OS CIENTISTAS VOLTARAM O RELÓGIO DAS MUDANÇAS CLIMÁTICAS. (Comentado)

O mundo era um lugar muito diferente a 250 anos atrás. Não havia 50 Estados, feudos da Taylor Swift ou vídeos virais em qualquer lugar à vista.

Taxas de acidificação dos oceanos a cada 10 anos desde 1800 e projetada através de 2100. Crédito: Tobias Friedrich / University of Hawaii

Taxas de acidificação dos oceanos a cada 10 anos desde 1800 e projetada através de 2100. Crédito: Tobias Friedrich/University of Hawaii

Outra coisa que também foi menos abundante: o dióxido de carbono na atmosfera. Desde então, CO2 aumentou e, com ele, uma série de outros impactos têm acontecido em nosso planeta. Isso inclui a rápida acidificação dos mares em um ritmo nunca visto em pelo menos 300 milhões de anos.

A mudança na química colocou pressão sobre os recifes de coral, mas tem sido difícil para os cientistas de quantificar. Até agora.

Os pesquisadores se voltaram para trás no tempo, canalizando a água menos ácida sobre uma pequena parte da Grande Barreira de Corais para ver como era a vida dos coral antes de começarmos com a acidificação dos mares. Eles descobriram que, em vez das mudanças climáticas serem um problema futuro, ele está aqui e está afetando coral do mundo agora.

Especificamente, eles descobriram que, quando as condições de recifes foram rebobinadas a condições semelhantes de 250 anos atrás, os coral foram capazes de crescer até 7% mais rápido do que hoje em suas águas correntes indutoras de stress, de acordo com um estudo publicado na Nature Climate Change.

“Há uma série de fatores acabou contribuindo (para a saúde coral); aquecimento dos oceanos, a acidificação, poluição, pesca”, Rebecca Albright, pesquisadora pós-doutorada na Universidade de Stanford e chefe da nova pesquisa, disse. “Este estudo é a primeira evidência forte de que á acidificação dos oceanos contribui para a diminuição do crescimento do recife coral. São os primeiros impactos da acidificação do oceano e os sinal já estão em andamento em recifes”.

Antes do trabalho de Albright, experimentos de laboratório eram á única maneira os cientistas poderiam explorar o que os diferentes níveis de acidificação poderia significar para os recifes. O experimento de Albright é o primeiro a alterar a química do oceano para criar condições pré-industriais, juntamente com todos os outros refluxos naturais e fluxos que ocorrem no oceano aberto.

equipe de pesquisa de Albright trabalhando para bombear água do mar experimental sobre o local de estudo plana recife. Crédito: Ken Caldeira

A equipe de pesquisa de Albright trabalhando para bombear água do mar em um experimento sobre o local de estudo plana recife. Crédito: Ken Caldeira

“Os resultados deste estudo concordam bem com os estudos de laboratório,”Chris Langdon, um pesquisador de recifes da Universidade de Miami, disse, que já se nota com precisão quanto as taxas de calcificação tem diminuído.

O trabalho poderia ser interpretado como geoengenharia – ou a alteração intencionalmente do nosso mundo para enfrentar a mudança climática. Albright disse, no entanto, que seria economicamente proibitivos que isso seja uma solução salvar todos os recifes de coral do mundo (além das questões éticas em torno geoengenharia). Ele também não seria suficiente para resolver a causa-raiz das mudanças climáticas.

“Ao longo da história, temos tentado tem estratégias de intervenção humana que servem como bandaids, em vez de tratar a raiz do problema”, disse Albright. “A melhor abordagem seria a de reduzir as emissões de carbono”.

Além de acidificação, o aumento da temperatura dos oceanos também estão tendo um forte impacto sobre os recifes de coral. O mundo está atualmente no meio de o seu terceiro grande evento de branqueamento de coral no registro devido ao calor da mudança orientada pelo El Niño deste ano.

A desaceleração no crescimento do recife tem implicações de grande alcance para ambos os ecossistemas e as pessoas. Recifes proporcionam isolamento de tempestade e protegem milhares de espécies de peixes. Recifes de fornecer cerca de US$ 30 bilhões em benefícios econômicos para as comunidades que dependem delas para a pesca, o turismo e outros serviços.

A acidificação dos oceanos também está colocando um pedágio em outras partes do oceano. incubadoras de ostras no Noroeste do Pacífico sofreram e a pesquisa identificou hotspots de acidificação em outras pescarias em todo os EUA.

Claro, a grande questão é o que acontece em seguida. Albright disse que estamos vendo a aceleração em torno do recife pela adição de dióxido de carbono extra para as águas e vendo que os oceanos ficando parecidos com 50 anos a partir de agora, se as emissões de carbono não retardarem rapidamente. As chances são de que não teremos mais uma imagem bonita.

Fonte: Climate Central

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Comentários internos

A acidificação oceânica corresponde a diminuição do pH (potencial hidrogeniônico) nos oceanos. Isso significa que há um aumento da acidez causada pelo disposição do gás carbônico atmosférico (dióxido de carbono, CO2), que se dissolve na água alterando o seu equilíbrio químico.

Quando o homem queima carvão, petróleo ou gás, libera o CO2 para a atmosfera, onde ele atua como um gás de efeito estufa. Ao longo do tempo, a maior parte do dióxido de carbono na atmosfera é absorvida pelo oceano, onde reage com água do mar para formar um ácido que é corrosivo para os recifes de corais, crustáceos e outras espécies marinhas (Science Daily, 2016).

Desde o início da Revolução Industrial, quando as emissões de carbono iniciaram uma rápida escala continua até os dias de hoje o pH da superfície oceânica diminuiu cerca de 0,1 na escala logarítmica do pH. A dissolução do CO2 atmosférico na água do mar aumenta a concentração do íon hidrogênio H+ da água, reduzindo assim o pH do oceano.

A acidez da água não é só causada pelo dióxido de carbono, mas por compostos sulforosos e nitrogenados provenientes de atividades naturais, embora atualmente a contribuição antrópica seja o protagonista das mudanças climáticas como demonstrado no texto acima e tantas vezes no NetNature.

Sabemos que o pH da água pura é 7,0 (neutro), mas quando o dióxido de carbono (CO2) presente na atmosfera dissolve-se na água e leva a formação do ácido carbônico (H2CO3), e portanto o pH da água em equilíbrio com o CO2 atmosférico é de 5,6.

Equação: O2 (g) + H2O(l) → H2CO3 (aq)

Outra forma da água ser acidificada vem de compostos sulforosos, como o dióxido de enxofre (SO2). Neste, o dióxido de enxofre reage com a água e forma, após diversas reações, um ácido sulfúrico aquoso. De acordo com:

Equação I: SO2(g) + H2O(l) → H2SO3 (aq)

Equação II: H2SO3 (aq) + ½ H2O(l) → H2SO4 (aq)

Uma terceira forma de formação de ácidos ocorre com compostos nitrogenados. Neste, um óxido de nitrogênio reage com um oxigênio e o resultado é a formação de ácido nítrico segundo:

Equação I: Nox(g) + O2 → N2O5

Equação II: N2O5 + H2O(l) → 2HNO3 (aq)

Todas essa reações de alguma forma acabam interagindo com a biota em sistemas marinhos. No caso, como destacado acima, os corais.

Corais precisam de vitamina C para as larvas possam construir uma estrutura pedregosa que dá origem a calcificação de suas partes esqueletais. Uma nova pesquisa mostrou que quando larvas de coral (de livre flutuação) começam a calcificar seus esqueletos, genes associados com o transporte de vitamina C são alterados. Sem vitamina C suficiente, os corais podem ter baixa populacional. Se processos de calcificação estão sendo alterados como as evidências científicas estão mostrando, ele permite cientistas a entender melhor como essas mudanças ambientais e as alterações climáticas impactarão a diversidade de corais.

Os cientistas ainda não compreendem inteiramente o processo de calcificação de corais. Uma pesquisa mediu quais genes estão ligados a este processo e quando os corais-de-mostarda-da-colina (Porites astreoides) transitaram fora de sua fase larval. O gene esta associado a vitamina C através das paredes celulares e teve o maior salto em atividade no período larval. Rosenthal propôs que os corais usam a vitamina C de forma semelhante aos seres humanos, para ajudar a tecer fios de cartilagem (Science News, 2016).

Os recifes de coral são particularmente vulneráveis ao processo de acidificação do oceano, porque a arquitetura dos recifes é construída primordialmente pelo acréscimo do carbonato de cálcio (a calcificação descrita acima), que se torna cada vez mais difícil, pois as concentrações de ácido aumentam (e o pH diminui) alterando o equilibrio químico da água favorável a calcificação. Os cientistas prevêm que os recifes poderiam mudar a acreção dentro de um século devido a este processo de acidificação. Serão perdas ambientais e econômicas inestimáveis. Estudos anteriores já haviam demonstrado declínios em larga escala em recifes de corais nas últimas décadas.

A pesquisa acima descobriu que as taxas de calcificação de recifes foram 40% mais baixas em 2008 e 2009 do que eram durante a mesma época em 1975 e 1976. Mas tem sido difícil identificar exatamente o quanto do declínio é devido à acidificação e quanto é causado pelo aquecimento, poluição e excesso de pesca. Desde a era Pré-industrial reduziu a capacidade dos recifes de calcificar em 12%.

A proposta de geoengenharia é de aumentar a alcalinidade da água do oceano em torno dos recifes de coral na tentativa de salvar os ecossistemas marinhos rasos. Estes resultados mostram que a ideia pode ser eficaz, mas, a viabilidade da execução dessas medidas seria quase impossível.

Somente para manter os oceanos com os níveis atuais de dióxido de carbono seria preciso adicionar mais de 20 bilhões de toneladas de calcário no mar a cada ano. Não é impossível, mas é um enorme trabalho. Para desfazer a acidificação que já ocorreu seria preciso adicionar mais de um trilhão de toneladas de calcário dissolvido (Science Magazine, 2016).

A única maneira real e duradoura para proteger os recifes de coral é fazer cortes profundos em nossas emissões de dióxido de carbono, tratando a causa a partir de uma mudança de paradigma e não uma solução tecnológica que trata do efeito. Em resumo: a melhor maneira de proteger os recifes é parar de tratar o ambiente como um esgoto.

Muitos estudos tem apontado que grandes recifes são-construções feitas a partir de seus esqueletos calcificados lentamente, e o estudo sugere que as taxas de crescimento da Grande Barreira de Coral ao longo da costa da Austrália caíram 40% em apenas 3 décadas. Os danos da acidificação não só em recifes, mas em animais como mariscos e ctenóforos, conhecidas como borboletas mar.

Eva Maire, da Universidade de Montpellier (França) e seus colegas fizeram uma analise interessante. Eles dividiram todos os recifes de coral do mundo em células de 1 km quadrado. Então, calcularam o tempo de viagem entre cada uma dessas células e o assentamento humano mais próximo, fazendo o melhor caminho para que uma pessoa possa usar um barco, uma estrada ou uma faixa escassa para chegar ao recife. Ela estudou a acessibilidade aos recifes.

Com seu estudo esta constatou que 58% das células estão a menos de 30 minutos de agrupamentos humanos. O artigo foi publicado na Ecology Letters. A maioria desses recifes podem ser encontrados no Caribe, o Triângulo de Coral a sudeste da Ásia, Oceano Índico Ocidental e ao redor de ilhas no Pacífico. Outros, como os do Mar de Corais ou as ilhas havaianas do noroeste, são em grande parte inacessíveis, exigindo 12 horas ou mais para chegar.

Estar perto de pessoas significa que um recife e seus recursos podem ser mais facilmente acessados e explorados. A proximidade de um mercado ou uma fonte de renda para os pescadores pode fazer com que a exploração seja ainda mais fácil. Os pesquisadores descobriram que ¼ dos recifes estavam dentro de quatro horas de um grande mercado, e quase um 1/3 estavam a mais de 12 horas de distância. Quanto mais próximo de um mercado menores são as quantidades de peixes, devido a exploração excessiva e poluição.

O grupo da pesquisa também olhou para o padrão de proteção para os recifes. Muitos recifes estão em áreas marinhas protegidas que foram criadas para limitar a exploração. Porém, estes recifes estão longe de pessoas. Um recife de coral isolado é mais que o dobro da probabilidade de ser protegido do que a média. É muito mais fácil de fazer isso com manchas remotas que muitas pessoas não estão usando, pois onde há exploração não há proteção.

O problema disto é que não estamos protegendo as áreas do oceano que realmente precisam de proteção, uma vez que os recifes distantes não despertam interesse de pescadores devido ao custo causado pela distância.

Corais estão passando por um processo de branqueamento. Ele adquire esta cor quando ocorre a morte dos pólipos (que são os responsáveis pela construção dos recifes de coral), devido a problemas ambientais, como a mudança do clima. A morte dos pólipos ocorre pela destruição das zooxantelas; algas unicelulares que vivem dentro do celêntero dos pólipos e lhes fornecem parte da alimentação necessária, através da fotossíntese, por diminuição do plâncton, ou algum outro elemento nutritivo do coral. Quando isto acontece, os pólipos ficam enfraquecidos e morrem, restando o esqueleto calcário que rapidamente fica branco, uma vez que a matéria orgânica se decompõe.

Atualmente, os oceanos são 30% mais ácidos do que eram no início da Revolução Industrial (quando os corais cresciam até 7% mais) no final de 1700. Não só a acidificação dos oceanos mas, o aumento da temperatura média do planeta tem contribuído muito para os impactos nesses ecossistemas marinhos.

Os recifes de corais ocupam somente 0,1% do fundo dos oceanos, mas fornecem um habitat para ¼ das espécies de peixes do mundo. Eles também evitar a erosão ao longo das costas e tamponar o impacto das tempestades, fornecendo proteção, alimentos e meios de subsistência para cerca de 500 milhões de pessoas.

Em todo o mundo, a partir do Pacífico Sul até o Caribe, e costa da África ocidental, os recifes estão expulsando as zooxantelas. Isso porque os corais só podem manter contato com suas respectivas algas em determinadas temperaturas da água e a mudança climática provocou um aquecimento dos oceanos que esta perdurando décadas e quem tem sido intensificado particularmente por fortes eventos de El Niño.

Não é a primeira vez que o processo de branqueamento de corais acontece. Em 1998 houve casos registrados de branquiamento. O segundo ocorreu em 2010 em pouco tempo e em escala global. O terceiro evento começou em 2015. Quando os corais perdem sua zooxantelas, eles rapidamente começam a declinar em saúde. Com o tempo, eles podem recuperar-se (ou não) e muitos o fizeram entre os dois últimos eventos de branqueamento de coral em 1998 e 2010. Desde 1970, a região do Caribe perdeu 80% de seus corais e a Grande Barreira de Corais ao longo da costa australiana diminuiu pela metade. A pesca excessiva, poluição industrial e agrícola tem contribuído muito para o processo. Um estudo 2015 pela University of Florida pesquisadores estimaram que cerca de 14 mil toneladas de protetor solar entram no oceano em áreas de recifes de coral anualmente. A maioria delas contém algum um produto químico que tornam os corais mais propensos ao branqueamento em concentrações extremamente baixas de água.

Uma equipe estudou embriões de tubarões Epaulette (Hemiscyllium ocellatum) uma das 50 novas espécies descobertas próxima às montanhas da Foja, na Indonésia, em 2006. A ideia era constatar se houve diferenças entre o crescimento e sobrevivência em tubarões criados em condições atuais e em condições acidificação do oceano previstos para o ano de 2100.

As guelras de tubarão desempenham um papel importante em ajudar distúrbios no pH. A equipe acredita que o risco de morte em condições de acidificação dos oceanos pode ser maior antes das brânquias de embrião que ainda não estão completamente desenvolvidas. Os ovos de tubarão Epaulette normalmente incubar por 3-4 meses antes de chocar. Ao longo do estudo, os investigadores observaram ovos dos tubarões a partir de 10 dias depois de terem sido postos até 30 dias após terem se chocado. Durante este tempo, os tubarões foram divididos em dois grupos: um exposto as atuais condições aquáticas e outro com condições oceânicas simulando a acidificação dos oceanos prevista para o ano de 2100. Os pesquisadores analisaram as guelras e movimentos de cauda dos embriões em desenvolvimento. Eles mediram a quantidade de gemas que o embrião estava consumindo e o quanto o embrião estava crescendo.

Desde que as emissões de dióxido de carbono na atmosfera têm aumentado dramaticamente a partir Revolução Industrial, os oceanos estão absorvendo cerca de 30% desse dióxido de carbono, que causam a acidificação do oceano. Até o ano de 2100, prevê-se que a acidez do oceano terá aumentado 150% desde os tempos pré-industriais.

Como discutimos, isto tem implicações na calcificação de organismos. Tubarões, raias e elasmobrânquios em geral são considerados alguns dos grupos biológicos mais vulneráveis de todos os vertebrados marinhos (atualmente quase ¼ de todas as espécies de elasmobrânquios estão ameaçadas de extinção). Os estudos recentes sugerem que tubarões Epaulette adultos após a exposição prolongada ao dióxido de carbono não são afetados fisiologicamente em termos de performance metabólica, ou comportamentalmente em termos de encontrar comida e abrigo. A equipe acredita que a razão por trás disso é que eles são adaptados às condições flutuantes de oxigênio e dióxido de carbono em seus esconderijos, até por ser um grupo filogenéticamente muito antigo.

No entanto, adverte-se que enquanto isso soa como uma grande notícia para a espécie, a acidificação dos oceanos está prevista para representar enormes desafios para os corais construtores de recifes que fornecem os principais habitat críticos para este pequeno tubarão e tantas outras espécies deste grupo.

Adendo

Por curiosidade resolvi testar a questão da acidez e calcificação uma experiência simples; a ação de um ácido relativamente forte sobre o carbonato de cálcio, que é utilizado por corais. Para tal experiência utilizei o 50 mls de ácido acético (H3C-COOH) (4% do volume) e disponibilizei uma reação com o carbonato de cálcio (CaCO3) na forma de giz.

A experiência consistiu em deixar um pedaço de giz de (1,5 centímetros) mergulhado em uma solução de ácido acético (3,0 pH) durante 18 horas onde se mediu (com uma balança de precisão) a massa inicial do giz nas primeiras 6 horas e posteriormente a massa final.

A esquerda: papel tornassol mostrando o o ph em aproximadamente 3,0 do ácido acético. No centro; reaçao deliberação de CO2 em um teste piloto.. A direita, a mensuraçao da massa do giz mergulhado em soluçao de acido acético (4% volume)

A esquerda: papel tornassol mostrando o o pH em aproximadamente 3,0, do ácido acético. No centro; reação deliberação de CO2 em um teste piloto. A direita, a mensuração da massa do giz (em balança de precisão) mergulhado em solução de ácido acético (4% volume).

A reação química entre o carbonato de cálcio e o ácido acético pode ser representada pela seguinte equação:

Equação I: CaCO3(s) + 2 CH3COOH(aq) → Ca(CH3COO)2(aq) + H2CO3(aq)

Ou por:

Equação II: CaCO3(s) + 2 CH3COOH(aq) → Ca(CH3COO)2(aq) + H2O(l) + CO2(g)

Em um gráfico simples podemos ver a progressão de descalcificação do giz:

Nota-se que em uma solução na qual a acidez é limitada por uma quantidade fixa (finita) de ácido acético (50 mls) ainda sim é possível notar a constante perda de massa do giz. Foi possível detectar visualmente a reação liberando CO2 em um teste piloto que foi realizado antes do experimento.

Sem título

Gráficos de massa de giz. Clique para ampliar

Em 18 horas de exposição ao ácido acético o giz perdeu cerca de 5,6% de sua massa (3.683 g – 3.469 g), em 24 horas ele perdeu 8,% (3.683 g – 3.366 g). De qualquer forma, esta é uma forma de constatar o real efeito do ácido sobre estruturas de cálcio e serve como material didático para trabalhar com a problemática ambiental da acidificação da água.

A esquerda e centro a curva da massa do giz; e a direita a quantidade de massa perdida a cada hora (os picos mais baixos ocorreram durante a noite e ao que parece, a temperatura influenciou na velocidade de reação).

A esquerda e centro a curva da massa do giz; e a direita a quantidade de massa perdida a cada hora (os picos mais baixos ocorreram durante a noite e ao que parece, a temperatura influenciou na velocidade de reação). Clique para ampliar

Ainda que seja um experimento simples, com uma quantidade limita de ácido agindo sobre uma estrutura básica, o experimento permite entender, idealizar um pouco sobre a problemática da acidificação dos oceanos, que são dinâmicos, com correntes e com fluxos com variações em seu pH. No final do experimento foi possível visualizar grande parte do cálcio formando um “corpo de fundo” no recipiente e poderia ser utilizado no ensino fundamental II ou ensino médio em aulas de biologia, química ou geografia para abordar a temática

Victor Rossetti

Palavras chave: NetNature, Rossetti, Acidificação, Recifes, Corais, Vitamina C, Mudanças climáticas, Oceanos.

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