As diatomáceas são um grupo muito comum de algas encontradas não apenas em riachos de água doce, rios e lagos, mas também em águas marinhas. Esses organismos unicelulares são particularmente prevalentes nas águas do Oceano Antártico ao redor da Antártica. Com um suprimento adequado de nutrientes e luz, as diatomáceas podem se multiplicar com tal força explosiva que criam uma "proliferação" de algas.

Durante seu rápido ciclo de crescimento, diatomáceas absorvem grandes quantidades de oligoelementos e nutrientes da camada de água superficial, especialmente silício para formar suas conchas, e zinco, que desempenha um papel fisiológico vital em seu desenvolvimento. O grande esgotamento de nutrientes causado pela proliferação de algas é mais proeminente na camada superior de água e afeta a química de muitos dos principais oceanos do mundo, um fenômeno descrito por uma equipe de pesquisadores liderada por Derek Vance, Professor de Geoquímica e Petrologia na ETH Zurique, em um artigo publicado recentemente na revista acadêmica Nature Geoscience .

Diatomáceas consomem nutrientes

Os pesquisadores podem monitorar a reprodução em massa desses organismos examinando os perfis de profundidade da concentração de zinco e silício na água do mar de diferentes oceanos:os perfis são idênticos para ambos os elementos, com um esgotamento significativo no quilômetro superior da coluna de água. A conclusão do estudo é que isso é causado pela atividade biológica das diatomáceas na camada superficial ao redor da Antártica, seguido pelo transporte das massas de água depletadas de nutrientes resultantes para outras partes do oceano em correntes.

Esgotado de nutrientes, a camada superior da água flui na direção do Equador. Quando atinge uma latitude de cerca de 45-50 graus, ele afunda abaixo de uma camada superficial mais quente. Esta camada intermediária de água se estende bem para os oceanos do norte e não se mistura completamente com outras camadas, e, portanto, permanece carente de nutrientes.

Nem todas as águas superficiais ao redor da Antártica fluem em direção ao Equador. Muito perto do próprio continente Antártico, as águas superficiais tornam-se muito salgadas e densas devido à formação de gelo marinho. Essa densa água afunda no abismo. As algas que florescem na superfície geralmente terminam em um tipo de morte em massa, uma vez que todos os nutrientes tenham se exaurido. Eles então afundam neste oceano profundo. À medida que afundam, algumas diatomáceas também são "embaladas" em partículas excretadas por minúsculas criaturas marinhas e, nas profundezas do oceano, as células se decompõem e liberam zinco e silício de volta na água do mar. Correntes oceânicas profundas que viajam para o norte transportam os oligoelementos 5000 metros abaixo da superfície. Isso permite que o zinco e o silício sejam repostos.

A água do fundo flui em um amplo ciclo na direção do Equador e de volta para a Antártica, onde a ressurgência vertical transporta os nutrientes enriquecidos para a superfície da água inundada de luz, permitindo que as diatomáceas comecem um novo ciclo reprodutivo.

Contradição explicada

A ideia de acoplar o ciclo de vida das diatomáceas às correntes dominantes do Oceano Antártico também permite aos pesquisadores liderados pelo professor Vance resolver o paradoxo de que os perfis de profundidade do silício e do zinco são semelhantes. mesmo que as duas substâncias sejam necessárias para diferentes partes das células.

O zinco é necessário para as enzimas na parte orgânica das células, enquanto o silício é usado para formar a casca inorgânica. Espera-se que a parte orgânica das diatomáceas se decomponha próximo à superfície da água, e a casca inorgânica nas camadas inferiores de água. Teoricamente, isso deveria produzir diferentes perfis de profundidade - mas tal fenômeno não é observado. Os pesquisadores acreditam que isso ocorre porque a decomposição das células mortas não ocorre na água de superfície, mas apenas quando essas células afundarem a uma profundidade média. Neste nível, ambos os componentes orgânicos e inorgânicos se decompõem e os dois oligoelementos são liberados na mesma massa de água.

Exatamente porque as diatomáceas absorvem quantidades relativamente grandes de zinco, embora precisem de muito pouco, ainda não está claro, de acordo com o professor da ETH. Uma possível explicação é que os organismos possuem proteínas de transporte que transportam o nutriente essencial de ferro para a célula. A água do mar contém muito pouco ferro, Contudo. "Para ser capaz de absorver o máximo de ferro possível, essas proteínas de transporte são possivelmente hiperativas. Como efeito colateral, eles também absorvem (não especificamente) íons metálicos que são duplamente carregados positivamente, incluindo zinco, "explica o professor Vance.

Em uma expedição para coletar diatomáceas

Para testar esta hipótese, um dos alunos de doutorado de Vance e dois pós-doutorandos estão participando da atual Expedição Circumpolar Antártica do Instituto Polar Suíço. Eles coletarão amostras de água do mar e cultivarão as diatomáceas na água sob diferentes condições de nutrientes no laboratório de bordo. Os cientistas vão fertilizar algumas das diatomáceas com ferro, por exemplo, para investigar o efeito que este oligoelemento tem no crescimento celular. A análise química da concha e das células só será realizada após a expedição, de volta à ETH Zurique, pois um espectrômetro de massa especial é necessário para medir as quantidades extremamente pequenas de oligoelementos nas conchas de diatomáceas.

Compreender como as diatomáceas afetam os ciclos de nutrientes nos oceanos do mundo ajuda os cientistas a avaliar as possíveis consequências das mudanças climáticas. "Se o aquecimento global fizer com que a temperatura aumente ou o teor de sal da água do mar baixe, as correntes oceânicas e a distribuição de oligoelementos e nutrientes também podem mudar, o que, por sua vez, afetaria as diatomáceas e sua atividade biológica ”, enfatiza o professor Vance.