Nos últimos 50 anos, as zonas com deficiência de oxigênio em mar aberto aumentaram. Os cientistas atribuíram esse desenvolvimento ao aumento das temperaturas globais:menos oxigênio se dissolve em águas mais quentes e as camadas do oceano tropical podem se tornar mais estratificadas.
Mas agora, ao contrário das expectativas generalizadas, uma equipe internacional de cientistas liderada por pesquisadores do Instituto Max Planck de Química e da Universidade de Princeton descobriu que as zonas com deficiência de oxigênio encolheram durante longos períodos quentes no passado.

"Não esperávamos um efeito tão claro", disse Alexandra Auderset, primeira autora do novo artigo na revista Nature e atualmente pesquisador visitante de pós-doutorado na Universidade de Princeton. Ela liderou o estudo com Alfredo Martínez-García no Instituto Max Planck de Química em Mainz, como parte de uma colaboração de longo prazo com o grupo de Daniel Sigman na Universidade de Princeton.

Compreender essas mudanças é importante porque "quando o oxigênio se torna escasso, a vida fica mais difícil", disse Sigman, professor de ciências geológicas e geofísicas de Dusenbury. Por exemplo, em regiões de baixo oxigênio do Pacífico oriental e do norte do Oceano Índico, apenas micróbios e organismos especializados com metabolismo lento – como as águas-vivas – podem sobreviver.

O conteúdo de oxigênio passado dos oceanos pode ser lido em sedimentos

Os pesquisadores fizeram essa descoberta estudando arquivos de sedimentos marinhos. Os núcleos de perfuração podem ser usados ​​para determinar as condições ambientais passadas de maneira semelhante aos anéis de árvores. Entre outras coisas, as camadas de sedimentos fornecem informações sobre o conteúdo de oxigênio do mar no passado. Isso se deve ao plâncton, como os foraminíferos, que já viveram na superfície do mar e cujos esqueletos afundaram no fundo do mar, onde se tornaram parte do sedimento.

Durante sua vida, esses zooplânctons absorveram elementos químicos como o nitrogênio, cuja proporção de isótopos, por sua vez, dependia das condições ambientais:Em condições de deficiência de oxigênio, ocorre um processo chamado desnitrificação bacteriana, no qual as bactérias convertem o nitrato nutriente em nitrogênio molecular. Essas bactérias preferem absorver isótopos leves de nitrogênio em vez de pesados, então a proporção muda nos períodos em que as bactérias estavam ativas nos oceanos. Os cientistas podem medir isso para determinar a extensão das zonas anteriores com deficiência de oxigênio.

O Oceano Pacífico tropical foi bem oxigenado durante os últimos períodos quentes

Usando isótopos de nitrogênio de foraminíferos, os cientistas de Mainz e Princeton mostraram que a desnitrificação na coluna de água do Pacífico Norte tropical oriental foi bastante reduzida durante duas fases quentes, cerca de 16 e 50 milhões de anos atrás.

"Trabalhamos há décadas para desenvolver os métodos que permitiram essas descobertas", disse Sigman. “E imediatamente, os resultados estão alterando nossa visão da relação entre o clima e as condições de oxigênio do oceano”.

Ainda não está claro, no entanto, o que isso significa para a atual expansão das zonas de oceano aberto deficientes em oxigênio, disse Auderset. “Infelizmente, ainda não sabemos se a nossa descoberta de diminuição das zonas marinhas deficientes em oxigênio é aplicável às próximas décadas ou apenas a um prazo muito mais longo”, disse ela. "Isso porque temos que resolver se os processos de curto ou longo prazo foram responsáveis ​​pela mudança."

Procurando a causa

Uma das principais possibilidades para o declínio nas zonas deficientes em oxigênio sob aquecimento envolve uma redução na produtividade biológica alimentada pela ressurgência das águas superficiais tropicais. Um declínio na produtividade pode ter ocorrido porque os ventos enfraqueceram no Pacífico equatorial sob clima mais quente.

No estudo atual, os autores também descobriram que durante os dois períodos quentes do Cenozóico - o clima ideal do meio do Mioceno há cerca de 16 milhões de anos e o clima ideal do início do Eoceno há cerca de 50 milhões de anos - a diferença de temperatura entre latitudes altas e baixas era muito menor do que atualmente. Tanto o aquecimento global quanto o enfraquecimento da diferença de temperatura de alta para baixa latitude deveriam ter trabalhado para enfraquecer os ventos tropicais, reduzindo a ressurgência de águas profundas ricas em nutrientes. Isso, por sua vez, teria resultado em menor produtividade biológica na superfície e menos afundamento de matéria orgânica de algas mortas no oceano profundo, fornecendo menos combustível para o consumo de oxigênio que produz condições de deficiência de oxigênio.

Essa cadeia de eventos pode ocorrer de forma relativamente rápida. Assim, se uma mudança semelhante também se aplicar ao aquecimento global causado pelo homem, pode haver um declínio na extensão da deficiência de oxigênio em oceano aberto nas próximas décadas.

Alternativamente, a causa pode estar no Oceano Antártico, a milhares de quilômetros de distância. Durante os últimos períodos prolongados de calor, a troca de água entre as águas superficiais do Oceano Antártico e o oceano profundo ("derrubamento do oceano profundo") pode ter acelerado, levando a um maior oxigênio no interior do oceano como um todo e, assim, encolhendo as zonas de baixo oxigênio. Se uma reviravolta no oceano profundo mais forte, impulsionada pelo Oceano Antártico, fosse a principal causa das zonas tropicais deficientes em oxigênio, então esse efeito levaria mais de cem anos para entrar em ação.

"Ambos os mecanismos provavelmente desempenham um papel", disse Martínez-García, ex-pesquisador visitante do grupo de pesquisa da Sigman. "A corrida está agora para descobrir qual mecanismo é mais importante."

Considerando o futuro

“Tendo em mente nossas incertezas atuais sobre a escala de tempo da mudança, nossas descobertas têm implicações importantes para o futuro do oxigênio oceânico”, disse Sigman. "Devido à menor solubilidade do oxigênio na água quente, é muito provável que as águas superficiais do oceano global continuem a diminuir, mas nossas descobertas sugerem que as zonas com deficiência de oxigênio em oceano aberto acabarão encolhendo. variação de oxigênio que existe hoje, e isso afetará os ecossistemas oceânicos".

Nas águas costeiras, o aumento da deficiência de oxigênio pode danificar os ecossistemas e ameaçar as atividades humanas. No entanto, as zonas deficientes de oxigênio do oceano aberto são fundamentais para o ciclo químico e biológico da Terra. Além disso, se seu encolhimento for causado por uma redução na produtividade tropical, as mudanças combinadas provavelmente seriam ruins para a produtividade biológica do oceano tropical e sua pesca. Dada a complexa cascata de efeitos associados às mudanças climáticas, disseram os pesquisadores, tudo exige esforços para limitar o aquecimento causado pelo homem. + Explorar mais

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