p O aquecimento global provavelmente causará mudanças abruptas em importantes comunidades de algas por causa da mudança nos limites do 'ponto de ruptura' da biodiversidade nos oceanos - de acordo com pesquisas da University of East Anglia e do Earlham Institute. p Um novo estudo, publicado hoje no jornal Nature Communications , constata que, à medida que a mudança climática estende o hemisfério quente, prevê-se que essas fronteiras mudem de direção nos próximos 100 anos.

p Em vez de uma mudança gradual na diversidade microbiana devido ao aquecimento, os pesquisadores sugerem que isso vai acontecer de forma mais abrupta no que eles chamam de "pontos de ruptura" - onde quer que a temperatura do oceano esteja em torno de 15 graus em uma média anual, separando as águas frias das quentes.

p O Reino Unido é uma das áreas com maior probabilidade de ser gravemente afetada, e mais repentinamente do que se pensava anteriormente. Mas a equipe afirma que as mudanças podem ser interrompidas se agirmos rapidamente para conter as mudanças climáticas.

p Prof Thomas Mock, da Escola de Ciências Ambientais da UEA, disse:"As algas são essenciais para manter um ecossistema saudável para equilibrar a vida do oceano. Ao absorver a energia da luz solar, dióxido de carbono e água, eles produzem compostos orgânicos para a vida marinha viver.

p "Esses organismos sustentam algumas das maiores teias alimentares da Terra e impulsionam os ciclos biogeoquímicos globais.

p "Responsável por pelo menos 20 por cento da fixação global anual de carbono, mudanças de temperatura podem ter um impacto significativo sobre as algas que nossos sistemas marinhos, pesca e biodiversidade oceânica dependem.

p "Queríamos entender melhor como a crise climática está afetando as algas em todo o mundo, do Ártico à Antártica."

p A pesquisa foi liderada por cientistas da UEA em colaboração com o Joint Genome Institute (JGI) do Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE), EUA) e o Earlham Institute (Reino Unido).

p O estudo principal foi conduzido ao longo de mais de 10 anos por uma equipe internacional de 32 pesquisadores, de instituições como a University of Exeter no Reino Unido e o Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research na Alemanha.

p Envolveu a primeira análise pólo a pólo de como as algas (fitoplâncton eucariótico) e seus genes expressos estão geograficamente distribuídos nos oceanos. Assim, a equipe estudou como sua atividade genética está mudando devido às condições ambientais na parte superior do oceano, de pólo a pólo.

p Como a parte superior do oceano já está experimentando um aquecimento significativo devido ao aumento do CO ₂ níveis, os pesquisadores estimaram como a distribuição dessas comunidades de algas pode mudar com base em um modelo do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) 5 ^º Relatório de avaliação.

p A diversidade das comunidades de algas e a atividade gênica são moldadas por interações com organismos unicelulares microscópicos, ou procariontes, como parte de microbiomas complexos.

p Os pesquisadores descobriram que essas comunidades globais podem ser divididas em dois grupos principais - organismos que vivem principalmente em águas polares frias e águas quentes não polares.

p Os padrões geográficos são melhor explicados pelas diferenças na estrutura física da água (por exemplo, sazonalmente misturada com água fria e água quente estratificada permanentemente) da parte superior do oceano causada por gradientes latitudinais de temperatura.

p Os organismos foram analisados ​​por meio da extração de ácidos nucléicos e sequenciamento de DNA e mRNA de amostras coletadas durante quatro cruzeiros de pesquisa no Oceano Ártico. Oceano Atlântico Norte, Oceano Atlântico Sul e Oceano Antártico.

p O professor Mock disse:"Esforços internacionais significativos forneceram percepções sobre o que impulsiona a diversidade desses organismos e sua biogeografia global no oceano global, Contudo, ainda há compreensão limitada das condições ambientais responsáveis ​​pelas diferenças entre as comunidades de espécies locais em grande escala de pólo a pólo.

p “Nossos resultados fornecem novos insights sobre como as mudanças nas condições ambientais se correlacionam com as mudanças da biodiversidade sujeitas a flutuações e distúrbios ambientais em grande escala. Esse conhecimento é essencial para prever as consequências do aquecimento global e, portanto, pode orientar a gestão ambiental.

p "Podemos esperar que os sistemas marinhos do Reino Unido e de outros países nesta latitude sejam severamente afetados, e mais repentinamente do que se pensava anteriormente.

p “A maior mudança no ecossistema ocorrerá quando as comunidades de microalgas marinhas e suas bactérias associadas ao redor do Reino Unido forem substituídas por suas contrapartes de água quente.

p "Espera-se que isso seja causado pela mudança nos limites do ecossistema em direção ao pólo ou 'ponto de ruptura da biodiversidade' que separa as duas comunidades. Para que isso aconteça, a temperatura média anual do oceano superior precisa se tornar mais alta do que 15 ° C.

p "Mas não é irreversível, se pudermos parar o aquecimento global, " ele adicionou.

p Co-autor do Dr. Richard Leggett no Earlham Institute, acrescentou:"Este estudo também mostra o importante papel que os avanços nas tecnologias de sequenciamento de DNA têm desempenhado na compreensão dos ecossistemas baseados no oceano e, ao fazer isso, ajudando os pesquisadores a lançar luz e lidar com alguns dos maiores desafios ambientais que o planeta enfrenta. "

p O trabalho foi liderado por dois ex-doutores. alunos das Escolas de Ciências Ambientais e Ciências da Computação da UEA, Dra. Kara Martin (também baseada no Earlham Institute) e Dra. Katrin Schmidt.

p Dr. Martin disse:"Esses resultados sugerem que a fronteira ecológica mais importante no oceano superior separa os microbiomas de algas polares dos não polares em ambos os hemisférios, o que não apenas altera a escala espacial dos microbiomas de algas, mas também muda para os pólos devido ao aquecimento global.

p "Prevemos que os 'pontos de ruptura' da diversidade microbiana se moverão marcadamente para os pólos devido ao aquecimento - particularmente em torno das Ilhas Britânicas - com mudanças abruptas nos microbiomas de algas causadas pela mudança climática induzida pelo homem.

p "Esta tem sido uma experiência maravilhosa e uma oportunidade incrível de trabalhar com uma equipe magnífica. Juntos, analisamos um incrível conjunto de dados que expande a latitude de nossa pesquisa microbiana do oceano, permitindo-nos obter percepções sobre a mudança do nosso oceano de pólo a pólo. "

p Dr. Schmidt disse:"Durante nossos cruzeiros de pesquisa, já notamos comunidades de algas bastante diferentes de águas quentes a frias. Esta descoberta inicial foi apoiada por nossos resultados, sugerindo que a fronteira ecológica mais importante no oceano superior separa microbiomas de algas polares de não polares em ambos os hemisférios. E o mais importante, esta fronteira não apenas altera a escala espacial dos microbiomas de algas, mas também muda para os pólos devido ao aquecimento global. "

p Prof Tim Lenton, da Universidade de Exeter disse:"À medida que o oceano aquece com a mudança climática neste século, prevemos que o 'ponto de ruptura' entre o frio, comunidades de microalgas polares e quentes, comunidades de microalgas não polares se moverão para o norte através dos mares ao redor das Ilhas Britânicas.

p "Como as microalgas são fundamentais para a base da cadeia alimentar, podemos esperar grandes mudanças no resto do ecossistema marinho, com implicações para a pesca, bem como a conservação marinha.

p "A 'bomba de carbono biológica' por meio da qual o oceano absorve dióxido de carbono da atmosfera mudará com essa mudança nas comunidades de microalgas - provavelmente se tornando menos eficaz - o que poderia, por sua vez, aumentar o aquecimento global."

p O sequenciamento foi feito no JGI como parte do projeto do Programa de Ciência da Comunidade Mar da Mudança:Comunidades de Fitoplâncton Eucariótico no Oceano Ártico.

p "A diferenciação biogeográfica de microbiomas de algas no oceano superior de pólo a pólo" é publicado em Nature Communications em 16 de setembro, 2021.