Praticamente toda a vida marinha depende da produtividade do fitoplâncton - organismos microscópicos que trabalham incansavelmente na superfície do oceano para absorver o dióxido de carbono que é dissolvido na parte superior do oceano vindo da atmosfera.

Por meio da fotossíntese, esses micróbios decompõem o dióxido de carbono em oxigênio, alguns dos quais finalmente são liberados de volta para a atmosfera, e carbono orgânico, que eles armazenam até que eles próprios sejam consumidos. Este carbono derivado do plâncton alimenta o resto da cadeia alimentar marinha, desde o menor camarão até tartarugas marinhas gigantes e baleias jubarte.

Agora, cientistas do MIT, Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), e em outros lugares encontraram evidências de que a produtividade do fitoplâncton está diminuindo constantemente no Atlântico Norte, uma das bacias marinhas mais produtivas do mundo.

Em um jornal publicado hoje em Natureza , os pesquisadores relatam que a produtividade do fitoplâncton nessa importante região caiu cerca de 10% desde meados do século 19 e o início da era industrial. Este declínio coincide com o aumento constante das temperaturas da superfície durante o mesmo período de tempo.

Matthew Osman, o autor principal do artigo e um estudante de graduação no Departamento da Terra do MIT, Atmosférico, e Ciências Planetárias e o Programa Conjunto MIT / WHOI em Oceanografia, afirma que há indicações de que a produtividade do fitoplâncton pode diminuir ainda mais à medida que as temperaturas continuam a subir como resultado da mudança climática induzida pelo homem.

"É um declínio significativo o suficiente para que nos preocupemos, "Diz Osman." A quantidade de produtividade nos oceanos varia aproximadamente com a quantidade de fitoplâncton que você tem. Portanto, isso se traduz em 10 por cento da base de alimentos marinhos nesta região que se perdeu durante a era industrial. Se tivermos uma população crescente, mas uma base alimentar decrescente, em algum momento, provavelmente sentiremos os efeitos desse declínio. "

Perfurando "panquecas" de gelo

Osman e seus colegas procuraram tendências na produtividade do fitoplâncton usando o composto molecular ácido metanossulfônico, ou MSA. Quando o fitoplâncton se expande em grandes flores, certos micróbios emitem dimetilsulfeto, ou DMS, um aerossol que é lançado na atmosfera e, eventualmente, se decompõe como aerossol de sulfato, ou MSA, que é então depositado nas superfícies do mar ou da terra pelos ventos.

"Ao contrário do sulfato, que pode ter muitas fontes na atmosfera, foi reconhecido há cerca de 30 anos que o MSA tinha um aspecto único, que é derivado apenas de DMS, que, por sua vez, é derivado apenas dessas florações de fitoplâncton, "Osman diz." Portanto, qualquer MSA que você medir, você pode ter certeza de que tem apenas uma fonte única - fitoplâncton. "

No Atlântico Norte, o fitoplâncton provavelmente produziu MSA que foi depositado ao norte, incluindo em toda a Groenlândia. Os pesquisadores mediram o MSA em núcleos de gelo da Groenlândia - neste caso, usando colunas de neve e gelo de 100 a 200 metros de comprimento que representam camadas de eventos anteriores de queda de neve preservados ao longo de centenas de anos.

"Eles são basicamente camadas sedimentares de gelo que foram empilhadas umas sobre as outras ao longo dos séculos, como panquecas, "Osman diz.

A equipe analisou 12 núcleos de gelo ao todo, cada um coletado de um local diferente no manto de gelo da Groenlândia por vários grupos da década de 1980 até o presente. Osman e sua conselheira Sarah Das, um cientista associado da WHOI e co-autor do artigo, coletou um dos núcleos durante uma expedição em abril de 2015.

"As condições podem ser muito duras, "Osman diz." Está a menos 30 graus Celsius, ventoso, e muitas vezes há condições de whiteout em uma tempestade de neve, onde é difícil diferenciar o céu da própria camada de gelo. "

A equipe, no entanto, foi capaz de extrair, metro a metro, um núcleo de 100 metros de comprimento, usando uma furadeira gigante que foi entregue no local da equipe por meio de um pequeno avião equipado com esqui. Eles imediatamente arquivaram cada segmento de núcleo de gelo em uma caixa de armazenamento a frio fortemente isolada, em seguida, voou as caixas em "voos de convés frio" - aeronave com condições ambientais de cerca de 20 graus Celsius negativos. Assim que os aviões pousaram, caminhões congeladores transportaram os núcleos de gelo para os laboratórios de núcleos de gelo dos cientistas.

"Todo o processo de transporte seguro de uma seção de gelo de 100 metros da Groenlândia, mantido em condições de menos 20 graus, de volta aos Estados Unidos é uma tarefa gigantesca, "Osman diz.

Efeitos em cascata

A equipe incorporou a experiência de pesquisadores em vários laboratórios ao redor do mundo na análise de cada um dos 12 núcleos de gelo para MSA. Em todos os 12 registros, eles observaram um declínio notável nas concentrações de MSA, começando em meados do século 19, por volta do início da era industrial, quando começou a produção em larga escala de gases de efeito estufa. Este declínio na MSA está diretamente relacionado a um declínio na produtividade do fitoplâncton no Atlântico Norte.

"Esta é a primeira vez que usamos coletivamente esses registros MSA de núcleo de gelo de toda a Groenlândia, e eles mostram este sinal coerente. Vemos um declínio de longo prazo que se origina na mesma época de quando começamos a perturbar o sistema climático com emissões de gases de efeito estufa em escala industrial, "Osman diz." O Atlântico Norte é uma área tão produtiva, e há uma enorme economia pesqueira multinacional relacionada a essa produtividade. Quaisquer mudanças na base dessa cadeia alimentar terão efeitos em cascata que, no final das contas, sentiremos em nossas mesas de jantar. "

O declínio multicêntrico na produtividade do fitoplâncton parece coincidir não apenas com temperaturas de aquecimento simultâneas de longo prazo; ele também mostra variações síncronas em escalas de tempo decadais com o padrão de circulação do oceano em grande escala conhecido como Circulação Meridional Invertida do Atlântico, ou AMOC. Este padrão de circulação normalmente age para misturar camadas do oceano profundo com a superfície, permitindo a troca de nutrientes muito necessários dos quais o fitoplâncton se alimenta.

Nos últimos anos, cientistas encontraram evidências de que AMOC está enfraquecendo, um processo que ainda não é bem compreendido, mas pode ser devido em parte ao aquecimento das temperaturas, aumentando o derretimento do gelo da Groenlândia. Este derretimento de gelo adicionou um influxo de água doce menos densa ao Atlântico Norte, que age para estratificar, ou separar suas camadas, muito parecido com óleo e água, evitando que os nutrientes nas profundezas aflorem à superfície. Esse enfraquecimento da circulação do oceano, induzido pelo aquecimento, pode ser o que está causando o declínio do fitoplâncton. À medida que a atmosfera aquece a parte superior do oceano em geral, isso também pode promover a estratificação do oceano, piora da produtividade do fitoplâncton.

"É um golpe duplo, "Osman diz." Não são boas notícias, mas o resultado disso é que não podemos mais alegar ignorância. Temos evidências de que isso está acontecendo, e essa é a primeira etapa que você inerentemente deve dar para corrigir o problema, no entanto, fazemos isso. "

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.