Como a neve marinha funciona como sumidouro de carbono

Pesquisadores da MIT mostraram que bactérias que hitchhike (acompanham) partículas de “marine snow” dissolvem o carbonato de cálcio, o que reduz a capacidade de as partículas afundarem rapidamente.
A dissolução ocorre em escalas microscópicas, dentro do ambiente imediato de cada partícula, e pode impedir que o carbono seja soterrado no deep ocean por milhares de anos.
Em experimentos com microfluídica, o afundamento intermediário das partículas foi o que mais favoreceu a dissolução do carbonato de cálcio, ao passo que movimentos muito lentos ou muito rápidos limitaram esse processo.
O resultado sugere que bactérias podem estar dificultando a eficiência da bombabiológica do oceano, potencialmente liberando mais dióxido de carbono na camada superficial do oceano do que se pensava.
O estudo, publicado na Proceedings of the National Academy of Sciences, aponta que o papel dos microrganismos deve ser considerado para entender a capacidade futura dos oceanos de sequestrar carbono.

A maré de detritos que compõem o chamado “marine snow” pode ser mais do que um mero acúmulo de restos. Pesquisadores de MIT e parceiros mostraram que bactérias que “peguem carona” nesses grãos podem reduzir o aporte de cálcio carbonate, o lastro que faz as partículas afundarem. O estudo sugere que esse processo pode impedir que o carbono seja levado a camadas profundas do oceano tão rapidamente quanto se pensava.

Ao desenhar experimentos que simulavam partículas de marine snow afundando, os cientistas observaram que, quando partículas hospedavam bactérias, ocorria dissolução acelerada de cálcio carbonate. Esse mineral é o lastro principal que acelera o afundamento; sua dissolução reduz a velocidade de descida e aumenta a possibilidade de o carbono ser liberado novamente na água de superfície.

Os resultados indicam que microprocessos, e não apenas as condições macro, controlam a química do oceano. O que acontece nas microescadas ao redor de cada partícula pode influenciar a capacidade global do oceano de sequestrar carbono da atmosfera.

Detalhes do estudo

Borer (autor principal), ex-pesquisador de MIT, liderou os experimentos com partículas sintéticas de marine snow formadas por diferentes concentrações de cálcio carbonate e bactérias. A equipe utilizou um microchip de microfluídica para simular diferentes regimes de velocidade de afundamento, com água do mar circulando ao redor das partículas.

Os cientistas constataram que, sempre que uma partícula recebia bactérias, ocorria dissolução rápida do cálcio carbonate, que passava para a água circundante. Os resíduos metabólicos bacterianos acidificam o ambiente próximo, facilitando a dissolução do material que lastreia as partículas.

A taxa de dissolução variou conforme a velocidade de afundamento. Em velocidades lentas, a oxigenação é menor, limitando a atividade bacteriana; em velocidades rápidas, os resíduos são removidos com facilidade, também reduzindo a dissolução. Em velocidades intermediárias, surge um “ponto ideal” em que as bactérias permanecem oxigenadas e produzem resíduos suficientes para dissolver mais cálcio carbonate.

Implicações

Conforme descrito pelos autores, esse processo microbiano pode explicar por que se observa cálcio carbonate dissolvido em camadas rasas do oceano, desafiando a expectativa de estabilidade do mineral nessas condições. A presença de bactérias hitchhiking pode, portanto, retardar o afundamento do marine snow e reduzir o sequestro de carbono no oceano profundo.

Os resultados ampliam a compreensão sobre a eficiência da bomba biológica do oceano e sobre como mudanças climáticas podem influenciar esse mecanismo natural. Pesquisadores ressaltam a necessidade de incorporar o papel dos microrganismos em modelos que avaliam estratégias de remoção de CO₂ e de intervenção climática.

Participantes e apoio

Além de Benedict Borer, coautor e pesquisador do Rutgers School of Environmental and Biological Sciences, integram o estudo Adam Subhas, Matthew Hayden (Woods Hole Oceanographic Institution) e Ryan Woosley (MIT’s Center for Sustainability Science and Strategy). O trabalho foi apoiado pela Simons Foundation, pela National Science Foundation e pelo Climate Project at MIT.