simbiose – uma relação mutuamente benéfica – com as algas microscópicas que vivem dentro das suas células. Essas algas fotossintéticas produzem grandes quantidades de compostos ricos em carbono, como açúcares, e os transferem para o coral hospedeiro para gerar energia. Contudo, como a maioria dos produtos fotossintéticos são deficientes em azoto e fósforo, não conseguem sustentar o crescimento dos animais.

As nossas descobertas sugerem que, embora os animais de coral possam sobreviver a breves períodos de fome alimentando-se dos seus simbiontes, alguns recifes de coral podem enfrentar o risco de deficiência prolongada de nutrientes devido ao aquecimento global. Isto é preocupante. Os recifes de coral são importantes ecossistemas subaquáticos que fornecem um lar e local de alimentação para inúmeros organismos, sustentando cerca de 25% da biodiversidade oceânica do mundo.

Dieta vegetariana

As algas simbióticas que vivem nos corais são muito eficientes na absorção de nutrientes inorgânicos dissolvidos, como nitrato e fosfato, da água do mar circundante. Mesmo em áreas do oceano pobres em nutrientes, estes compostos estão presentes em quantidades consideráveis ​​como produtos de excreção de organismos, como as esponjas, que vivem nas proximidades. As correntes oceânicas também podem transportar esses nutrientes para os recifes.

O coral hospedeiro, por outro lado, não pode absorver ou utilizar nitrato e fosfato diretamente. Mas, através de uma série de experiências laboratoriais de longo prazo, demonstrámos que os corais realmente digerem parte da sua população simbionte para aceder ao azoto e ao fósforo que estas algas absorvem da água.

Para fornecer evidências de que os nutrientes acumulados pelo tecido coral em crescimento se originaram dos simbiontes, fornecemos aos corais uma forma química de nitrogênio que só pode ser absorvida da água pelos simbiontes, e não pelo coral hospedeiro.

Esse composto nutriente foi marcado por uma técnica chamada marcação isotópica, que utiliza átomos de nitrogênio mais pesados ​​que o normal. Esses isótopos “pesados” permitiram rastrear o movimento do nitrogênio entre os parceiros da simbiose por meio de métodos de detecção ultrassensíveis.

Com este método, pudemos demonstrar inequivocamente que os átomos de nitrogênio que sustentaram o crescimento do tecido coral foram derivados dos nutrientes inorgânicos dissolvidos que foram alimentados às suas algas simbiontes.

Nossos dados sugerem que a maioria das espécies de corais simbióticos podem complementar sua nutrição através de uma dieta vegetariana.

Do laboratório ao oceano

Juntamente com os nossos colegas, também analisámos corais que crescem em torno de ilhas remotas no Oceano Índico, alguns com aves marinhas e outros sem. Nossos resultados mostram que os corais também têm potencial para cultivar e se alimentar de suas algas simbiontes na natureza.

Os recifes em torno de algumas destas ilhas são abastecidos com quantidades substanciais de nutrientes provenientes do “guano” – os excrementos das aves marinhas que nidificam nas ilhas. Em algumas das outras ilhas, as colónias de aves marinhas foram dizimadas por ratos invasores. Os recifes que rodeiam estas ilhas recebem menos nutrientes.

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Medimos o crescimento de colónias de corais staghorn em torno de ilhas com e sem populações densas de aves marinhas e descobrimos que o crescimento foi duas vezes mais rápido em recifes que foram abastecidos com nutrientes de aves marinhas. Cerca de metade das moléculas de nitrogênio no tecido dos animais corais das ilhas com aves marinhas podem ser atribuídas à absorção pelas algas simbiontes.

O aquecimento global pode complicar as coisas

No futuro, alguns recifes de coral poderão enfrentar uma diminuição na disponibilidade de nutrientes devido ao aquecimento global. A investigação sugere que o aquecimento das águas superficiais tem menos probabilidade de receber nutrientes das camadas de água mais profundas. A produtividade reduzida da água poderia resultar em menos nutrientes para os seus simbiontes e, subsequentemente, menos alimentos para os animais corais.

Nosso estudo indica que alguns recifes de coral podem se tornar vulneráveis ​​à fome à medida que a temperatura do oceano aumenta. Quando transferimos os corais de águas com muitos nutrientes para águas com menos nutrientes, eles continuaram a comer as suas algas simbiontes. Este comportamento permitiu-lhes sustentar o seu crescimento durante algumas semanas, mesmo na ausência de alimentação.

Mas uma vez esgotada a sua população de algas simbióticas, o coral sofreu branqueamento (referindo-se à aparência branca dos corais com baixo número de simbiontes nos seus tecidos), parou de crescer – e em alguns casos acabou por morrer.

Nossas descobertas revelam que os corais não podem apenas adquirir nitrogênio e fósforo alimentando-se de presas, como fazem outros animais. Mas, ao comerem partes do seu stock simbionte, também podem aproveitar de forma eficiente o reservatório de azoto e fósforo inorgânicos dissolvidos que, de outra forma, só seriam acessíveis às plantas.

Através deste processo, os corais simbióticos ganham vantagem sobre outros animais em ambientes pobres em nutrientes, explicando o seu papel proeminente na formação de recifes em águas pobres em nutrientes.

No entanto, o esgotamento cada vez mais grave de nutrientes irá acrescentar uma ameaça adicional a alguns recifes de coral que já sofrem de branqueamento causado pelo stress térmico.