O El Niño/Oscilação Sul (ENSO) é um fenômeno climático global mais famoso pela fase El Niño caracterizada por temperaturas quentes da superfície do mar no leste do Oceano Pacífico, intensas tempestades de inverno e alta precipitação. O El Niño afeta plantas, animais e pessoas em todo o mundo, devastando a pesca do Pacífico, provocando secas em algumas partes do mundo e causando grandes inundações em outras.
Muitos modelos preveem que as mudanças climáticas irão alimentar eventos El Niño mais fortes e mais frequentes. No entanto, nosso conhecimento do ENSO e sua influência nos ecossistemas a partir de registros históricos ou instrumentais remonta apenas a cerca de 200 anos, tornando difícil entender o que o futuro de longo prazo reservará para um mundo dominante do El Niño.

Uma equipe de pesquisadores liderada pela Universidade de Utah criou uma análise detalhada do impacto do El Niño nas comunidades animais nos últimos 12.000 anos. O estudo foi publicado online na revista Science em 8 de setembro de 2022.

No novo estudo, os autores aproveitaram um local de abrigo de rochas costeiro chamado Abrigo de los Escorpiones (Escorpiones), uma das maiores e mais bem datadas coleções de ossos de vertebrados depositados por humanos e aves de rapina na costa do Pacífico da América do Norte. O local foi escavado por Ruth Gruhn e Alan Bryan da Universidade de Alberta entre 2000-2004. Para este estudo, os autores focaram-se na fauna de peixes e aves, identificando espécies a partir de pequenos fragmentos de ossos. Eles então compararam os conjuntos faunísticos com as camadas de sedimentos do Lago Pallcacocha do Equador, um dos registros contínuos mais amplamente aplicados de eventos pré-históricos do El Niño.

Sua análise revelou um padrão impressionante – quando cinco ou mais eventos importantes do El Niño ocorreram por século, os ecossistemas marinhos e terrestres se reestruturaram dramaticamente para uma fase de baixa produtividade marinha e alta produtividade terrestre. O ponto de inflexão de cinco por século ocorreu pela primeira vez cerca de 7.000 anos atrás e continuou por vários milênios, levando a um período de produtividade marinha estável, mas baixa.

Se fortes eventos de El Niño aumentarem no futuro, como muitos modelos climáticos projetam agora, esse limiar ecológico sugere que o ENSO desempenhará um papel cada vez mais importante no controle da estrutura dos futuros ecossistemas terrestres e marinhos do Pacífico Oriental e da biosfera da Terra de forma mais ampla.

"Nossa janela limitada de experiência com o El Niño nos leva a pensar que mais El Niño equivale a mais variabilidade, mais mudança, mais mudanças. Mas nossas percepções são baseadas apenas em uma janela de tempo muito estreita na era moderna que no grande esquema de coisas, é um período em que o El Niño é muito incomum", disse Jack Broughton, professor de antropologia da Universidade de Utah e autor sênior do estudo. "Mostramos que, no quadro geral, muito El Niño equivale a muita estabilidade. Para as comunidades costeiras do leste do Pacífico, isso significa um trecho estável de ecossistemas marinhos improdutivos. E isso tem enormes implicações para muitos aspectos diferentes da vida na Terra. ."

Em anos sem El Niño, a costa leste do Pacífico está repleta de vida devido à água fria e rica em nutrientes que sobe à superfície e sustenta as comunidades planctônicas nas quais a vida marinha se baseia. Durante o El Niño, a superfície do mar fica muito mais quente, fazendo com que as densidades de plâncton despenquem. Isso ondula pelos níveis tróficos superiores – os peixes pequenos que comem o plâncton, os peixes maiores que comem os peixes pequenos, os pássaros que comem os peixes, os mamíferos marinhos que comem os pássaros e os peixes. Em contraste, o El Niño causa chuvas intensas nos ecossistemas terrestres da região, produzindo um benefício de produtividade para os recursos terrestres. Isso concorda com um estudo de 2015 em que Broughton e colaboradores descobriram que as populações de coelhos eram fortemente controladas pela variação do El Niño, com base em dados de Escorpiones e Lake Pallcacocha.

Juntamente com as implicações para o futuro, as descobertas iluminam momentos importantes do nosso passado, incluindo a migração humana para as Américas, o uso variável de habitats costeiros e interiores e a extinção do pato que não voa Chendytes.

Um abrigo de rochas e um leito de lago:arquivos extraordinários

A chuva e a água das terras altas circundantes fluíram para o Lago Pallcacocha nos últimos 12.000 anos. Durante grandes tempestades que são assinaturas de eventos do El Niño, um grande volume de material é derramado no lago e se deposita no fundo em uma camada espessa e de cor clara. Nos anos com menos eventos de El Niño, o sedimento se deposita em camadas muito mais finas e escuras. Trabalhos anteriores datavam cada camada por radiocarbono e as dividiam em incrementos de cem anos. As bandas grossas se correlacionaram precisamente com registros instrumentais e históricos de fortes eventos El Niño nos últimos 200 anos.

O abrigo de rochas Escorpiones, localizado na costa noroeste da Baja California, no México, contém um depósito de 8 metros de profundidade de conchas descartadas, ossos de animais e artefatos arqueológicos, com 97 datas de radiocarbono que revelam um período de 12.000 anos. história cronológica da deposição humana e de aves de rapina. Este estudo identificou 18.623 exemplares de peixes marinhos e aves marinhas e terrestres que representavam 132 espécies, um trabalho minucioso que foi realizado nos últimos 14 anos. Os pesquisadores organizaram os espécimes em incrementos de 100 anos para alinhar com o registro paleo-ENSO.

Pallcacocha revelou uma quase ausência de ENSO entre 11.000 e 7.000 anos atrás, com a frequência do El Niño aumentando dramaticamente entre 7.000 a 5.000 anos atrás. No registro de Escorpiones, as espécies de aves e peixes eram extremamente variáveis ​​antes do surgimento do ENSO. Quando o El Niño entrou na fase de alta frequência, as comunidades animais se reestruturaram dramaticamente e depois permaneceram relativamente estáveis. Aves marinhas, como murres comuns e cagarras, e espécies de peixes associadas a águas frias, como rockfish e kelp bass, estavam em alta abundância quando os eventos de El Niño eram raros, mas diminuíram drasticamente após o início da fase de alta frequência. Além disso, espécies de aves terrestres explodiram durante os fortes anos do El Niño.

"Esse número mágico é de cinco eventos El Niño fortes por século - não apenas observamos. É baseado em testes estatísticos que nos mostram que faunas inteiras estão mudando dessa maneira, não apenas algumas espécies isoladas", disse Broughton.

Migração humana, uso da terra e extinção de patos que não voam

Esse ponto de inflexão ecológico tem amplas implicações, inclusive para nossa compreensão da colonização humana das Américas. As descobertas apoiam a "hipótese da estrada de algas" que afirma que os primeiros colonos teriam seguido florestas saudáveis ​​de algas do nordeste da Ásia, através do Estreito de Bering e nas Américas. De acordo com o registro de Escorpiones, a costa leste do Pacífico tinha florestas de algas ricas em nutrientes e livres de El Niño há cerca de 12.000 anos atrás, quando os humanos teriam feito a jornada.

O estudo também mostra que os povos do passado eram sensíveis a essas mudanças, passando muito mais tempo na costa – em Escorpiones – durante os períodos em que o El Niño era pouco frequente e o ambiente marinho era altamente produtivo. Eles se afastaram do local, presumivelmente para o interior, durante os anos do El Niño, quando os habitats terrestres floresceram.

"Este registro fornece um vislumbre de como as populações do passado se adaptaram a desafios específicos causados ​​pelas mudanças climáticas, neste caso, migrando para ambientes mais produtivos quando os ecossistemas costeiros declinaram", disse Brian Codding, professor de antropologia da U e coautor do estudo. estudar. O registro da frequência de uso humano do sítio foi baseado em tendências nas frequências de artefatos recuperados por século.

As descobertas também sugerem que o El Niño desempenhou um papel na extinção de Chendytes , um pato que não voa do tamanho de um ganso que se presume ter sido caçado por humanos. Escorpiones forneceu o relato mais detalhado da história do pato e sugere que, embora as pessoas o comam por pelo menos 6.000 anos, ele só desapareceu no período em que as frequências do El Niño estão aumentando drasticamente e quando houve muitas outras mudanças na a ecologia marinha, incluindo depressões de outras aves marinhas.

"O registro detalhado de Escorpiones ilustra a importância da mudança ambiental na condução da extinção de Chendytes , que suportou milênios de predação humana apenas para desaparecer depois que os eventos do El Niño se tornaram mais frequentes", disse Tyler Faith, professor associado de antropologia da U, curador do Museu de História Natural de Utah e coautor do estudo.

Próximas etapas

Existem algumas limitações para o estudo. O lago registra apenas eventos moderados ou fortes de El Niño, então os autores não puderam avaliar se eventos fracos de El Niño impactaram as faunas. Trabalhos adicionais avaliando padrões entre eventos fracos e fortes do El Niño podem esclarecer essa questão. Para entender melhor esses padrões, os pesquisadores estão atualmente analisando como mamíferos como focas, lontras marinhas e leões marinhos foram impactados pelo El Niño e se efeitos adicionais do limiar do El Niño na escala milenar podem estar presentes.

Existem muitos outros fatores que influenciam os ecossistemas marinhos e terrestres na área de estudo, incluindo outros sistemas e processos climáticos. Os autores enfatizam isso – mas parece que o El Niño controla os ecossistemas marinhos/terrestres quando acontece muito. Durante as fases em que o ENSO está calmo, outros sistemas oceanográficos ou climáticos (como a Oscilação Decadal do Pacífico, a Monção Norte-Americana) têm efeitos importantes.

“Os eventos do El Niño têm o efeito mais controlador sobre esses ecossistemas quando ocorrem além do limite crítico de cinco vezes por século”, disse Broughton. “Se fortes eventos de El Niño aumentarem no futuro, nossa análise sugere que a produtividade terrestre aumentará, mas os ecossistemas marinhos do leste do Pacífico serão forçados a voltar a um estado mais estável, mas menos produtivo”.

Outros coautores do estudo são Joan Coltrain e Isaac Hart da Universidade de Utah, Kathryn Mohlenhoff de Paleowest e Ruth Gruhn da Universidade de Alberta. + Explorar mais

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