Um estudo interdisciplinar confirma, pela primeira vez, as vias oceanográficas que transportam macroalgas flutuantes das águas costeiras do sudoeste da Groenlândia para reservatórios de carbono em águas profundas, desempenhando potencialmente um papel pouco reconhecido no armazenamento global de carbono. O trabalho foi publicado na Science of The Total Environment. As macroalgas, ou algas marinhas (incluindo o kelp), são habitats costeiros altamente produtivos, capazes de absorver quantidades significativas de carbono atmosférico (CO₂).
O papel das macroalgas no armazenamento de carbono
[A] Localização de tapetes flutuantes de macroalgas, codificados por cores de acordo com o mês. Também são mostradas as áreas de cobertura combinadas das imagens do Sentinel-2 e a isóbata de 1000 m (linha preta tracejada). Índice de algas flutuantes [B] e imagem em cores reais [C] do Sentinel-2 de 19 de agosto de 2020, mostrando o maior tapete individual de macroalgas flutuantes detectado, com uma área de 221.900 m². O detalhe em [B] mostra a localização do tapete.
Estudos anteriores estimaram que, globalmente, de 4 a 44 teragramas (1 Tg = um milhão de toneladas métricas) por ano de carbono derivado de macroalgas podem atingir profundidades de 200 m, onde podem ser sequestrados por pelo menos 100 anos. No entanto, a contribuição das macroalgas para o armazenamento de carbono a longo prazo tem sido difícil de quantificar com certeza devido a problemas como: a ampla gama de propriedades das macroalgas que precisam ser consideradas; a complexidade das interações com os processos físicos de transporte oceanográfico; e a falta de evidências científicas sobre os deslocamentos e transformações das macroalgas desprendidas após deixarem as costas rochosas.
Métodos e resultados do estudo
Para suprir essa lacuna de conhecimento, a equipe de estudo, coliderada pelo Instituto Leibniz de Pesquisa do Mar Báltico Warnemünde e pelo Helmholtz-Zentrum Hereon, na Alemanha, e envolvendo cientistas do Laboratório Marinho de Plymouth, da Universidade de Exeter, de Portugal, da Arábia Saudita e da Dinamarca, utilizou uma combinação de imagens de satélite, rastreamento de derivados oceânicos, modelagem numérica e análises avançadas de turbulência para demonstrar que extensas camadas de macroalgas podem viajar centenas de quilômetros mar adentro. Eventualmente, essas camadas podem afundar a grandes profundidades, onde seu carbono orgânico pode ser armazenado a longo prazo.
Dados de 305 dispositivos de monitoramento oceanográfico, que flutuam na superfície para investigar as correntes oceânicas rastreando sua localização, e modelos de simulação numérica mostraram que as correntes oceânicas podem transportar macroalgas flutuantes das zonas costeiras para águas mais profundas em escalas de tempo ecológicas (em média de 12 a 64 dias), frequentemente antes que ocorra a ruptura estrutural. Essas descobertas foram corroboradas pela análise de mais de 1.300 imagens multiespectrais de alta resolução do satélite Sentinel-2 , por meio de um serviço operado pelo programa Copernicus da UE. Essas imagens revelaram quase 8.000 manchas de macroalgas flutuantes na plataforma continental da Groenlândia e no Mar do Labrador adjacente, confirmando a presença generalizada de macroalgas em alto-mar.
- A) Talo de alga gigante (Macrocystis pyrifera); B) estrutura típica de comunidade de floresta de alga gigante, incluindo o sub-bosque de algas e a biodiversidade associada; e C) Rotas das algas gigante da floresta de algas para o mar profundo
Modelos oceânicos tridimensionais altamente detalhados, utilizando técnicas de Simulação de Grandes Vórtices (LES), revelaram ainda que a convecção oceânica profunda no inverno, onde a mistura vertical vigorosa é impulsionada pelo resfriamento das águas superficiais, pode submergir macroalgas flutuantes a grandes profundidades. Sob a alta pressão encontrada nessas águas oceânicas mais profundas, as estruturas de flutuabilidade dentro das algas colapsam, fazendo com que afundem e transportem carbono para as profundezas do oceano.
Perspectivas e implicações do autor
[A] e no Mar do Labrador [B]. As localizações das travessias do Programa Global de Derivadores da NOAA da plataforma continental para o Mar do Labrador são codificadas por cores de acordo com o mês [C] e o número total de travessias por mês [D].
O autor principal, Dr. Daniel Carlson, do Instituto Leibniz de Pesquisa do Mar Báltico em Warnemünde, comentou sobre o estudo: “Nosso estudo destaca não apenas a importância das macroalgas no ciclo do carbono oceânico, mas também o papel crucial da colaboração científica internacional e do apoio a conjuntos de dados de longo prazo e de acesso aberto. As avaliações observacionais do transporte de macroalgas em locais remotos e desafiadores, como a plataforma continental do sudoeste da Groenlândia e o Mar do Labrador, só foram possíveis graças às imagens do satélite Sentinel-2, fornecidas pelo programa Copernicus da Europa, e aos dados do Programa Global de Deriva, mantido pela Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA)”.
[A] Trajetórias de 30 derivadores Hereon no Mar do Labrador. Os derivadores foram lançados no final de agosto de 2022 e registraram suas posições por aproximadamente 75 dias. [B] Os derivadores foram inicialmente arrastados por vórtices de mesoescala, onde permaneceram durante os primeiros 24 dias. [C] Após deixarem os vórtices, os derivadores foram transportados para sudeste, exibindo também comportamentos de looping. Os ‘X’ pretos e os círculos vermelhos denotam os pontos inicial e final, respectivamente, das trajetórias consideradas.
“O apoio contínuo a esses conjuntos de dados, e a outros semelhantes, ajudará a capacitar uma comunidade científica sem fronteiras — que, em nosso caso, incluiu cientistas de instituições em 8 países — para se unir na resolução de problemas em escala planetária que são vastos demais para qualquer nação enfrentar sozinha”.
A professora Ana Queirós, ecologista marinha especializada em mudanças climáticas e líder da área de mudanças climáticas no Laboratório Marinho de Plymouth, acrescentou: “Este estudo fornece mais uma prova irrefutável de que o carbono das algas marinhas provavelmente acaba em sumidouros de águas profundas, ao identificar os processos físicos oceânicos que conectam a produção costeira com o sequestro de carbono em águas profundas”.
“Nossas descobertas ilustram uma correia transportadora oceânica tangível que conecta florestas costeiras de macroalgas prósperas com o reservatório de carbono do oceano profundo. Reconhecer essas vias naturais de transporte e mistura aprimora nossa compreensão do papel vital das macroalgas no ciclo do carbono da Terra”.
Têm um impacto significativo no ecossistema ártico, favorecendo o crescimento de algas marinhas ou macroalgas em áreas costeiras. Sabe-se que as macroalgas produzem maior biomassa orgânica anualmente, o que pode contribuir para os estoques de carbono dos fiordes árticos.
“Esses chamados ‘sumidouros de carbono’ são rotas naturais no oceano que retêm carbono, impedindo sua liberação na atmosfera, onde as emissões excessivas de dióxido de carbono causadas pela atividade humana estão aquecendo nosso planeta. Este estudo, portanto, reforça a visão de que as algas marinhas contribuem de forma importante para a regulação do nosso sistema climático”.
Groenlândia como estudo de caso e pesquisas futuras
O sudoeste da Groenlândia foi selecionado como área de estudo de caso por oferecer uma localização ideal para testar as premissas subjacentes às estimativas de exportação de macroalgas das áreas costeiras para o mar profundo.
A região possui abundância de macroalgas em seu litoral rochoso, sendo que a espécie dominante de alga marrom flutua quando desprendida. Outros estudos confirmaram que o DNA ambiental (eDNA) dos sedimentos identificou macroalgas em sedimentos que se estendem desde áreas costeiras rasas até 1460 m de profundidade e 350 km da costa.
A prevalência de macroalgas na Groenlândia e nos sedimentos da plataforma continental, talude e águas profundas do Ártico, com predominância de algas pardas, tem sido mantida por milênios, documentando que a exportação de macroalgas da Groenlândia contribui para o sequestro de carbono a longo prazo no Ártico.
Para estudos futuros, a equipe recomenda um estudo interdisciplinar em larga escala para observar os três processos principais que resultam na exportação de macroalgas flutuantes de fontes costeiras para potenciais sumidouros no Mar do Labrador: desprendimento; exportação para o mar aberto por correntes superficiais; exportação vertical.
Para atingir esse objetivo, é necessário determinar experimentalmente a longevidade em flutuação e a velocidade de ascensão das principais espécies de macroalgas flutuantes, bem como suas velocidades de afundamento após o colapso das estruturas de flutuação. Da mesma forma, a profundidade em que ocorre o colapso da estrutura de flutuação deve ser determinada para desenvolver parametrizações confiáveis para a exportação vertical.
De forma geral, o estudo conclui que a proteção e a restauração de florestas de macroalgas costeiras em todo o mundo podem trazer benefícios climáticos significativos que vão muito além da linha costeira, reforçando a necessidade de proteger os ecossistemas de águas profundas que recebem esse carbono, bem como o papel de ambas as áreas na regulação do clima do nosso planeta.
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