Como as ondas de calor estão afetando o fitoplâncton do Ártico

Klara Wolf (à esquerda) coleta amostras de fitoplâncton ático em Kongsfjorden, Ny Ålesund, Svalbard. Crédito:Alfred-Wegener-Institut / Paolo Verzone

A base da cadeia alimentar marinha no Ártico, o fitoplâncton, responde às ondas de calor de forma muito diferente do que às temperaturas constantemente elevadas. Isto foi descoberto pelas primeiras experiências direcionadas sobre o tema, que foram recentemente conduzidas na Estação AWIPEV do Instituto Alfred Wegener. O comportamento do fitoplâncton depende principalmente das fases de resfriamento após ou entre as ondas de calor, como mostra um estudo publicado recentemente na revista Science Advances. .

As ondas de calor, que temos visto cada vez mais em todo o mundo nos últimos anos, também estão a tornar-se cada vez mais comuns no Ártico. Durante uma onda de calor, não só o ar, mas também o oceano ficam mais quentes – a temperatura é substancialmente mais elevada do que o valor médio sazonal durante pelo menos cinco dias consecutivos. Mas a forma como estas flutuações de temperatura de curto prazo afectam os organismos polares permanece pouco clara.

Para esclarecer este aspecto, uma equipe liderada pela Dra. Klara Wolf (Universidades de Hamburgo e Konstanz) e Dr. algas unicelulares, o fitoplâncton, responderam a esses eventos extremos. Dado o papel do fitoplâncton como base da cadeia alimentar marinha, as mudanças nele poderiam repercutir em todo o ecossistema do Ártico.

Em experiências de incubação na Estação AWIPEV em Svalbard, os investigadores permitiram que comunidades naturais de fitoplâncton da vizinha Kongsfjorden crescessem durante 20 dias sob várias condições – temperaturas normais e aumentadas, mas constantes (2° C, 6° C, 9° C).

Para efeito de comparação, eles submeteram o fitoplâncton a repetidas ondas de calor de intensidade variável (6° C, 9° C), cada uma com duração de cinco dias, com uma fase de resfriamento de três dias à temperatura média sazonal (2° C) entre elas. Diferentes tipos de amostras foram coletadas em intervalos definidos para caracterizar as respostas fisiológicas e quaisquer possíveis mudanças nas espécies.

Klara Wolf no experimento de fitoplâncton em Ny Ålesund, Svalbard. Crédito:Alfred-Wegener-Institut / Rene Bürgi

“Sob temperaturas estáveis, mesmo um aumento extremo de +7° C levou a um crescimento acelerado e a uma maior produtividade, com mudanças surpreendentemente pequenas na composição das espécies, mesmo ao longo de semanas”, diz Wolf sobre os resultados das experiências.

“Em contraste, os efeitos das ondas de calor são consideravelmente mais complexos e não seguem o mesmo padrão. Isto implica que o nosso conhecimento sobre aumentos constantes de temperatura não pode ser facilmente aplicado a estas fases quentes de curto prazo, que normalmente duram apenas alguns dias. ."

Uma razão para a diferença é aparentemente que não só a exposição a temperaturas elevadas tem um grande impacto na produtividade, mas também e especialmente as fases de arrefecimento após ou entre ondas de calor – e muito pouco se sabe sobre estes efeitos.

“Estamos apenas começando a obter uma compreensão mecanicista de como as ondas de calor podem impactar as regiões polares”, diz Rost, biólogo da AWI. "Nosso estudo representa um primeiro passo importante e mostra quais aspectos das ondas de calor e quais processos relacionados ao fitoplâncton precisamos examinar mais de perto. Além disso, nosso estudo mostra que o que sabemos sobre os processos e efeitos de temperaturas constantemente mais altas pode não pode ser simplesmente aplicado um a um."

Na verdade, os cenários que envolvem temperaturas flutuantes podem produzir uma vasta gama de efeitos, razão pela qual prever as suas implicações é mais complicado do que para o aquecimento contínuo.

Assim, para desenvolver melhores projecções e modelos sobre como a produção primária e o ecossistema do Árctico irão mudar em resposta às alterações climáticas, não será suficiente investigar os efeitos das temperaturas médias; os efeitos das flutuações de temperatura precisam receber mais atenção. Embora o aquecimento estável até uma determinada temperatura aumente a produtividade, algumas ondas de calor podem diminuí-la, enquanto outras a aumentam.

Uma melhor compreensão dos efeitos das temperaturas variáveis, especialmente das fases de arrefecimento, é, portanto, essencial para melhorar as previsões sobre potenciais alterações na biodiversidade. As investigações sobre o fitoplâncton são aqui extremamente cruciais, uma vez que as alterações na base da cadeia alimentar podem ter impacto em todos os níveis tróficos superiores, até à pesca.

Mais informações: Klara Wolf, As respostas às ondas de calor das comunidades de fitoplâncton do Ártico são impulsionadas por impactos combinados de aquecimento e resfriamento, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adl5904. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adl5904
Informações do diário: Avanços da ciência

Fornecido pelo Instituto Alfred Wegener

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