A mudança climática está causando mudanças significativas no fitoplâncton nos oceanos do mundo, e um novo estudo do MIT descobriu que nas próximas décadas essas mudanças afetarão a cor do oceano, intensificando suas regiões azuis e verdes. Os satélites devem detectar essas mudanças de matiz, fornecer um aviso prévio de mudanças em grande escala nos ecossistemas marinhos.

Escrevendo em Nature Communications , pesquisadores relatam que desenvolveram um modelo global que simula o crescimento e a interação de diferentes espécies de fitoplâncton, ou algas, e como a mistura de espécies em vários locais mudará com o aumento das temperaturas em todo o mundo. Os pesquisadores também simularam a maneira como o fitoplâncton absorve e reflete a luz, e como a cor do oceano muda conforme o aquecimento global afeta a composição das comunidades fitoplanctônicas.

Os pesquisadores executaram o modelo até o final do século 21 e descobriram que, por volta do ano 2100, mais de 50 por cento dos oceanos do mundo mudarão de cor, devido às mudanças climáticas.

O estudo sugere que as regiões azuis, como os subtropicais, ficará ainda mais azul, refletindo ainda menos fitoplâncton - e a vida em geral - nessas águas, em comparação com hoje. Algumas regiões que são mais verdes hoje, como perto dos pólos, pode ficar ainda mais verde, à medida que as temperaturas mais altas geram florações maiores de fitoplâncton mais diverso.

"O modelo sugere que as mudanças não parecerão enormes a olho nu, e o oceano ainda parecerá ter regiões azuis nas regiões subtropicais e regiões mais verdes perto do equador e dos pólos, "diz a autora principal Stephanie Dutkiewicz, um cientista pesquisador principal do Departamento da Terra do MIT, Atmosférico, e Ciências Planetárias e o Programa Conjunto sobre Ciência e Política de Mudança Global. "Esse padrão básico ainda estará lá. Mas será diferente o suficiente para afetar o resto da teia alimentar que o fitoplâncton suporta."

Os co-autores de Dutkiewicz incluem Oliver Jahn do MIT, Anna Hickman, da University of Southhampton, Stephanie Henson do National Oceanography Centre Southampton, Claudie Beaulieu, da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, e Erwan Monier, da Universidade da Califórnia em Davis.

Contagem de clorofila

A cor do oceano depende de como a luz solar interage com o que quer que esteja na água. As moléculas de água sozinhas absorvem quase toda a luz solar, exceto para a parte azul do espectro, que é refletido de volta para fora. Portanto, regiões de oceano aberto relativamente áridas aparecem como um azul profundo visto do espaço. Se houver organismos no oceano, eles podem absorver e refletir diferentes comprimentos de onda de luz, dependendo de suas propriedades individuais.

Fitoplâncton, por exemplo, contém clorofila, um pigmento que é absorvido principalmente nas porções azuis da luz solar para produzir carbono para a fotossíntese, e menos nas porções verdes. Como resultado, mais luz verde é refletida de volta para fora do oceano, dando às regiões ricas em algas uma tonalidade esverdeada.

Desde o final da década de 1990, satélites têm feito medições contínuas da cor do oceano. Os cientistas usaram essas medições para derivar a quantidade de clorofila, e por extensão, fitoplâncton, em uma determinada região do oceano. Mas Dutkiewicz diz que a clorofila não reflete necessariamente o sinal sensível das mudanças climáticas. Quaisquer oscilações significativas na clorofila podem muito bem ser devidas ao aquecimento global, mas também podem ser devido à "variabilidade natural" - normal, aumentos periódicos na clorofila devido ao natural, fenômenos relacionados ao clima.

"Um evento El Niño ou La Niña gerará uma mudança muito grande na clorofila porque está alterando a quantidade de nutrientes que entram no sistema, "Dutkiewicz diz." Por causa desses grandes, mudanças naturais que acontecem a cada poucos anos, é difícil ver se as coisas estão mudando devido às mudanças climáticas, se você está apenas olhando para a clorofila. "

Modelando a luz do oceano

Em vez de olhar para estimativas derivadas de clorofila, a equipe se perguntou se eles poderiam ver um sinal claro do efeito da mudança climática no fitoplâncton observando apenas as medições de satélite da luz refletida.

O grupo ajustou um modelo de computador que usou no passado para prever mudanças no fitoplâncton com o aumento das temperaturas e a acidificação dos oceanos. Este modelo leva informações sobre o fitoplâncton, como o que consomem e como crescem, e incorpora essas informações em um modelo físico que simula as correntes e a mistura do oceano.

Desta vez, os pesquisadores adicionaram um novo elemento ao modelo, que não foi incluído em outras técnicas de modelagem do oceano:a capacidade de estimar os comprimentos de onda específicos da luz que são absorvidos e refletidos pelo oceano, dependendo da quantidade e tipo de organismos em uma determinada região.

"A luz do sol entrará no oceano, e tudo o que está no oceano irá absorvê-lo, como clorofila, "Dutkiewicz diz." Outras coisas irão absorvê-lo ou espalhá-lo, como algo com uma casca dura. Portanto, é um processo complicado, como a luz é refletida de volta para fora do oceano para lhe dar sua cor. "

Quando o grupo comparou os resultados de seu modelo com as medições reais da luz refletida que os satélites haviam feito no passado, eles descobriram que os dois concordavam bem o suficiente para que o modelo pudesse ser usado para prever a cor do oceano conforme as condições ambientais mudassem no futuro.

"O bom deste modelo é, podemos usá-lo como um laboratório, um lugar onde podemos experimentar, para ver como nosso planeta vai mudar, "Dutkiewicz diz.

Um sinal em azuis e verdes

Conforme os pesquisadores aumentaram as temperaturas globais no modelo, em até 3 graus Celsius por volta de 2100 - o que a maioria dos cientistas prevê que ocorrerá em um cenário usual de relativamente nenhuma ação para reduzir os gases do efeito estufa - eles descobriram que os comprimentos de onda da luz na faixa de onda azul / verde responderam mais rápido.

O que mais, Dutkiewicz observou que esta faixa de onda azul / verde mostrou um sinal muito claro, ou mudança, devido especificamente às mudanças climáticas, ocorrendo muito antes do que os cientistas descobriram anteriormente quando analisaram a clorofila, que eles projetaram exibiria uma mudança impulsionada pelo clima em 2055.

"A clorofila está mudando, mas você não pode realmente ver por causa de sua incrível variabilidade natural, "Dutkiewicz diz." Mas você pode ver um significativo, mudança relacionada ao clima em algumas dessas bandas de ondas, no sinal enviado aos satélites. Então é aí que devemos olhar nas medições de satélite, para um verdadeiro sinal de mudança. "

De acordo com seu modelo, a mudança climática já está mudando a composição do fitoplâncton, e por extensão, a cor dos oceanos. No final do século, nosso planeta azul pode parecer visivelmente alterado.

"Haverá uma diferença notável na cor de 50 por cento do oceano até o final do século 21, "Dutkiewicz diz." Pode ser potencialmente muito sério. Diferentes tipos de fitoplâncton absorvem luz de forma diferente, e se a mudança climática muda uma comunidade de fitoplâncton para outra, isso também mudará os tipos de teias alimentares que eles podem suportar. "