p Como o Pólo Norte, o Oceano Ártico, e a terra ártica circundante aquece rapidamente, os cientistas estão correndo para entender os efeitos do aquecimento nos ecossistemas árticos. Com o encolhimento do gelo marinho, mais luz atinge a superfície do Oceano Ártico. Alguns previram que isso levará a mais plâncton, que por sua vez apoiaria peixes e outros animais. p Não tão rápido, diz uma equipe de cientistas liderada pela Universidade de Princeton e o Instituto Max Planck de Química.

p Eles apontam para o nitrogênio, um nutriente vital. Os pesquisadores usaram plâncton fossilizado para estudar a história das fontes e taxas de fornecimento de nitrogênio para o oeste e centro do oceano Ártico aberto. Trabalho deles, detalhado em um artigo na edição atual da revista Nature Geoscience , sugere que sob um regime de aquecimento global, essas águas árticas abertas terão limitação de nitrogênio mais intensa, provavelmente impedindo um aumento na produtividade.

p "Olhando para o Oceano Ártico do espaço, é difícil ver água, já que grande parte do Oceano Ártico é coberto por uma camada de gelo marinho, "disse o autor principal Jesse Farmer, um pós-doutorado associado no Departamento de Geociências da Universidade de Princeton, que também é um pós-doutorado visitante no Instituto Max Planck de Química em Mainz, Alemanha. Este gelo marinho se expande naturalmente durante os invernos e se contrai durante os verões. Nas décadas recentes, Contudo, o aquecimento global causou um rápido declínio na cobertura de gelo marinho no verão, com cobertura de gelo no verão agora cerca de metade da de 1979.

p À medida que o gelo do mar derrete, O plâncton fotossintetizante que forma a base das teias alimentares do Ártico deve se beneficiar da maior disponibilidade de luz. "Mas há um problema, "disse a autora colaboradora Julie Granger, professor associado de ciências marinhas da Universidade de Connecticut. "Esse plâncton também precisa de nutrientes para crescer, e os nutrientes são abundantes apenas nas profundezas do Oceano Ártico, um pouco além do alcance do plâncton. "Se o plâncton pode adquirir esses nutrientes depende de quão estritamente o oceano superior é" estratificado, "ou separados em camadas. Os 200 metros superiores (660 pés) do oceano consistem em camadas distintas de água com densidades diferentes, determinado por sua temperatura e salinidade.

p "Quando o oceano superior é fortemente estratificado, com água muito leve flutuando em cima de água densa e profunda, o fornecimento de nutrientes para a superfície iluminada pelo sol é lento, "disse o Fazendeiro.

p Uma nova pesquisa liderada por cientistas da Universidade de Princeton mostra como o suprimento de nitrogênio para o Ártico mudou desde a última era do gelo, que revela a história da estratificação do Oceano Ártico. Usando núcleos de sedimentos do Oceano Ártico ocidental e central, os pesquisadores mediram a composição isotópica do nitrogênio orgânico preso nos fósseis de calcário dos foraminíferos (plâncton que cresceu nas águas superficiais, depois morreu e afundou no fundo do mar). Suas medições revelam como as proporções de nitrogênio derivado do Atlântico e do Pacífico mudaram ao longo do tempo, enquanto também rastreia mudanças no grau de limitação de nitrogênio do plâncton na superfície. Ona Underwood da classe de 2021 foi um membro chave da equipe de pesquisa, analisando núcleos de sedimentos do oeste do Oceano Ártico para seu projeto júnior.

p Onde os oceanos se encontram:as águas do Pacífico flutuam acima das salgadas, águas atlânticas mais densas

p O Oceano Ártico é o ponto de encontro de dois grandes oceanos:o Pacífico e o Atlântico. No Ártico ocidental, As águas do Oceano Pacífico fluem para o norte através do estreito de Bering que separa o Alasca da Sibéria. Chegando ao Oceano Ártico, a água relativamente doce do Pacífico flui sobre a água mais salgada do Atlântico. Como resultado, a coluna de água superior do Ártico ocidental é dominada pelo nitrogênio proveniente do Pacífico e é fortemente estratificada.

p Contudo, nem sempre foi assim. "Durante a última era do gelo, quando o crescimento das camadas de gelo baixou o nível global do mar, o estreito de Bering não existia, "disse Daniel Sigman, Professor Dusenbury de Ciências Geológicas e Geofísicas de Princeton e um dos mentores de pesquisa de Farmer. Naquela hora, o estreito de Bering foi substituído pela ponte Bering Land, uma conexão terrestre entre a Ásia e a América do Norte que permitiu a migração de humanos para as Américas. Sem o estreito de Bering, o Ártico só teria água do Atlântico, e os dados de nitrogênio confirmam isso.

p Quando a era do gelo terminou 11, 500 anos atrás, conforme os mantos de gelo derretiam e o nível do mar subia, os dados mostram o súbito aparecimento de nitrogênio do Pacífico na bacia ártica oeste aberta, evidências dramáticas da abertura do Estreito de Bering.

p "Esperávamos ver esse sinal nos dados, mas não tão claramente! ”disse Sigman.

p Esta foi apenas a primeira das surpresas. Analisando os dados, O fazendeiro também percebeu que, antes da abertura do Estreito de Bering, o Ártico não foi fortemente estratificado como é hoje. Somente com a abertura do Estreito de Bering o Ártico ocidental tornou-se fortemente estratificado, refletido pelo início da limitação de nitrogênio do plâncton nas águas superficiais.

p Indo para o leste longe do Estreito de Bering, a água proveniente do Pacífico é diluída, de modo que o Ártico central e oriental moderno é dominado pela água do Atlântico e uma estratificação relativamente fraca. Aqui, os pesquisadores descobriram que a limitação de nitrogênio e a estratificação de densidade variavam com o clima. Como no Ártico ocidental, a estratificação era fraca durante a última era do gelo, quando o clima era mais frio. Depois da idade do gelo, estratificação do Ártico central fortalecida, atingindo um pico entre cerca de 10, 000 e 6, 000 anos atrás, um período de temperaturas naturalmente mais altas no verão ártico, denominado "Máximo Térmico Holoceno". Desde aquele tempo, a estratificação do Ártico central enfraqueceu, permitindo que o nitrogênio profundo alcance as águas superficiais para exceder as necessidades do plâncton.

p O aquecimento global está retornando rapidamente o Ártico ao clima do Máximo Térmico Holoceno. À medida que esse aquecimento continua, alguns cientistas previram que a redução da cobertura de gelo aumentaria a produtividade do plâncton ártico, aumentando a quantidade de luz solar que atinge o oceano. As novas informações históricas obtidas por Farmer e seus colegas sugerem que tal mudança é improvável para as águas da bacia aberta do Ártico ocidental e central. O Ártico ocidental permanecerá fortemente estratificado devido ao fluxo persistente de água do Pacífico através do Estreito de Bering, enquanto o aquecimento fortalecerá a estratificação no Ártico central. Em ambas as regiões de oceano aberto, o suprimento lento de nitrogênio provavelmente limitará a produtividade do plâncton, concluíram os pesquisadores.

p "Um aumento na produtividade da bacia ártica aberta provavelmente teria sido visto como um benefício, por exemplo, aumentando a pesca, "disse o Fazendeiro." Mas, dados nossos dados, um aumento na produtividade do Ártico aberto parece improvável. A melhor esperança de um futuro aumento na produtividade do Ártico está provavelmente nas águas costeiras do Ártico. "