O oxigênio que você respira depende de um pequeno ingrediente do oceano

Um novo estudo da Universidade Rutgers, publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences, oferece uma imagem mais clara de como funciona este processo essencial e por que é importante para a vida na Terra.

Ferro e os produtores de oxigênio do oceano

O fitoplâncton marinho são pequenas algas que ficam na base das teias alimentares dos oceanos. Esses organismos dependem do ferro, um micronutriente vital, para crescer e funcionar. O ferro chega aos oceanos principalmente através da poeira transportada pelo ar dos desertos e regiões secas, bem como através da água do degelo libertada pelos glaciares.

“Cada outra respiração que você respira inclui oxigênio do oceano, liberado pelo fitoplâncton”, disse Paul G. Falkowski, presidente Bennett L. Smith em Negócios e Recursos Naturais da Rutgers-New Brunswick e coautor do estudo. “Nossa pesquisa mostra que o ferro é um fator limitante na capacidade do fitoplâncton de produzir oxigênio em vastas regiões do oceano”.

Sem ferro suficiente, a fotossíntese fica mais lenta ou para completamente. Fotossíntese é o processo de conversão de energia luminosa em energia química enquanto libera oxigênio. Quando este processo falha, o fitoplâncton cresce mais lentamente, capta menos luz solar e remove menos dióxido de carbono da atmosfera.

Mudanças climáticas e efeitos em cascata na vida marinha

De acordo com Falkowski, cada vez mais evidências indicam que as alterações climáticas estão a remodelar os padrões de circulação oceânica e a reduzir a quantidade de ferro entregue ao mar. Embora níveis mais baixos de ferro não impeçam as pessoas de respirar, disse ele, ainda poderão ter consequências graves para os ecossistemas marinhos.

“O fitoplâncton é a principal fonte de alimento do krill, o camarão microscópico que é a principal fonte de alimento no Oceano Antártico para praticamente todos os animais, incluindo pinguins, focas, morsas e baleias”, disse Falkowski. “Quando os níveis de ferro caírem e a quantidade de comida disponível para estes animais de nível superior for menor, o resultado será menos destas criaturas majestosas”.

Os cientistas suspeitam há décadas que o ferro desempenha um papel fundamental na fotossíntese. No entanto, a maioria das pesquisas anteriores baseou-se em experiências de laboratório, deixando questões importantes sobre como o processo se desenrola em mar aberto.

Estudando Fotossíntese em Oceano Aberto

Para entender melhor as condições do mundo real, a autora principal Heshani Pupulewatte, assistente de pesquisa de pós-graduação no Departamento de Química e Biologia Química que trabalha no laboratório de Falkowski, passou 37 dias no mar em 2023 e 2024. Ela viajou a bordo de um navio de pesquisa britânico através do Oceano Atlântico Sul e do Oceano Antártico, movendo-se da costa sul-africana até a borda da zona de gelo do Giro de Weddell e vice-versa.

Durante a viagem, Pupulewatte usou fluorômetros personalizados construídos por Max Gorbunov do Laboratório Falkowski no Cook Campus em New Brunswick. Esses instrumentos mediram a fluorescência, que reflete a energia liberada pelo fitoplâncton quando a fotossíntese é interrompida. Ela também adicionou nutrientes às amostras coletadas para ver se a fotossíntese poderia ser reiniciada.

“Queríamos saber o que realmente acontece com o processo de transferência de energia a nível molecular do fitoplâncton em ambientes naturais”, disse ela.

Como a escassez de ferro desperdiça energia

As medições mostraram que quando o ferro é escasso, até 25% das proteínas que captam a luz ficam “desacopladas” das estruturas que convertem essa energia em formas químicas utilizáveis. Esta desconexão reduz a eficiência com que o fitoplâncton pode usar a luz solar. Quando o ferro fica novamente disponível, as algas são capazes de reconectar estes sistemas, melhorando o uso de energia e apoiando o crescimento.

“Demonstramos os resultados do estresse de ferro no fitoplâncton no oceano, sem sequer trazer amostras ao laboratório para realizar extrações moleculares usando medições de fluorescência realizadas no mar”, disse ela. “Ao fazer isso, conseguimos mostrar que muito mais energia é desperdiçada como fluorescência quando o ferro é limitante.”

Uma compreensão mais profunda de como o ferro controla a fotossíntese em escala molecular poderia ajudar os pesquisadores a antecipar melhor as mudanças na produtividade dos oceanos e as mudanças no ciclo global do carbono, acrescentou ela.