O aquecimento dos oceanos pode sobrecarregar um pequeno micróbio que controla os nutrientes marinhos
O aumento da temperatura dos oceanos, impulsionado pelas ondas de calor marinhas e pelas alterações climáticas, está a atingir águas profundas, levantando preocupações sobre perturbações nos frágeis sistemas químicos e biológicos dos oceanos. Mas novas pesquisas sugerem que um micróbio marinho chave, Nitrosopumilus marítimopodem já estar a adaptar-se a condições mais quentes e mais pobres em nutrientes. Os cientistas acreditam que estes microrganismos adaptáveis, que dependem fortemente do ferro e realizam a oxidação do amoníaco, podem influenciar significativamente a forma como os nutrientes são distribuídos pelos oceanos à medida que o clima continua a mudar.
Os resultados da pesquisa aparecem no Anais da Academia Nacional de Ciências.
Micróbios que alimentam os ciclos de nutrientes dos oceanos
Nitrosopumilus marítimo e micróbios intimamente relacionados constituem cerca de 30% do plâncton microbiano marinho. Muitos cientistas consideram-nos essenciais para a química dos oceanos porque impulsionam reações que sustentam os ecossistemas marinhos. Essas archaea oxidam a amônia, um processo que desempenha um papel central no ciclo do nitrogênio no oceano.
Ao converter o nitrogênio em diferentes formas químicas na água do mar, esses micróbios regulam o crescimento do plâncton microbiano. Estes pequenos organismos formam a base da cadeia alimentar marinha, o que significa que a actividade das arquéias oxidantes do amoníaco ajuda, em última análise, a sustentar a biodiversidade oceânica.
O aquecimento do mar profundo pode alterar o uso do ferro
“Os efeitos do aquecimento dos oceanos podem se estender a profundidades de 1.000 metros ou mais”, disse Wei Qin, professor de microbiologia da Universidade de Illinois Urbana-Champaign. “Costumávamos pensar que as águas mais profundas eram na sua maioria isoladas do aquecimento da superfície, mas agora está a tornar-se claro que o aquecimento do fundo do mar pode mudar a forma como estas arqueias abundantes utilizam o ferro – um metal do qual dependem fortemente – afectando potencialmente a disponibilidade de vestígios de metais no oceano profundo.”
Experimentos mostram que micróbios usam ferro com mais eficiência em águas mais quentes
A equipe de pesquisa, liderada por Qin e pelo professor de biologia de mudança global da Universidade do Sul da Califórnia, David Hutchins, conduziu experimentos cuidadosamente controlados, projetados para evitar vestígios de contaminação por metais. Eles expuseram culturas puras de Nitrosopumilus marítimo a diferentes temperaturas e níveis variados de ferro.
Os seus resultados mostraram que quando as temperaturas aumentavam sob condições de limitação de ferro, os micróbios necessitavam de menos ferro e utilizavam-no de forma mais eficiente. Esta descoberta indica que os organismos podem ajustar o seu metabolismo para lidar com temperaturas mais elevadas e com disponibilidade reduzida de ferro.
A modelagem sugere um papel futuro maior na química dos oceanos
“Nós combinamos essas descobertas com a modelagem biogeoquímica global dos oceanos feita por Alessandro Tagliabue, da Universidade de Liverpool”, disse Qin. “Os resultados sugerem que as comunidades de arqueas oceânicas profundas podem manter ou mesmo melhorar o seu papel no ciclo do azoto e no apoio à produção primária em vastas regiões limitadas por ferro num clima em aquecimento.”
Próxima expedição oceânica para testar resultados
No final deste verão, Qin e Hutchins servirão como co-cientistas-chefes no navio de pesquisa Sikuliaq. A expedição viajará de Seattle ao Golfo do Alasca e depois continuará até o giro subtropical, com parada em Honolulu, no Havaí.
A viagem incluirá 20 pesquisadores adicionais que examinarão as populações naturais de arqueas no oceano. O seu objetivo é confirmar os resultados experimentais em condições do mundo real e compreender melhor como as mudanças de temperatura e a disponibilidade de metais interagem para moldar a atividade microbiana nas profundezas do oceano.
Qin também é afiliado ao Instituto Carl R. Woese de Biologia Genômica.
A National Science Foundation, a Simons Foundation, a National Natural Science Foundation of China, a University of Illinois Urbana-Champaign e a University of Oklahoma apoiaram esta pesquisa.
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