As profundezas do oceano estão fixando carbono de maneiras que ninguém esperava

“Algo que estamos tentando entender melhor é quanto do carbono no oceano está sendo consertado”, disse Santoro. “Os números funcionam agora, o que é ótimo.”

Este projeto foi apoiado em parte pela National Science Foundation.

O oceano como sumidouro planetário de carbono

Quem está fazendo a correção? O oceano é o maior sumidouro de carbono da Terra, absorvendo cerca de um terço das emissões humanas de dióxido de carbono e ajudando a manter as temperaturas globais sob controlo. Dado que dependemos tanto desta capacidade de amortecimento natural, os cientistas estão interessados ​​em desvendar os processos complexos que controlam a forma como o carbono entra, atravessa e é armazenado no mar.

“Queremos saber como o carbono se move nas profundezas do oceano, porque para que o oceano tenha impacto no clima, o carbono tem de passar da atmosfera para as profundezas do oceano”, disse Santoro.

Grande parte desta fixação inorgânica de carbono é realizada pela vida microscópica. Na superfície, o fitoplâncton, que é um organismo fotossintético unicelular, absorve dióxido de carbono inorgânico (incluindo dióxido de carbono gasoso dissolvido). Como autotróficos, eles fabricam seus próprios alimentos de maneira semelhante às plantas terrestres, usando dióxido de carbono e água para construir matéria orgânica (açúcares) e liberar oxigênio.

Velhas suposições sobre micróbios do fundo do oceano

Os cientistas geralmente acreditam que a maior parte da fixação de DIC ocorre na camada superficial iluminada pelo sol graças ao fitoplâncton fotossintético, mas que uma quantidade significativa de fixação não fotossintética de DIC também ocorre nas regiões mais profundas e escuras do oceano. Nessas águas sem sol, pensava-se que o processo era dominado por arquéias autotróficas que oxidam a amônia (um composto que contém nitrogênio) para obter energia, em vez de usar a luz solar.

No entanto, quando os investigadores examinaram o orçamento energético baseado em azoto destes micróbios fixadores de carbono através de amostras da coluna de água, rapidamente perceberam que a matemática não funcionava.

“Havia uma discrepância entre o que as pessoas medem quando embarcam num navio para medir a fixação de carbono e o que se entende serem as fontes de energia para os micróbios”, disse Santoro. “Basicamente não conseguimos fazer com que o orçamento funcionasse para os organismos que estão fixando carbono.” Os micróbios necessitam de energia para fixar carbono, explicou ela, mas não parecia haver energia derivada de azoto suficiente nas profundezas do oceano para suportar as elevadas taxas de fixação de carbono que estavam a ser relatadas em toda a coluna de água.

Um mistério do ciclo do carbono que dura uma década

Esta incompatibilidade tem ocupado a atenção de Santoro e da autora principal do artigo, Barbara Bayer, durante quase dez anos, enquanto procuravam colmatar uma lacuna fundamental na nossa compreensão do ciclo do carbono no oceano. Estudos anteriores testaram a ideia de que talvez as archaea fixadoras de carbono fossem muito mais eficientes do que os cientistas supunham, necessitando de menos azoto para fixar a mesma quantidade de carbono. O seu trabalho, no entanto, mostrou que esta explicação não se sustentava.

Para o novo estudo, os investigadores mudaram o seu foco e fizeram uma pergunta diferente: Quanto é que estes oxidantes de amoníaco realmente contribuem para a fixação geral de carbono inorgânico dissolvido no oceano escuro? Para responder a isso, a Bayer desenvolveu um experimento direcionado.

“Ela descobriu uma maneira de inibir especificamente a atividade deles nas profundezas do oceano”, explicou Santoro. Ao limitar a atividade destes oxidantes com um produto químico especializado, a equipe esperava ver uma queda acentuada na fixação de carbono. Foi confirmado que o inibidor, fenilacetileno, não tem outros efeitos mensuráveis ​​em outros processos comunitários.

Os seus resultados indicaram que, apesar de inibirem estes oxidantes de amoníaco – principalmente archaea que são abundantes no oceano escuro – a taxa de fixação de carbono nas áreas de estudo não caiu tanto quanto o esperado.

Novos suspeitos na fixação de carbono em águas profundas

Se as archaea oxidantes de amoníaco não são responsáveis ​​por tanta fixação de carbono como se acreditava, outros micróbios devem estar a intervir. O conjunto de prováveis ​​contribuintes inclui agora tipos adicionais de micróbios na comunidade circundante, particularmente bactérias e algumas archaea.

“Pensamos que isto significa que os heterótrofos – microrganismos que se alimentam de carbono orgânico proveniente de micróbios em decomposição e de outras formas de vida marinha – estão a absorver muito carbono inorgânico, para além do carbono orgânico que normalmente consomem”, disse Santoro, “o que significa que também são responsáveis ​​pela fixação de algum dióxido de carbono.

“E isso é realmente interessante porque, embora saibamos que esta é uma possibilidade teórica, não tínhamos realmente um número quantitativo sobre que fração do carbono no oceano profundo estava sendo fixada por esses heterótrofos versus autotróficos. E agora temos.”

Repensando a teia alimentar do oceano profundo

As novas descobertas fazem mais do que esclarecer quem está fixando o carbono em profundidade. Eles também fornecem novas informações sobre como a rede alimentar dos oceanos profundos é estruturada e sustentada.

“Existem aspectos básicos de como funciona a teia alimentar nas profundezas do oceano que não entendemos”, disse Santoro, “e penso nisso como descobrir como funciona a própria base da teia alimentar nas profundezas do oceano”.

Mais mistérios das profundezas

Outros trabalhos neste domínio para Santoro e seus colaboradores irão mergulhar nos aspectos mais sutis da fixação de carbono no oceano, como a forma como o ciclo do nitrogênio e o ciclo do carbono interagem com outros ciclos elementares no oceano, inclusive para ferro e cobre.

“A outra coisa que estamos tentando descobrir é que, uma vez que esses organismos fixam o carbono em suas células, como ele se torna disponível para o resto da cadeia alimentar?” ela notou. “Que tipos de compostos orgânicos eles podem estar vazando de suas células e alimentando o resto da cadeia alimentar?”

A pesquisa neste artigo também foi conduzida por Nicola L. Paul, Justine B. Albers e Craig A. Carlson na UCSB; Katharina Kitzinger e Michael Wagner da Universidade de Viena, bem como Mak A. Saito do Woods Hole Oceanographic Institution.