Por muitos anos, os oceanos do mundo têm sofrido com a absorção de dióxido de carbono produzido pelo homem da atmosfera, o que levou à diminuição do pH da água salgada, conhecido como acidificação do oceano, e ameaçou a saúde dos organismos e ecossistemas marinhos. Embora esse processo tenha sido bem documentado, o processo de acidificação é complicado e mal compreendido nas águas costeiras.

Por exemplo, o tronco principal da Baía de Chesapeake, o maior estuário da costa leste, sofreu de baixo oxigênio e acidificação por anos em suas águas profundas. Ao contrário das águas do oceano, a acidificação em estuários como a Baía de Chesapeake é impulsionada tanto por dióxido de carbono derivado de combustível fóssil quanto por dióxido de carbono liberado da intensa decomposição de algas estimulada por entradas de nutrientes da terra circundante. Embora os cientistas estejam melhorando sua compreensão das causas da acidificação, as formas pelas quais as águas costeiras, como a Baía de Chesapeake, lutam e resistem à acidificação, são menos conhecidas.

Uma forma possível de a Baía de Chesapeake combater a acidificação dos oceanos vem na forma de um aliado já presente:a vegetação aquática submersa (SAV). Embora tenha havido um declínio de SAV em toda a baía dos anos 1960 até os anos 1980, restaurar esses leitos SAV outrora abundantes foi um resultado primário dos esforços para reduzir as cargas de nutrientes e sedimentos para o estuário e a cobertura do SAV aumentou 300 por cento de 1984 a 2015.

Uma das maiores camas SAV recuperadas fica em uma área da baía conhecida como Susquehanna Flats - uma ampla, região de água doce das marés localizada perto da foz do rio Susquehanna na cabeceira da baía.

Wei-Jun Cai, da Universidade de Delaware, fazia parte de um grupo de pesquisa que recentemente conduziu um estudo da baía, incluindo no Susquehanna Flats, para entender como a Baía de Chesapeake usa um mecanismo de defesa contra a acidificação - conhecido como buffering - para ajudar a reduzir o dióxido de carbono e a acidificação em suas águas durante o verão.

A equipe de pesquisa incluiu pesquisadores da Universidade de Xiamen, na China, St. Mary's College, A Oregon State University e os Laboratórios Chesapeake Biological e Horn Point da University of Maryland Center for Environmental Science.

Eles descobriram que a fotossíntese forte pelas plantas em canteiros SAV na cabeceira da baía e em outras áreas rasas, as águas próximas à costa podem remover a poluição de nutrientes na baía, pode gerar pH muito alto, e elevar o estado de saturação do mineral carbonato, o que facilita a formação de minerais de carbonato de cálcio. Quando essas partículas de carbonato de cálcio e outras conchas de carbonato produzidas biologicamente são transportadas para jusante, eles entram em águas subterrâneas ácidas onde se dissolvem.

Esta dissolução dos minerais carbonáticos ajuda a "tamponar" a água contra as diminuições do pH ou mesmo suportar os aumentos do pH. "Assim como as pessoas tomam Tums para neutralizar os ácidos que causam azia, a ideia é que os leitos SAV enviem minerais carbonáticos para a baía inferior para neutralizar os ácidos lá, "disse Jeremy Testa, do Centro de Ciências Ambientais da Universidade de Maryland e co-autor do estudo.

A pesquisa foi publicada recentemente em Nature Geoscience . O primeiro autor, Jianzhong Su, era um estudante de doutorado de grau duplo da UD-Xiamen University e tinha Cai como conselheiro.

Dissolução de carbonato de cálcio

Em trabalhos anteriores, Cai, o Mary A.S. Professor Lighthipe na Escola de Ciências e Políticas Marinhas no College of Earth da UD, Oceano e Meio Ambiente, mostraram que havia muita dissolução de carbonato de cálcio na água subterrânea da baía inferior, mas eles não sabiam de onde esse carbonato estava vindo.

"Este artigo mostra evidências únicas de que o carbonato vem desses leitos de vegetação aquática submersa, "disse Cai." Águas rasas nas cabeceiras a montante e áreas próximas à costa podem ter uma grande quantidade de vegetação aquática submersa. "

Nessas áreas, durante o verão, a luz solar se combina com nutrientes para permitir que densos leitos SAV iniciem altas taxas de fotossíntese que faz com que o pH na água aumente, o que significa que a água é menos ácida.

Porque o pH é tão alto, os pesquisadores conseguiram coletar e medir as partículas de carbonato na superfície das folhas, que eles poderiam raspar e analisar. Co-autores Chaoying Ni, professor do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da UD e Diretor da W.M. Keck Center for Advanced Microscopy and Microanalysis, e Yichen Yao, que era aluno de mestrado em engenharia de materiais, fez a análise mineral.

“O laboratório fez uma imagem para nós e mostrou o carbonato nesses sedimentos e o sedimento nas folhas, as partículas, sua concentração era muito maior do que o sedimento de fundo, "disse Cai.

Formações teóricas de carbono

Quando os pesquisadores foram para uma área rasa a montante de Susquehanna Flats, eles também encontraram o carbonato, o que os levou a sua teoria de que o carbonato se forma em um local, particularmente, na cama SAV dos apartamentos Susquehanna, e então é transportado para a baía inferior.

"Sabemos que há muita dissolução de carbonato na baía inferior, e sabemos que a baía superior é onde o carbonato é formado. Então, no jornal, hipotetizamos que é essa formação no leito SAV que é transportada a jusante e se dissolve e reproduzimos esse transporte a jusante com um modelo numérico, "disse Cai." Este carbonato que é transportado de montante realmente agiu como uma forma de resistir, para tamponar o pH do sistema. "

Existem importantes ramificações ecológicas dessa descoberta, no sentido de que o manejo e a redução de nutrientes na costa não apenas ajudam a lutar contra o baixo estresse de oxigênio, mas também contra o estresse de acidificação dos ambientes e organismos que vivem ali por meio do ressurgimento da vegetação submersa.

Cai disse que embora seus resultados preliminares sejam encorajadores, os próximos passos são determinar se as partículas de carbonato são realmente transportadas pelas correntes e marés para a baía inferior e, em caso afirmativo, com que rapidez e em que condições isso acontece. Ele quer voltar à Baía para descobrir o elo que faltava entre onde o carbonato se forma e onde ele se dissolve.

"Isso é uma coisa muito interessante, "Cai disse." As pessoas falam sobre a acidificação do oceano e muito raramente falam sobre o que a resiste, o que pode proteger o sistema contra a acidificação do oceano. Então é isso que queremos encontrar. "