Um novo estudo da USC coloca os micróbios oceânicos sob uma nova luz, com implicações importantes para o aquecimento global.

O estudo, publicado terça-feira no Proceedings of the National Academy of Sciences , fornece um método de contabilidade universal para medir como a matéria à base de carbono se acumula e circula no oceano. Embora as teorias concorrentes tenham sido frequentemente debatidas, a nova estrutura computacional reconcilia as diferenças e explica como os oceanos regulam o carbono orgânico ao longo do tempo.

Surpreendentemente, a maior parte da ação envolvendo o carbono não ocorre no céu, mas sob os pés e sob o mar. As plantas da Terra, oceanos e lama armazenam cinco vezes mais carbono do que a atmosfera. Ele se acumula nas árvores e no solo, algas e sedimentos, microorganismos e água do mar.

“O oceano é um enorme reservatório de carbono com potencial para mitigar ou aumentar o aquecimento global, "disse Naomi Levine, autor sênior do estudo e professor assistente no departamento de ciências biológicas da USC Dornsife College of Letters, Artes e Ciências. "O ciclo do carbono é fundamental para a compreensão do clima global porque define a temperatura, que por sua vez define padrões climáticos e meteorológicos. Ao prever como funciona o ciclo e armazenamento de carbono, podemos entender melhor como o clima mudará no futuro. "

Os processos que regem como a matéria orgânica - matéria vegetal e animal em decomposição no ambiente semelhante ao material que os jardineiros adicionam ao solo - se acumula são essenciais para o ciclo do carbono da Terra. Contudo, os cientistas não têm boas ferramentas para prever quando e como a matéria orgânica se acumula. Isso é um problema porque uma melhor reconciliação do carbono orgânico pode informar os modelos de computador que prevêem o aquecimento global e apóiam as políticas públicas.

Nova estrutura USC pode medir aumentos de carbono orgânico no oceano

Nos últimos anos, cientistas ofereceram três teorias concorrentes para explicar como a matéria orgânica se acumula, e cada um tem suas limitações. Por exemplo, uma ideia é que alguma matéria orgânica é intrinsecamente persistente, semelhante a uma casca de laranja. Às vezes, o carbono está muito diluído para que os micróbios não possam localizá-lo e comê-lo, como se estivessem tentando encontrar uma única balinha amarela em uma jarra cheia de balas brancas. E às vezes, o micróbio certo não está no lugar certo na hora certa para interceptar matéria orgânica devido às condições ambientais.

Embora cada teoria explique algumas observações, o estudo da USC mostra como essa nova estrutura pode fornecer um quadro muito mais abrangente e explicar a dinâmica ecológica importante para o acúmulo de matéria orgânica no oceano. A solução tem ampla utilidade.

Por exemplo, pode ajudar a interpretar dados de qualquer condição do oceano. Quando conectado a um modelo de ecossistema completo, a estrutura é responsável por diversos tipos de micróbios, temperatura da água, nutrientes, taxas de reprodução, luz do sol e calor, profundidade do oceano e muito mais. Por meio de sua capacidade de representar diversas condições ambientais em todo o mundo, o modelo pode prever como o carbono orgânico se acumulará em vários cenários complexos - uma ferramenta poderosa em um momento em que os oceanos estão esquentando e a Terra está mudando rapidamente.

"Prever por que o carbono orgânico se acumula tem sido um desafio não resolvido, "disse Emily Zakem, coautor do estudo e bolsista de pós-doutorado na USC Dornsife. "Mostramos que o acúmulo de carbono pode ser previsto usando essa estrutura computacional."

Avaliando o passado - e o futuro - dos oceanos da Terra

A ferramenta também pode ser usada para modelar as condições oceânicas passadas como um preditor do que pode estar reservado para a Terra à medida que o planeta aquece em grande parte devido às emissões de gases de efeito estufa causadas pelo homem.

Especificamente, o modelo é capaz de ver como os micróbios marinhos podem alterar o equilíbrio de carbono do mundo. A ferramenta pode mostrar como os micróbios processam matéria orgânica na coluna de água ao longo de um determinado ano, bem como em escalas de tempo milenares. Usando esse recurso, o modelo confirma - como foi previsto anteriormente - que os micróbios irão consumir mais matéria orgânica e liberá-la novamente na forma de dióxido de carbono à medida que o oceano aquece, o que, em última análise, aumentará as concentrações de carbono na atmosfera e aumentará o aquecimento. Além disso, o estudo diz que esse fenômeno pode ocorrer rapidamente, de uma forma não linear, uma vez que um limiar é atingido, uma possível explicação para alguns dos extremos climáticos em chicote que ocorreram no passado distante da Terra.

"Isso sugere que as mudanças no clima, como o aquecimento, pode resultar em grandes mudanças nos estoques de carbono orgânico e que agora podemos gerar hipóteses de quando isso pode ocorrer, "Levine disse.

Finalmente, o artigo de pesquisa diz que a nova ferramenta pode modelar como o carbono se move através do solo e sedimentos no ambiente terrestre, também, embora esses aplicativos não fizessem parte do estudo.