O oceano global cobre 70 por cento do nosso planeta, torna a Terra habitável, e contribui para a economia, suprimentos de comida, e nossa saúde. No entanto, o oceano está cada vez mais ameaçado pela quantidade crescente de dióxido de carbono na atmosfera.

Dois cientistas do Observatório da Terra Lamont-Doherty afiliados ao Center for Climate and Life estão liderando projetos de pesquisa que examinam algumas das maneiras como as mudanças climáticas afetam a saúde do oceano. Ambos os pesquisadores usam os restos fósseis de criaturas marinhas como registradores naturais do clima anterior e das mudanças no ecossistema marinho. As informações que obtêm deles fornecem pistas sobre como o futuro oceano e seus habitantes podem ser moldados pelas mudanças climáticas.

Seus estudos são financiados em parte pela parceria do Centro com a World Surf League PURE, que permite aos cientistas de Lamont-Doherty realizar pesquisas críticas que avancem a compreensão dos impactos do clima no oceano.

Acidificação do oceano:o outro problema do dióxido de carbono

Bärbel Hönisch, um geoquímico marinho, estuda como a química da água do mar mudou ao longo do tempo. Hoje, o oceano está se tornando mais ácido devido à crescente concentração de dióxido de carbono na atmosfera da Terra, cerca de 30 por cento dos quais são absorvidos pelo oceano. Embora esse processo ajude a minimizar o aquecimento global, a dissolução do dióxido de carbono no oceano leva à formação de ácido carbônico. Como o nome implica, a adição de ácido carbônico torna a água do mar mais ácida e esta 'acidificação do oceano' torna mais difícil a calcificação de organismos como os corais, moluscos, e algum plâncton para construir suas conchas e esqueletos.

O pH atual do oceano é de cerca de 8,1, representando um aumento de 25% na acidez nos últimos 200 anos. À medida que a quantidade de dióxido de carbono na atmosfera continua a aumentar, os cientistas esperam que a acidez da água do mar aumente outros 25% até o final do século 21. Este nível de acidificação é semelhante ao do Máximo Térmico Paleoceno-Eoceno (PETM), que ocorreu há cerca de 56 milhões de anos. Durante o PETM, um aumento repentino no dióxido de carbono atmosférico coincidiu com o rápido aquecimento e acidificação da água do mar - condições que duraram 70, 000 anos ou mais.

Hönisch está analisando as conchas de minúsculos organismos do plâncton chamados foraminíferos que foram preservados em sedimentos do fundo do mar durante este e outros períodos, que são recuperados do fundo do mar por perfuração em alto mar. Seu objetivo é quantificar as mudanças no oceano que ocorreram devido a mudanças climáticas anteriores, e para determinar se e como os organismos marinhos se adaptaram a essas condições mutáveis:Alguns organismos evoluíram e prosperaram? Alguns foram extintos?

Hönisch está usando sua bolsa do Center for Climate and Life para responder a essas perguntas. Como parte de seu projeto, ela e sua equipe de pesquisa estão criando uma linha do tempo que detalha os níveis anteriores de acidez do oceano e a sensibilidade dos foraminíferos às mudanças ambientais. Isso os ajudará a determinar como as temperaturas oceânicas passadas e a acidez afetaram a capacidade dos organismos marinhos calcíferos de construir e manter suas conchas. Suas descobertas também podem melhorar as previsões das consequências de futuras mudanças no ecossistema.

"Nossa pesquisa mostrou que o aquecimento de dois graus Celsius no final da última era do gelo teve um efeito mais forte na abundância de espécies de foraminíferos e na migração latitudinal do que a acidificação de 0,15 unidade da superfície do oceano, "Hönisch disse." Então, de certa forma, pode-se dizer que o aquecimento é um estressor ambiental maior do que a acidificação, pelo menos para foraminíferos plancticos com esta extensão específica de aquecimento e acidificação. Contudo, o aquecimento e a acidificação também vão andar de mãos dadas no futuro e seus respectivos efeitos vão se somar. "

Hönisch também explicou que os efeitos do aumento das temperaturas e da acidificação da água do mar não serão os mesmos em todo o oceano global. “Haverá muita variabilidade nas condições do oceano, "disse ela." Pode haver refúgios onde certos organismos possam sobreviver. "

Embora as observações de mudanças oceânicas passadas possam parecer sombrias, Hönisch observou que muitos organismos marinhos são extremamente resistentes às mudanças ambientais. Mesmo o impacto devastador do asteroide Chicxulub, 66 milhões de anos atrás, não eliminou completamente a vida no mar, portanto, há esperança para a sobrevivência dos organismos marinhos, apesar da rápida acidificação dos oceanos.

A pesquisa de Hönisch demonstra como as informações sobre fenômenos passados ​​podem ser úteis hoje, e no futuro, se estudarmos e ouvirmos suas mensagens, que, nesse caso, foram deixados para nós em sedimentos no fundo do mar.

Corais:uma janela para o clima do passado

Brad Linsley, um cientista paleoclimático do Observatório da Terra Lamont-Doherty, reconstrói o clima do passado usando corais e sedimentos para aprender como as mudanças nas temperaturas globais, salinidade do oceano, e a hidrologia atmosférica variou no passado. Ele faz isso analisando microfósseis preservados em sedimentos do fundo do mar e núcleos retirados de corais maciços.

As enormes amostras de corais de recife de Linsely desenvolvem um esqueleto a uma taxa de cerca de um centímetro por ano. Conforme o esqueleto cresce para cima, o coral gera pares alternados de banda de baixa densidade e alta densidade a uma taxa de um par por ano. Essas bandas de densidade são visíveis em imagens de raios-X de lajes cortadas dos núcleos de corais e são usadas por cientistas para orientar a amostragem de resolução quase mensal e para ajudar a gerar modelos detalhados de idade.

Os traçadores geoquímicos medidos no esqueleto de um coral são sensíveis à temperatura da água, salinidade, descarga do rio, e outros parâmetros ambientais. Uma vez que os corais saudáveis ​​crescem continuamente ao longo do ano e podem viver por vários séculos, enormes corais podem ser usados ​​para criar registros contínuos de mudanças anteriores na temperatura da água, salinidade, e outras condições que remontam a vários séculos.

O registro mais longo em que Linsley trabalhou data de 1521 e é da Samoa Americana. Outros registros do Panamá, Fiji, as Ilhas Cook, e Tonga remonta ao início do século XVIII. A capacidade de gerar essas cronologias detalhadas e precisas das condições ambientais anteriores é o que torna os corais tão valiosos quanto os arquivos paleoclimáticos.

Algumas das pesquisas recentes de Linsley se concentram em eventos de branqueamento de corais, que estão ocorrendo com frequência crescente à medida que a temperatura do oceano sobe. Minúsculas algas vivem nos tecidos dos corais - são elas que dão aos corais suas cores brilhantes - e têm uma relação simbiótica com os animais do coral. Por exemplo, o coral fornece às algas um rico suprimento de dióxido de carbono e as algas fornecem aos corais sua principal fonte de alimento.

Os corais são extremamente sensíveis às mudanças de temperatura e quando a temperatura do oceano aumenta, mesmo um grau Celsius, os corais ficam estressados. Quando isso acontece, as algas são expelidas dos corais, resultando em estruturas de coral branco "branqueadas". Durante um evento de branqueamento, as algas podem não desaparecer uniformemente do coral, devido em parte ao fato de que pode haver muitas espécies diferentes de algas presentes em uma formação de coral. Em alguns casos, os corais podem se recuperar, mas se a água permanecer quente, os corais geralmente morrem.

"Uma vez certo, o limite de temperatura específico do local é mantido por um número específico de semanas, muitos corais irão branquear. Contudo, outras tensões também podem causar a morte de coral, que às vezes é difícil de distinguir do branqueamento, "Linsley disse.

Eventos de branqueamento de coral ocorreram em todo o mundo ao mesmo tempo que alguns eventos de El Niño, que fazem com que uma região de água quente se desenvolva ao longo do equador no Pacífico central e oriental. Pode haver uma correlação entre os dois, mas o padrão exato ainda não está claro; Linsley disse que no lado do Oceano Pacífico do Panamá, um de seus locais de estudo, o branqueamento do coral parece coincidir com certos eventos muito fortes de El Niño.

Ao longo da carreira de Linsley, ele estudou eventos de branqueamento de coral no Panamá, Fiji, e Tonga. Mais recentemente, em março de 2018, ele voltou ao Panamá para examinar um evento de branqueamento pela segunda vez - uma viagem que foi apoiada pelo Centro para o Clima e a Vida.

No Panamá, Linsley e sua equipe coletaram cinco testemunhos de coral em uma área no Golfo de Chiriquí, na costa do Pacífico. A temperatura da água na região é geralmente de 32 graus centígrados, ou 89,6 graus Fahrenheit, com apenas dois graus de variação sazonal. Há muito pouco desenvolvimento humano na área, tantas florestas de mangue permanecem ao longo da costa não desenvolvida. Os ventos na região se movem de leste para oeste e uma sombra de vento que bloqueia os ventos alísios; há chuva direta para o oceano e escoamento da terra.

Os corais registram toda essa atividade ambiental e, por meio de diferentes análises, Linsley está usando os núcleos que coletou no Panamá para reconstruir a história do branqueamento de corais e mudanças hidrológicas na região desde meados do século XIX. Os resultados de Linsley irão melhorar a compreensão das mudanças sazonais e de escala decadal nas chuvas na América Central.

Essas informações ajudarão a região a responder às pressões climáticas de várias maneiras. Negócio agrícola, governos, e os agricultores podem usá-lo para planejar futuras flutuações nas chuvas e implementar práticas eficazes de manejo de safras. O conhecimento também ajudará os esforços da Autoridade do Canal do Panamá, que opera o Canal Locks do Panamá, construir resiliência e se adaptar às mudanças na precipitação. Uma grande quantidade de água é necessária para mover os navios pelas eclusas sem o uso de bombas, portanto, a falta de chuvas pode resultar em dispendiosas interrupções no tráfego marítimo através do Canal do Panamá.

Esta história é republicada por cortesia do Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.