NA FALTA DE FITOPLÂNCTON, FALTA O OXIGÊNIO: O DESASTRE DO AQUECIMENTO GLOBAL PODE SUFOCAR A VIDA NO PLANETA TERRA. (Comentado)

A queda nos níveis de oxigênio causadas pelo aquecimento global poderia ser uma ameaça maior para a sobrevivência da vida no planeta Terra do que as inundações, de acordo com pesquisadores da Universidade de Leicester.

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Um aumento na temperatura da água dos oceanos em cerca de seis graus Celsius – que alguns cientistas prevêem que pode ocorrer assim que 2100 – poderia parar a produção de oxigênio por fitoplâncton por perturbar o processo de fotossíntese. Crédito: NOAA MESA Project.

Um estudo liderado por Sergei Petrovskii, Professor de Matemática Aplicada da Universidade de Departamento de Matemática do Leicester, mostrou que um aumento na temperatura da água dos oceanos do mundo em cerca de 6 graus Celsius – que alguns cientistas preveem que pode ocorrer assim que 2100 – Pode parar a produção de oxigênio por fitoplâncton ao perturbar o processo de fotossíntese.

Professor Petrovskii explicou: “O aquecimento global tem sido foco de atenção da ciência e da política por cerca de duas décadas. Muito tem sido dito sobre suas desastrosas conseqüências esperadas, talvez o mais notório é a inundação global que pode resultar da fusão do gelo antártico. Se o aquecimento for superior a alguns graus em relação ao nível pré-industrial. No entanto, agora parece que isso não é o maior perigo que o aquecimento pode causar à humanidade.

“Cerca de dois terços de oxigênio atmosférico total do planeta é produzido por oceano fitoplâncton – e, por conseguinte, cessação resultaria na depleção de oxigênio atmosférico a uma escala global. Isso provavelmente resultaria na mortalidade em massa de animais e seres humanos”.
A equipe desenvolveu um novo modelo de produção de oxigênio no oceano que leva em conta as interações básicas na comunidade de plâncton, como a produção de oxigênio na fotossíntese, porque o consumo de oxigênio da respiração plâncton e de fitoplâncton zooplâncton alimentação.

Embora a pesquisa convencional muitas vezes centra-se no ciclo de CO2, como o dióxido de carbono é o agente principal responsável pelo aquecimento global, alguns pesquisadores têm explorado os efeitos do aquecimento global sobre a produção de oxigênio.

A Conferência sobre Mudança Climática das Nações Unidas 2015 será realizada em Le Bourget, Paris, de 30 de novembro a dezembro de 11. Será a 21ª sessão anual da Conferência das Partes da Convenção-Quadro 1992 das Nações Unidas sobre Mudança do Clima (UNFCCC) e a 11ª sessão da Reunião das Partes do Protocolo de Quioto de 1997. O objetivo da conferência é o de alcançar um acordo juridicamente vinculativo e universal sobre o clima, de todas as nações do mundo.

Journal Reference:
1. Yadigar Sekerci, Sergei Petrovskii. Mathematical Modelling of Plankton–Oxygen Dynamics Under the Climate Change. Bulletin of Mathematical Biology, 2015; DOI: 10.1007/s11538-015-0126-0

Fonte: Science Daily

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Comentários Internos

Em uma breve definição, plâncton é a base da cadeia alimentar dos ecossistemas aquáticos, pois serve de alimentação a organismos maiores. A descoberta desta fauna ocorreu no final do século XIV quando o biólogo alemão Johannes Müller passou uma rede fina de seda pela superfície do mar para capturar as substâncias em suspensão. Ele encontrou uma comunidade desconhecida, composta de inúmeros organismos vegetais e animais. Posteriormente, Victor Hensen, em 1887 cunhou o termo plâncton definindo esses organismos como partículas orgânicas que flutuam livres e involuntariamente pelos corpos d’água.

Com o passar do tempo o plâncton foi sendo estudado e classificado em três grupos principais; fitoplâncton, zooplâncton e bacterioplâncton. Obviamente, há outras classificações mais precisas que se referem a faunas específicas, por exemplo, ictioplâncton; constituído por formas larvares ou juvenis do nécton e que apresentam pouca locomotividade. Nécton é o conjunto de animais aquáticos que se movem livremente na coluna de água com o auxílio de seus órgãos de locomoção: as barbatanas (ou nadadeiras) ou outros apêndices.

Náuplio é o estágio larvar, planctônico da maioria dos crustáceos aquáticos. A larva, livre dispõe de três pares de apêndices e um pequeno ocelo na parte anterior da cabeça. O ciclo reprodutivo dos crustáceos começa com cistos hibernantes encubados (ovos), que são embriões enclausurados. Quando os cistos se rompem, o embrião abandona a carapaça e é então chamado náuplio. Uma vez completado o seu desenvolvimento, o náuplio emerge como um livre nadador. Alimenta-se de partículas de microalgas, bactérias e detritos. Os náuplios passam por 15 mudanças em oito dias, antes de atingir a fase adulta.

Náuplio é o estágio larvar, planctônico da maioria dos crustáceos aquáticos. A larva, livre dispõe de três pares de apêndices e um pequeno ocelo na parte anterior da cabeça. O ciclo reprodutivo dos crustáceos começa com cistos hibernantes encubados (ovos), que são embriões enclausurados. Quando os cistos se rompem, o embrião abandona a carapaça e é então chamado náuplio. Uma vez completado o seu desenvolvimento, o náuplio emerge como um livre nadador. Alimenta-se de partículas de microalgas, bactérias e detritos. Os náuplios passam por 15 mudanças em oito dias, antes de atingir a fase adulta.

O zooplâncton é formado por organismos a deriva em oceanos, mares e corpos de água doce. Plâncton (em grego πλαγκτός) significa “andarilho” ou “vagabundo” (Thurman, 1997).

Individualmente são microscópicos, mas alguns (como água-viva) são maiores e visível a olho nu.

O termo zooplâncton é uma categorização abrangendo uma gama de organismos de tamanhos variados, incluindo pequenos e grandes metazoários e protozoários. Ele inclui organismos holoplanctônicas cujo ciclo de vida completo encontra-se dentro do plâncton, bem como organismos meroplanctônicos que gastam parte de suas vidas no estágio de desenvolvimento planctônico antes de se formar completamente, tornando-se séssil, parte do nécton ou bentônico (vivendo no assoalho do oceano em contato com o substrato). Embora os zooplânctons sejam transportados principalmente por correntes de água, muitos têm locomoção, que auxiliam na fuga de predadores (como na migração vertical diária) ou para capturar uma presa.

Protozoários são grupos de zooplâncton ecologicamente importantes e incluem os foraminíferos, radiolarians e dinoflagelados. Este último na maioria das vezes são mixotroficos; ou seja, autotrofos e heterotrofos. O mais importante zooplâncton metazoário são os cnidários, como as águas-vivas. Há também crustáceos, tais como copépodes, ostracodes, isópodes, anfípodes, krill, chaetognathas, moluscos (tais como pteropodes) e cordados.

Copepode é um grupo de crustáceos muito importante na composição da fauna de invertebrados aquáticos. Há cerca de 12.000 espécies conhecidas; dessas, 7.500 são de vida livre, sendo 1200 próprias de águas continentais. Certos copépodos de águas continentais podem formar agregados com densidades superiores a 11.000 indivíduos por litro. Os copépodos podem parasitar peixes e invertebrados aquáticos.

Copepode é um grupo de crustáceos muito importante na composição da fauna de invertebrados aquáticos. Há cerca de 12.000 espécies conhecidas; dessas, 7.500 são de vida livre, sendo 1200 próprias de águas continentais. Certos copépodos de águas continentais podem formar agregados com densidades superiores a 11.000 indivíduos por litro. Os copépodos podem parasitar peixes e invertebrados aquáticos.

Filogeneticamente, a escala é ampla e inclui uma ampla gama de organismos de comportamentos alimentares semelhantes: filtradores, predadores, vivendo em simbiose com fitoplâncton autotróficos (veja aqui) como visto em corais. A alimentação do zooplâncton, bacterioplâncton, fitoplâncton na maioria das vezes é por canibalismo, detritos (ou neve marinha) e até mesmo de organismos nectônicos. Como resultado, zooplâncton são encontrados principalmente em águas de superfície onde os recursos alimentares (fitoplâncton zooplâncton ou outros) são abundantes (Thurman, 1997).

Bacterioplâncton refere-se ao componente bacteriano do plancton que flutua na coluna de água, tanto em água do mar quanto água doce. Eles ocupam uma variedade de nichos ecológicos em ecossistemas marinhos e aquáticos. Ambos são produtores primários (autótrofos que realizam fotossíntese, transformando energia solar em energia química) e consumidores primários (que se alimentam dos produtores primários) nestes ecossistemas e comandam ciclos biogeoquímicos globais de elementos essenciais para a vida (por exemplo, a fixação de carbono e de nitrogênio).

Fixação de nitrogênio
3{CH2O}+2N2+3H2O+4H+ ——> 3CO2↑+4NH4+

Muitos são saprófitos, e a obtenção de energia é feita através do consumo de matéria orgânica produzida por outros organismos. Este material pode ser dissolvido no meio e levado diretamente a partir daí, ou bactérias podem viver e crescer em associação com material em partículas, tais como a neve marinha. Muitas espécies de bacterioplâncton são autotróficas e obtém energia a partir de fotossíntese ou quimiossíntese. Estes últimos são frequentemente classificados como picoplancton, e incluem grupos de cianobactérias como Prochlorococcus e Synechococcus. Bacterioplâncton desempenham papéis críticos na fixação global de nitrogênio, nitrificação, desnitrificação, remineralização e metanogênese. Como outros pequenos plânctons, o bacterioplâncton é predado por zooplâncton (geralmente protozoários), e seus números também são controlados através de infeção por bacteriófagos (Thurman, 1997).

Outro plâncton significativo e de grande importância é o fitoplâncton que são pequenos para serem vistos individualmente a olho nu. No entanto, presentes em números muito elevados, algumas variedades podem se tornar visíveis em manchas coloridas sobre a superfície da água devido à presença da clorofila nas suas células e pigmentos acessórios; como as ficobiliproteínas ou xantofilas.

Os fitoplânctons são organismos fotossintetizantes que habitam a camada superior dos oceanos e em corpos de água doce. São agentes para produção primária, de formam compostos orgânicos a partir de dióxido de carbono dissolvido na água, um processo que sustenta a cadeia alimentar aquática (Ghosal et al, 2011). Como a obtenção de energia se dá através do processo de fotossíntese, devem viver na camada superficial iluminada (denominado zona eufótica) de um oceano, mar ou lago. O fitoplâncton é responsável pela produção de 2/3 de toda atividade fotossintética da Terra (NASA, 2009, 2014) A sua fixação cumulativa de energia em compostos de carbono (produção primária) é a base para a grande maioria das cadeias alimentares nos oceânicos (a quimiossíntese é uma exceção).

Fotossíntese:
H2O + CO2 + hν ——> (CH2O)n + O2 (1)
Respiração:
(CH2O)n + O2 ——> CO2 + H2O + Energia (2)
Equação resumida:
(Fotossíntese) 6H2O + 6CO2 + hν 6O2+C6H12O6 (Respiração)

Dessa maneira, parte do CO2 fixado segundo a equação 1, é reemitido a segunda equação (2). O restante será armazenado, na forma de biomassa, no que é chamado de Produção Primária Líquida (PPL).

Os efeitos das mudanças climáticas de causa antrópica na população global de fitoplâncton é uma área de pesquisa ativa como vimos acima na reportagem. Alterações na estratificação vertical da coluna de água, alteram a taxa de reações biológicas dependentes da temperatura, e o fornecimento, afetando a oferta de nutrientes e tem efeitos importantes na produtividade futura fitoplâncton (Henson et al, 2010). Além disso, as alterações na mortalidade de fitoplâncton devido às taxas de zooplâncton pastejo ser significativas também. Especialmente para as espécies que dependem da alimentação do fitoplâncton krill (crustáceo), como é o caso das baleias.

Diatomácea. São organismos unicelulares, e possuem uma carapaça ou parede silicosa chamada frústula, localizada externamente à membrana plasmática. Ocorrem em água doce e mares, podendo ser planctônicas ou bentônicas. Existem algumas espécies que formam cadeias ou colônias simples que podem induzir um observador a considerá-las pluricelulares. O grupo apresenta enorme biodiversidade de espécies atuais e formas conhecidas, do registo fóssil. As suas paredes celulares de sílica apresentam uma diversidade de formas intrincadas e ornamentadas que as tornam um dos seres vivos microscópicos que mais chamam atenção. Existem em mais de 200 géneros não extintos de diatomáceas, estimando-se que atualmente existam mais de 100.000 espécies diferentes.

Diatomácea. São organismos unicelulares, e possuem uma carapaça ou parede silicosa chamada frústula, localizada externamente à membrana plasmática. Ocorrem em água doce e mares, podendo ser planctônicas ou bentônicas. Existem algumas espécies que formam cadeias ou colônias simples que podem induzir um observador a considerá-las pluricelulares. O grupo apresenta enorme biodiversidade de espécies atuais e formas conhecidas, do registo fóssil. As suas paredes celulares de sílica apresentam uma diversidade de formas intrincadas e ornamentadas que as tornam um dos seres vivos microscópicos que mais chamam atenção. Existem em mais de 200 géneros não extintos de diatomáceas, estimando-se que atualmente existam mais de 100.000 espécies diferentes.

Fitoplânctons também são altamente dependentes de minerais, especialmente macronutrientes tais como nitrato (NO3-), fosfato (PO43-) ou ácido silícico (H2SiO3), cuja disponibilidade é regulada por um equilíbrio entre a chamada bomba biológica e ressurgência de águas profundas, ricas em nutrientes. Em algumas regiões, tais como o Oceano Antártico, o fitoplâncton é bastante limitado pela falta de ferro e de outros micronutrientes solubilizados na água. Isto levou alguns cientistas que propor a fertilização com ferro como um meio para contrariar a acumulação do dióxido de carbono (CO2) produzido pelo homem na atmosfera (Richtel, 2007). Experiências em grande escala com o ferro (sais de ferro, como o sulfato de ferro (FeSO4) foram feitas adicionando aos oceanos com a proposta de promover o crescimento do fitoplâncton e acumular biomassa a partir do CO2 atmosférico. No entanto, a controvérsia sobre a manipulação do ecossistema e da eficiência da fertilização com ferro diminuiu tais experiências (Monastersky, 1995).

Em um experimento recente, publicado quase junto com o citado na reportagem acima demonstrou também que quando o fitoplâncton é submetido a água aquecida, inicialmente não consegue prosperar, mas após 45 dias, ou 100 gerações, eles desenvolveram (evolutivamente) certa tolerância a temperaturas esperadas até o final do século. Com a sua tolerância recente veio um aumento na eficiência, em que eles foram capazes de converter dióxido de carbono em biomassa novamente (Padfield et al, 2015).

As respostas evolutivas no fitoplâncton para o aquecimento podem ser rápidas e compensar alguns dos declínios previstos na capacidade dos ecossistemas aquáticos para absorver o dióxido de carbono durante o aumento da temperatura média global.

Os resultados demonstram que as respostas evolutivas de fitoplâncton para o aquecimento das águas devem ser levados em conta quando se desenvolve modelos de como a mudança climática afetará os ecossistemas aquáticos. Este trabalho experimental da base empírica para a incorporação da evolução nos modelos utilizados para prever a produtividade futura do oceano.

Fitoplâncton absorve tanto dióxido de carbono quanto florestas tropicais e assim compreender a forma como eles respondem a um contexto de mudanças climáticas é crucial. Chlorella contém pigmentos verdes fotossintetizadores (clorofila a e b) em seu cloroplasto. Atraves da fotossíntese se multiplica rápidamente abosrvendo dióxido de carbono, usando agua, luz solar e pequenas quantidades de minerais para se reproduzir.

Fitoplâncton absorve tanto dióxido de carbono quanto florestas tropicais e assim compreender a forma como eles respondem a um contexto de mudanças climáticas é crucial. Chlorella contém pigmentos verdes fotossintetizadores (clorofila a e b) em seu cloroplasto. Através da fotossíntese se multiplica rapidamente absorvendo dióxido de carbono, usando água, luz solar e pequenas quantidades de minerais para se reproduzir.

Os cientistas, liberados pelo doutorando Dan Padfield da Environment and Sustainability Institute na University of Exeter’s Penryn (Cornualha) expuseram Chlorella vulgaris, uma espécie modelo de fitoplâncton, à temperatura de 20-33°C graus. Inicialmente taxas de crescimento atingiram um máximo de 30 graus, 33 graus, com um crescimento estressante e limitado. Após 100 gerações (cerca de 45 dias) aumentou o crescimento para níveis esperados a partir dos efeitos da temperatura sobre a exponenciais taxas fisiológicas, mostrando que as algas tinham evoluído a capacidade de crescer com o aumento da temperatura (Padfield et al, 2015).

O mecanismo subjacente para a capacidade de tolerar temperaturas mais quentes foi um aumento na eficiência, em que a alga era capaz de converter dióxido de carbono em biomassa por nova redução das taxas de respiração (produção de dióxido de carbono). É esta mudança nas taxas relativas de respiração e fotossíntese que permitiram o fitoplâncton lidar com temperaturas mais quentes. Embora os experimentos sejam focados apenas em uma espécie de fitoplâncton, é possível que a rápida evolução da eficiência na utilização do carbono seja aplicada a outras espécies de fitoplâncton na tentativa de melhorar substancialmente os modelos que descrevem efeitos ecológicos e biogeoquímicos das mudanças climáticas (Padfield et al, 2015).

Victor Rossetti

Palavras chave: NetNature, Rossetti, Plâncton, Fitoplâncton, Zooplâncton, Bacterioplâncton, Fotossíntese.

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Referências

Ghosal; Rogers; Wray, S.; M.; A. “The Effects of Turbulence on Phytoplankton”. Aerospace Technology Enterprise. NTRS. 2011
Henson, S. A.; et al. (2010). “Detection of anthropogenic climate change in satellite records of ocean chlorophyll and productivity”. Biogeosciences 7 (2): 621–640.
Monastersky, R.: “Iron versus the greenhouse.” Science News, 30 September 1995, p. 220.
NASA Satellite Detects Red Glow to Map Global Ocean Plant Health” NASA, 28 May 2009.
Nasa. Satellite Sees Ocean Plants Increase, Coasts Greening”. NASA. 2 March 2005. Retrieved 9 June 2014.
Padfield, D. Genevieve Yvon-Durocher, Angus Buckling, Simon Jennings, Gabriel Yvon-Durocher. Rapid evolution of metabolic traits explains thermal adaptation in phytoplankton. Ecology Letters, 2015
Richtel, M. (1 May 2007). “Recruiting Plankton to Fight Global Warming”. New York Times.
Thurman, H. V. (1997). Introductory Oceanography. New Jersey, USA: Prentice Hall College.

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