Na próxima vez que você respirar, vale lembrar que grande parte do oxigênio pode ser atribuída a pequenas algas marinhas. A sua capacidade de produzir oxigénio através da fotossíntese é apoiada pelo pó de ferro que afunda no mar.
Um novo estudo da Universidade Rutgers publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences lança mais luz sobre como funciona este importante processo e por que é fundamental para a vida na Terra.
Produtor de ferro e oxigênio oceânico
O fitoplâncton marinho são algas microscópicas na base da cadeia alimentar do oceano. Esses organismos dependem do ferro, um micronutriente importante, para crescer e funcionar. O ferro entra no oceano principalmente através da poeira transportada pelo ar em desertos e regiões áridas e através da água derretida liberada pelas geleiras.
“Cada respiração contém oxigênio do oceano, liberado pelo fitoplâncton”, disse Paul G. Falkowski, presidente do Departamento de Negócios e Recursos Naturais da Rutgers-New Brunswick e coautor do estudo. “Nosso estudo mostra que o ferro é um fator limitante na capacidade do fitoplâncton de produzir oxigênio em vastas áreas do oceano”.
Sem ferro suficiente, a fotossíntese fica mais lenta ou para completamente. Fotossíntese é o processo de conversão de energia luminosa em energia química e liberação de oxigênio. Quando este processo é bloqueado, o fitoplâncton cresce mais lentamente, absorve menos luz solar e remove menos dióxido de carbono da atmosfera.
Mudanças climáticas e repercussões na vida marinha
Falkovsky disse que há evidências crescentes de que as alterações climáticas estão a remodelar os padrões de circulação oceânica e a reduzir a quantidade de ferro entregue ao oceano. Ele disse que embora os níveis mais baixos de ferro não impeçam as pessoas de respirar, ainda podem ter consequências graves para os ecossistemas marinhos.
“O fitoplâncton é a principal fonte de alimento do krill, que é a principal fonte de alimento para quase todos os animais do Oceano Antártico, incluindo pinguins, focas, morsas e baleias”, disse Falkoski. “Quando os níveis de ferro caem e a quantidade de alimento disponível para estes animais avançados diminui, o número destas criaturas majestosas diminui”.
Durante décadas, os cientistas suspeitaram que o ferro desempenha um papel fundamental na fotossíntese. No entanto, a maioria dos primeiros estudos baseou-se em experiências de laboratório, deixando a questão principal de como o processo se desenrola em mar aberto.
Estudando a fotossíntese em alto mar
Para entender melhor as condições do mundo real, a autora principal Heshani Pupulewatte, assistente de pesquisa graduada no Departamento de Química e Biologia Química que trabalha no laboratório de Falkowski, passou 37 dias no mar em 2023 e 2024. Ela viajou a bordo de um navio de pesquisa britânico através do Atlântico Sul e do Oceano Antártico, da costa da África do Sul até a borda da área de gelo Weddell Gyre e vice-versa.
Durante a viagem, Pupulewatte usou um fluorômetro personalizado fabricado por Max Gorbunov do laboratório de Falkowski no Cook Campus em New Brunswick. Esses instrumentos medem a fluorescência, que reflete a energia liberada pelo fitoplâncton quando a fotossíntese é interrompida. Ela também adicionou nutrientes às amostras coletadas para ver se a fotossíntese poderia ser reiniciada.
“Queríamos saber exatamente o que está acontecendo no processo de transferência de energia em nível molecular no fitoplâncton em ambientes naturais”, disse ela.
Como a escassez de ferro desperdiça energia
As medições mostram que quando o ferro é escasso, até 25% das proteínas que captam a luz tornam-se “desacopladas” das estruturas que convertem a energia numa forma química utilizável. Esta desconexão reduz a eficiência com que o fitoplâncton utiliza a luz solar. Quando o ferro fica novamente disponível, as algas são capazes de religar estes sistemas, melhorando o uso de energia e apoiando o crescimento.
“Mostramos os resultados do estresse de ferro no fitoplâncton no oceano, mesmo sem levar a amostra de volta ao laboratório, usando medições de fluorescência feitas no mar para extração molecular”, disse ela. “Ao fazer isso, conseguimos mostrar que quando os níveis de ferro são limitantes, mais energia é desperdiçada na forma de fluorescência”.
Uma compreensão mais profunda de como o ferro controla a fotossíntese em escala molecular poderia ajudar os pesquisadores a prever melhor as mudanças na produtividade dos oceanos e no ciclo global do carbono, acrescentou ela.
