O fitoplâncton é a base de toda a vida no planeta. Compreender como esses organismos fotossintéticos reagem ao ambiente oceânico é importante para entender o resto da cadeia alimentar.
Apesar disso, os modelos de computador da biogeoquímica global dos oceanos normalmente não incluem o ciclo de luz dia/noite (diel), embora esse ciclo seja crítico para a fotossíntese nos produtores primários do oceano.

Pela primeira vez, cientistas do Centro de Ecossistemas do Laboratório Biológico Marinho (MBL) incorporaram o ciclo do diel em um modelo oceânico global para investigar seus efeitos no fitoplâncton. Seu estudo, publicado em Global Ecology and Biogeography , é o primeiro a investigar como o ciclo dia/noite afeta a biogeografia e a diversidade desses produtores primários.

O modelo ofereceu ciclos naturais de luz e escuridão sobre o oceano global para 15 tipos de fitoplâncton simulados. Foi então comparado a uma simulação de controle usando o mesmo modelo de plâncton, mas iluminado com luz média em períodos de 24 horas. O objetivo era ver como os ciclos de luz do diel afetaram a produtividade do fitoplâncton e alteraram a dinâmica da concentração de nutrientes.

Os fitoplânctons simulados eram todos de diferentes tamanhos de células e separados em dois grupos diferentes com duas estratégias ecológicas amplas. "Gleaners" simulavam células menores com alta afinidade de nutrientes (o que significa que eles poderiam capturar nutrientes da coluna de água mesmo se esses nutrientes estivessem em pequenas quantidades), mas crescimento lento, e "oportunistas" simulavam células maiores com maior taxa de crescimento máxima, mas baixa afinidade de nutrientes (o que significa que eles se saíram melhor em água rica em nutrientes). Estas eram representações do fitoplâncton real com base em parâmetros de culturas de laboratório.

Os pesquisadores descobriram que o ciclo do diel realmente importava para o fitoplâncton simulado.

"Sabemos que muitas características de diferentes fitoplânctons são baseadas no ciclo dia/noite. Alguns dinoflagelados se aprofundam [na coluna d'água] para obter mais nutrientes e depois sobem para a fotossíntese. Alguns armazenam carbono durante o dia, então eles pode usá-lo à noite", diz Ioannis Tsakalakis, pesquisador de pós-doutorado do MBL e primeiro autor do artigo.

O modelo mostrou que os ciclos diários estão associados a maiores concentrações de nutrientes limitados, o que significa que em latitudes mais baixas (-40° a 40°), os oportunistas simulados foram mais abundantes do que os respigadores em comparação com a simulação de controle. Isso inclui fitoplâncton como diatomáceas. Este mecanismo tornou-se menos importante em latitudes mais altas, onde os efeitos do ciclo de luz sazonal eram mais fortes do que os ciclos dia/noite.

Se os cientistas não entendem como o fitoplâncton está obtendo sua energia como produtores primários na base da cadeia alimentar, é difícil fazer inferências sobre as interações do resto dessa cadeia alimentar oceânica global – até os humanos.

Então, por que ninguém incluiu o ciclo diel antes?

O oceano global é enorme, assim como os modelos que o representam. Para lidar com as complexidades do que acontece no oceano, os modeladores geralmente simplificam certos processos. Os modelos típicos incorporam apenas mudanças de luz sazonais em vez de adicionar os detalhes mais refinados do ciclo dia/noite. Esta é principalmente uma decisão computacional, diz o cientista sênior da MBL Joe Vallino, autor sênior do artigo. "Se você não está resolvendo detalhes de tempo, em geral, [os modelos] funcionam mais rápido."

"Você está empurrando contra as restrições de hardware", diz Vallino. "Você não quer que uma simulação de 10 anos leve 10 anos para simular."

Mas à medida que as mudanças climáticas avançam, entender como o oceano funciona é vital para entender como o aquecimento global e o dióxido de carbono elevado o afetam.

“Este modelo contribui para avançar nossa compreensão fundamental de como o oceano funciona”, diz Vallino, acrescentando que, à medida que os cientistas fazem melhores modelos oceânicos, eventualmente eles podem usá-los para investigar possíveis soluções para as mudanças climáticas, minimizando consequências não intencionais.

"Ser capaz de prever como a distribuição do fitoplâncton mudará terá repercussões mais altas na cadeia alimentar", diz Vallino. "Se você não conseguir fazer essa mudança de base corretamente, não conseguirá nada que esteja conectado a ela acima dela." + Explorar mais

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