As mudanças climáticas estão aquecendo rapidamente a Terra e alterando os ecossistemas terrestres e marítimos que produzem nossos alimentos. Nos oceanos, a maior parte do calor adicionado do aquecimento climático ainda está próximo à superfície e levará séculos para penetrar em águas mais profundas. Mas quando isso acontece, mudará os padrões de circulação oceânica e tornará as cadeias alimentares oceânicas menos produtivas.

Em um estudo recente, Trabalhei com colegas de cinco universidades e laboratórios para examinar como o aquecimento do clima até o ano 2300 poderia afetar os ecossistemas marinhos e a pesca global. Queríamos saber como o aquecimento sustentado mudaria o suprimento de nutrientes essenciais que sustentam o minúsculo plâncton, que por sua vez são comida para peixes.

Descobrimos que o aquecimento nesta escala alteraria os principais fatores que impulsionam os ecossistemas marinhos, incluindo ventos, temperaturas da água, cobertura de gelo do mar e circulação oceânica. As interrupções resultantes transfeririam nutrientes das águas superficiais para as profundezas do oceano, deixando menos na superfície para suportar o crescimento do plâncton.

À medida que os ecossistemas marinhos tornam-se cada vez mais carentes de nutrientes ao longo do tempo, estimamos que a captura global de peixes poderia ser reduzida em 20 por cento até 2300, e em quase 60 por cento no Atlântico Norte. Isso representaria uma redução enorme em uma fonte importante de alimentos para milhões de pessoas.

Produção de alimentos no oceano e a bomba biológica

A produção de alimentos marinhos começa quando o sol brilha na superfície do oceano. Unicelular, principalmente organismos microscópicos chamados fitoplâncton - as plantas dos oceanos - usam a luz solar para fotossintetizar e crescer em um processo denominado produção primária líquida. Eles só podem fazer isso na camada superficial do oceano iluminada pelo sol, até cerca de 100 metros (330 pés). Mas eles também precisam de nutrientes para crescer, particularmente nitrogênio e fósforo, que pode ser escasso nas águas superficiais.

O fitoplâncton é consumido pelo zooplâncton (pequenos animais), que por sua vez fornecem comida para peixes pequenos, e assim por diante, ao longo da cadeia alimentar, até predadores como golfinhos e tubarões. Fitoplâncton não consumido e outra matéria orgânica, como zooplâncton e peixes mortos, decompõe-se nas águas superficiais, liberando nutrientes que suportam o crescimento do novo fitoplâncton.

Parte deste material afunda nas profundezas do oceano, fornecer alimento para os ecossistemas do fundo do mar. Carbono, azoto, o fósforo e outros nutrientes nesta matéria orgânica que afunda são decompostos e liberados em profundidade.

Este processo, que é conhecido como bomba biológica, remove continuamente nutrientes das águas superficiais e os transfere para as profundezas do oceano. Em condições normais, ventos e correntes causam misturas que eventualmente trazem nutrientes de volta às águas superficiais iluminadas pelo sol. Se isso não aconteceu, o fitoplâncton eventualmente ficaria completamente sem nutrientes, o que afetaria toda a cadeia alimentar do oceano.

Gelo marinho, ventos e ressurgência de nutrientes

Os nutrientes que afundam no oceano profundo eventualmente retornam à superfície principalmente no Oceano Antártico ao redor da Antártica. Norte da Antártica, os fortes ventos de oeste empurram as águas superficiais para longe da Antártica. Enquanto isso acontece, águas profundas do oceano que são ricas em nutrientes sobem para a superfície em toda a Antártica, substituindo as águas que estão sendo empurradas. A zona onde ocorre essa ressurgência é chamada de Divergência Antártica.

Hoje não há muito crescimento de fitoplâncton no Oceano Antártico. A pesada cobertura de gelo marinho impede que muita luz solar alcance os oceanos. As concentrações de ferro (outro nutriente importante) na água são baixas, e as temperaturas da água fria limitam as taxas de crescimento do plâncton. Como resultado, a maior parte do nitrogênio e do fósforo que sobe nessa área flui para o norte nas águas superficiais. Eventualmente, quando esses nutrientes alcançam águas mais quentes nas latitudes mais baixas, eles suportam o crescimento do plâncton na maior parte do Pacífico, Oceanos Índico e Atlântico.

Nutrientes retidos nas profundezas do oceano

Nosso estudo demonstrou que sustentado, o aquecimento global multicêntrico pode causar um curto-circuito neste processo, deixando todas as áreas oceânicas ao norte desta zona antártica cada vez mais famintas por nitrogênio e fósforo.

Usamos uma simulação de modelo climático que presumia que as nações continuaram a usar combustíveis fósseis até que as reservas globais se esgotassem. Esse caminho climático aumentaria a temperatura média do ar na superfície em 9,6 graus Celsius (17,2 graus Fahrenheit) em 2300 - quase 10 vezes o aquecimento além dos níveis pré-industriais registrados até o presente. Os cientistas já sabem que os pólos estão aquecendo mais rápido do que o resto do planeta, e neste cenário esse padrão continua. Eventualmente, os oceanos não congelariam mais perto dos pólos, mesmo no inverno.

Águas oceânicas mais quentes, sem gelo marinho, auxiliado por mudanças nos ventos que também são impulsionadas pelo forte aquecimento do clima, melhoraria muito as condições de crescimento em torno da Antártica para o fitoplâncton. Este aumento do crescimento reteria nutrientes que chegam perto da Antártica, evitando que fluam para o norte e apoiando ecossistemas de baixa latitude em todo o mundo.

Em nossa simulação, esses nutrientes presos eventualmente se misturam de volta ao oceano profundo e se acumulam lá. Concentrações de nitrogênio e fósforo no 1 superior, 000 metros (3, 300 pés) do oceano diminuem constantemente. No fundo do oceano, abaixo de 2, 000 metros, eles aumentam constantemente.

Muito menos peixes

À medida que os ecossistemas marinhos se tornam cada vez mais carentes de nutrientes, o crescimento do fitoplâncton e a produção primária líquida na maioria dos oceanos do mundo diminuiriam. Estimamos que, à medida que esses impactos afetam a cadeia alimentar, a captura global de peixes pode ser reduzida em 20 por cento até 2300, com diminuições de mais de 50% no Atlântico Norte e em várias outras regiões. Além disso, no final de nossa simulação, a transferência líquida de nutrientes para o oceano profundo ainda estava ocorrendo, o que sugere que a produtividade do ecossistema e o potencial de pesca diminuiriam ainda mais além de 2300.

Eventualmente, depois de mais de mil anos, a maior parte do dióxido de carbono que as atividades humanas adicionaram à atmosfera será absorvida pelos oceanos, e o clima da Terra esfriará novamente. O gelo marinho retornará aos oceanos polares, suprimindo o crescimento do fitoplâncton ao redor da Antártica e permitindo que mais nutrientes aflorados fluam para o norte mais uma vez para diminuir as latitudes. Mas mesmo assim, levará mais séculos para que a circulação do oceano reponha totalmente os nutrientes na parte superior do oceano.

Os recursos do oceano já estão estressados ​​hoje. Cerca de 90 por cento das pescarias marinhas do mundo são totalmente pescadas ou sobrepesca. A população mundial está projetada para aumentar de 7,3 bilhões em 2015 para 11 bilhões em 2100. Os impactos que encontramos em nosso estudo teriam sérias implicações para a segurança alimentar global. Expandindo a aquicultura, ou até medidas mais drásticas, como fertilizar diretamente os oceanos para estimular o crescimento do plâncton, não chegaria nem perto de compensar a perda de nutrientes para o oceano profundo causada pelo aquecimento global sustentado.

Nossa simulação foi baseada em um cenário de forte aquecimento climático. Mais pesquisas são necessárias para explorar o quão quente o clima deve chegar para derreter o gelo marinho e iniciar a captura de nutrientes no Oceano Antártico. Mas claramente este é um ponto de inflexão que não queremos ultrapassar.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.