O moderno Oceano Pacífico acolhe as maiores zonas com deficiência de oxigénio (ODZs), onde as concentrações de oxigénio são tão baixas que o nitrato é utilizado para respirar matéria orgânica. Os cientistas olharam para o passado em busca de pistas históricas na tentativa de prever a escala e a localização de futuras zonas mortas.
Uma equipe internacional de cientistas relatou em um novo estudo que a maior zona morta em oceano aberto da atualidade surgiu há 8 milhões de anos devido ao aumento do conteúdo de nutrientes nos oceanos.
Boston College O professor assistente de Ciências da Terra e Ambientais Xingchen “Tony” Wang, principal autor do relatório, disse: “Embora as fontes de enriquecimento de nutrientes possam hoje ser diferentes, a mecânica que criou o que os cientistas chamam de “zonas deficientes em oxigénio” permanece a mesma. Uma melhor compreensão das zonas mortas oceânicas do passado pode ajudar futuros esforços de conservação dos oceanos.”
“Para melhor proteger os ecossistemas marinhos e gerir as pescas, é fundamental prever como evoluirá uma ‘zona morta’ oceânica no futuro.”
Uma zona morta costeira oceânica é causada principalmente pela superabundância de nutrientes que as pessoas usam em terra, como fertilizantes. Todos os anos, o Rio MississippiOs fertilizantes humanos causam uma zona morta do tamanho do estado de Nova Jersey, no norte do Golfo do México.
Wang disse, “Essas zonas também ocorrem naturalmente em mar aberto, sendo as maiores encontradas no leste Oceano Pacífico. Ainda não está claro como estas zonas mortas irão mudar à medida que o planeta aquece. Então, estudamos a história da zona morta do Pacífico oriental para prever melhor seu comportamento futuro.”
Os cientistas, neste estudo, decidiram determinar a evolução das zonas mortas em oceano aberto antes que a atividade humana começasse a impactar o oceano. Eles também decidiram ver se essas zonas mortas sempre existem. Se sim, por quê?
Para fazer isso, eles examinaram a composição química dos sedimentos oceânicos perto da maior zona morta oceânica da atualidade. Eles obtiveram amostras de sedimentos que remontam a 12 milhões de anos e analisaram o nitrogênio contido em microfósseis conhecidos como foraminíferos.
Os cientistas procuraram nas zonas mortas evidências de desnitrificação, que pode ocorrer quando os níveis de oxigênio são tão baixos que os microrganismos precisam usar nitrato como fonte primária de energia. Os micróbios preferem comer o isótopo mais leve do nitrogênio-14 durante a desnitrificação, que possui dois isótopos estáveis: nitrogênio-14 e nitrogênio-15.
Zonas expandidas com deficiência de oxigênio também levam à expansão de zonas de desnitrificação. De acordo com o relatório, isso poderia aumentar a proporção de nitrogênio-15 para nitrogênio-14 do nitrato restante, que é então registrado em organismos oceânicos, como os foraminíferos, pela ciclagem do nitrogênio nos ecossistemas marinhos.
Wang disse, “Ao analisar a proporção de nitrogênio-15 para nitrogênio-14 dos foraminíferos nos sedimentos oceânicos, podemos reconstruir a história da extensão das zonas deficientes em oxigênio.”
Os cientistas também analisaram o teor de fósforo e ferro dos mesmos sedimentos. A análise deles revelou o antigo conteúdo de nutrientes nas profundezas do Oceano Pacífico.
Woodward W. Fischer, coautor do estudo e professor do Instituto de Tecnologia da Califórnia, disse: “O conteúdo de nutrientes nas profundezas do oceano é difícil de reconstruir e o nosso registo é o primeiro deste tipo nos últimos 12 milhões de anos; suas tendências têm implicações importantes para o ciclo global de carbono e mudança climática. "
Wang disse, “Os registros sedimentares mostraram à equipe que as maiores zonas mortas em oceano aberto se expandiram gradualmente ao longo dos últimos 8 milhões de anos.”
“Além disso, a expansão destas zonas mortas foi causada principalmente pelo enriquecimento de nutrientes. Este mecanismo é semelhante à formação de zonas mortas nos dias de hoje. águas costeiras, exceto que os humanos são responsáveis pelo atual enriquecimento de nutrientes.”
Wang disse, “Essas descobertas podem ajudar a prever melhor o comportamento futuro das zonas mortas em oceano aberto. Por exemplo, as atividades humanas têm adicionado cada vez mais nitrogénio ao oceano. Eles podem apoiar a necessidade de melhorar os modelos climáticos e oceânicos para avaliar melhor o impacto do nitrogênio antropogênico nos processos de desoxigenação em mar aberto.”
Fischer disse: “O aumento de nutrientes desde há 8 milhões de anos foi provavelmente causado pelo aumento do intemperismo e da erosão em terra, o que aumentaria a entrega de fósforo ao oceano.”
Wang dito, “Além disso, os ecossistemas terrestres passaram por uma grande transição entre 8 e 6 milhões de anos atrás. Muitas florestas foram substituídas por pastagens menos densas, conhecida como expansão dos ecossistemas C4. Com mais pastagens, erosão do solo poderia ter aumentado durante este período e teria desencadeado uma maior transferência de nutrientes orgânicos para o oceano.”
“Um provável próximo passo nesta pesquisa seria determinar como o fluxo de nitrogênio proveniente da atividade humana para o oceano pode impactar o ciclo de nutrientes do oceano.”
“As principais questões residem nas nossas zonas costeiras, onde a maior parte do azoto antropogénico entra no oceano. Se a maior parte do azoto antropogénico for removida nas regiões costeiras – essencialmente através da desnitrificação que ocorre nos sedimentos – então isso poderá diminuir o impacto em todo o oceano. Nosso grupo de pesquisa em BC está atualmente fazendo alguns trabalhos no norte do Golfo do México para entender melhor o destino do nitrogênio antropogênico no oceano.”
Jornal de referência:
- Xingchen Tony Wang, Aumento de nutrientes oceânicos e o início do final do Mioceno nas zonas deficientes em oxigênio do Pacífico, Proceedings, da Academia Nacional de Ciências (2022). DOI: 10.1073 / pnas.2204986119
