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Desde 1934, a proporção de Redfield – a proporção recorrente de 106:16:1 de carbono para nitrogênio e fósforo (C:N:P) no fitoplâncton e os caminhos pelos quais esses elementos circulam por todas as partes da Terra – tem foi um dos pilares da oceanografia. Embora existam diferenças nas proporções C:N:P e tenham sido observadas nos biomas oceânicos, até o momento não existe uma maneira estabelecida de quantificar ou prever essa variação. No entanto, um novo estudo de um professor da Universidade de Rhode Island pode ajudar a preencher as lacunas dos cientistas que estudam e tentam entender essas variações.
O estudo, publicado na Geociência da Natureza e escrito por Keisuke Inomura, professor assistente de oceanografia na Escola de Oceanografia da URI, com uma equipe da Universidade de Washington, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts e da Universidade de Princeton, também pode ter implicações significativas para a pesquisa climática.
Essencial para os ecossistemas aquáticos em todo o mundo, o fitoplâncton fornece alimento para quase toda a vida marinha; eles também realizam a fotossíntese – absorvendo a luz do sol, água e dióxido de carbono e liberando oxigênio e carbono. Além de gerar metade do oxigênio em nossa atmosfera, o fitoplâncton também impacta a exportação e o armazenamento de carbono no oceano profundo, o que, por sua vez, pode afetar a composição do dióxido de carbono na atmosfera. A exportação de carbono é substancialmente influenciada pelas proporções C:N:P porque a proporção indica quanto carbono é produzido em relação aos nutrientes disponíveis (isto é, nitrogênio e fósforo).
Ao examinar as proporções C:N:P, os estudos mostraram que, embora C:N permaneça relativamente estável, a proporção de N:P ou C:P pode variar significativamente dependendo da latitude — com proporções mais altas nos subtrópicos e taxas mais baixas em regiões altas latitudes como os oceanos Ártico ou Austral. O que não se sabe é o porquê. Para responder a essa pergunta, a equipe incorporou um modelo macromolecular de fitoplâncton em uma circulação geral global e um modelo biogeoquímico – essencialmente introduzindo a composição molecular do fitoplâncton em um modelo computacional que também leva em consideração a circulação oceânica e o ciclo de nutrientes.
“Analisamos os dados existentes sobre fitoplâncton de pequeno e grande porte, observando sua composição – proteínas, carboidratos, lipídios, DNA, RNA, etc. – e a relação dessas macromoléculas entre si, como elas absorvem luz e nutrientes e usam para replicar ou crescer”, disse Inomura. A relação entre as quantidades de substâncias que participam de uma reação ou que formam um composto é conhecida como estequiometria. “Resolvendo quanto de cada um existe no fitoplâncton dentro de um novo modelo e incorporando isso em uma estrutura oceânica – somos capazes de prever ou simular e analisar como a proporção de C:N:P variará ao longo do oceano e por quê. “
Os resultados mostram que, embora haja uma variação relativamente pequena na proporção de C:N impulsionada principalmente por estratégias de ajuste fisiológico comuns em todo o fitoplâncton, a maior variação em N:P é afetada principalmente pelo plâncton existente – grande ou pequeno.
O novo modelo adiciona um nível sem precedentes de detalhes anteriormente indisponíveis na alocação macromolecular do fitoplâncton e como ele se aclimata às mudanças nas condições ambientais com base em dados empíricos. O modelo pode ser usado para prever e interpretar distribuições macromoleculares no fitoplâncton no oceano, fornecendo uma estrutura para prever respostas biológicas e ecológicas às mudanças climáticas.
“É sempre academicamente interessante responder a uma grande questão de pesquisa”, disse Inomura. “E, claro, os modelos ficam mais divertidos e muito mais úteis quando são baseados em dados empíricos. Mas o que fizemos ao incluir esse nível de detalhe em nosso modelo é ajudar a conectar os pontos para os pesquisadores, fornecendo uma visão real previsão baseada na vida da proporção elementar em todo o oceano – incluindo lugares onde os pesquisadores não conseguem chegar.”
Inomura acredita que este trabalho pode levar a um modelo climático de próxima geração. O nível adicional de detalhe encontrado no modelo macromolecular pode ser instrumental na previsão de mudanças futuras na relação C:N:P do oceano e a implicação dessas mudanças na composição atmosférica de dióxido de carbono e temperatura.
“Ainda há muito que não sabemos sobre a mudança climática. O aspecto biológico nos modelos climáticos atuais é uma área que gerou incerteza”, disse Inomura. “Esperamos que este modelo ajude a definir melhor essa parte.”
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade de Rhode Island. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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