Novo estudo constata que os aerossóis de amônia do Penguin Guano provavelmente desempenham um papel importante na formação de nuvens de proteção térmica ao redor do continente congelado.
Novas pesquisas mostram que o Penguin Guano na Antártica é uma fonte importante de partículas de aerossol de amônia que ajudam a impulsionar a formação e persistência de nuvens baixas, que esfriam o clima, refletindo alguma luz solar de volta ao espaço.
As descobertas reforçam a crescente consciência de que a intrincada teia da vida da Terra desempenha um papel significativo na formação do clima planetário. Mesmo nos pequenos níveis medidos, as partículas de amônia do Guano interagem com aerossóis à base de enxofre das algas oceânicas para iniciar uma reação em cadeia química que forma bilhões de pequenas partículas que servem como núcleos para gotículas de vapor de água.
As nuvens marinhas baixas que geralmente cobrem grandes folhetos do Oceano Antártico na Antártica são um curinga no sistema climático, porque os cientistas não entendem completamente como reagirão ao aquecimento causado pelo ser humano da atmosfera e dos oceanos. Um estudo recente sugeriu que o grande aumento na temperatura global anual durante 2023 e 2024 que continuou neste ano foi causado em parte por uma redução dessa cobertura de nuvens.
“Estou constantemente surpreso com a profundidade de como uma pequena mudança afeta todo o resto”, disse Matthew Boyer, co -autor do novo estudo e cientista atmosférico do Instituto de Pesquisa de Sistemas Atmosféricos e Terra da Universidade de Helsinque. “Isso realmente mostra que existe uma profunda conexão entre os processos do ecossistema e o clima. E, na verdade, é a sinergia entre o que vem dos oceanos, das espécies produtoras de enxofre e depois a amônia proveniente dos pinguins”.
Sobreviventes climáticos
Aquatic penguins evolved from flying birds about 60 million years ago, shortly after the age of dinosaurs, and have persisted through multiple, slow, natural cycles of ice ages and warmer interglacial eras, surviving climate extremes by migrating to and from pockets of suitable habitat, called climate refugia, said Rose Foster-Dyer, a marine and polar ecologist with the University of Canterbury in New Zealand.
Um estudo de 2018 que analisou os restos de uma antiga “super colônia” dos pássaros sugere que pode ter havido uma janela climática de “pinguim ideal” entre cerca de 4.000 e 2.000 anos atrás, pelo menos para algumas espécies em algumas partes da Antártica, disse ela. Várias espécies de pinguins se adaptaram a diferentes nichos de habitat e isso enfrentará diferentes impactos causados pelo aquecimento causado pelo homem, disse ela.
A Foster-Dyer fez recentemente pesquisas de pinguins em torno do Mar de Ross e disse que as mudanças climáticas podem abrir mais áreas para adélie pinguins adélie, que não se reproduzem no gelo como outras espécies.
“Há evidências de que toda essa área costumava ter muito mais colônias … o que poderia ser repovoado no futuro”, disse ela. Ela também é mais otimista do que alguns cientistas sobre o futuro para os pinguins do imperador, a maior espécie do grupo, acrescentou.
“Eles se reproduzem em gelo rápido, e há muitas publicações sobre como as populações podem estar em declínio e seu habitat está extremamente ameaçado”, disse ela. “Mas eles viveram tantos ciclos diferentes do clima, então acho que são mais adaptáveis do que as pessoas que atualmente lhes dão crédito”.
No total, cerca de 20 milhões de pares de pinguins nidificam em vastas colônias em todo o continente congelado. Algumas das maiores colônias, com até 1 milhão de pares de reprodução, podem cobrir várias milhas quadradas. Não há estimativas sólidas para a quantidade total de guano produzida pelas aves sem voos anualmente, mas alguns estudos descobriram que colônias individuais podem produzir várias centenas de toneladas. Várias novas colônias de pinguins foram descobertas recentemente quando seus excrementos foram vistos em imagens de satélite detalhadas.
Algumas colônias de pinguins cresceram recentemente, enquanto outras parecem estar diminuindo, mas, em geral, seu habitat é considerado ameaçado pelo aquecimento e mudança das condições de gelo, o que afeta o suprimento de alimentos. A velocidade do aquecimento causado pelo ser humano, para o qual não há precedentes nos registros paleoclimate, pode exacerbar a ameaça aos pinguins, que evoluem lentamente em comparação com muitas outras espécies, disse Foster-Dyer.
“Tudo está mudando a uma taxa tão rápida, é realmente difícil dizer muito sobre qualquer coisa”, disse ela.
Pesquisas recentes mostraram como outros tipos de vida marinha também são importantes para o sistema climático global. Os nutrientes dos excrementos de pássaros ajudam a fertilizar flores de plâncton produtor de oxigênio, e enormes enxames de peixes que vivem nas camadas intermediárias do ciclo oceânico do carbono verticalmente através da água, depositando-as em uma camada de sedimentos geralmente estáveis no pão marítimo.
Medições complicadas
Boyer disse que a nova pesquisa começou como um projeto de acompanhamento para outros estudos de química atmosférica na mesma área, perto da base argentina de Marambio em uma ilha ao longo da Península Antártica. Observações de outras equipes sugeriram que poderia valer a pena tentar especificamente olhar para a amônia, disse ele.
Boyer e os outros cientistas criaram equipamentos especializados para medir a concentração de amônia no ar de janeiro a março de 2023. Eles descobriram que, quando o vento soprava da direção de uma colônia de cerca de 60.000 pinguins Adélie a cerca de 8 km de distância, a concentração de amônia aumentou para 13,5 partes de 5 bilhões – mais de 1.000 vezes mais do que a leitura de fundo. Mesmo depois que os pinguins migraram da área para o final de fevereiro, a concentração de amônia era ainda mais de 100 vezes maior que o nível de fundo.
“Temos um instrumento que usamos no estudo para nos dar a química dos gases, pois eles estão realmente agrupando”, disse ele.
“Em geral, a amônia na atmosfera não é bem medida porque é realmente difícil de medir, especialmente se você quiser medir com uma sensibilidade muito alta, se você tiver baixas concentrações como na Antártica”, disse ele.
Ventos com cheiro de pinguim
O objetivo era determinar de onde vem a amônia, incluindo testar uma hipótese anterior de que a superfície do oceano poderia ser a fonte, disse ele.
Mas o tamanho das colônias de pinguim os tornou a fonte mais provável.
“É sabido que os pássaros marinhos emitem amônia. Você pode sentir o cheiro. Os pássaros fedem”, disse ele. “Mas não sabíamos o quanto havia. Então, o que fizemos com este estudo foi quantificar a amônia e quantificar seu impacto no processo de formação de nuvem”.
Os cientistas tiveram que esperar até que o vento explodisse da colônia de pinguins em direção à estação de pesquisa.
“Se tivermos sorte, o vento sopra dessa direção e não da direção do gerador de energia”, disse ele. “E tivemos a sorte de termos um evento específico em que os ventos da colônia do Penguin persistiram o suficiente para que pudéssemos rastrear o crescimento das partículas. Você poderia estar lá por um ano e isso pode não acontecer”.
A amônia do Guano não forma as partículas, mas sobrecarrega o processo que o faz, disse Boyer.
“É realmente o sulfeto de dimetil do fitoplâncton que emite o enxofre”, disse ele. “A amônia aumenta a taxa de formação de partículas. Sem amônia, o ácido sulfúrico pode formar novas partículas, mas com amônia, é 1.000 vezes mais rápida e, às vezes, ainda mais, por isso estamos conversando com quatro ordens de magnitude mais rápidas por causa do guano.”
Isso é importante na Antártica especificamente, porque não há muitas outras fontes de partículas, como poluição ou emissões de árvores, acrescentou.
“Portanto, a força da fonte é importante em termos de efeito climático ao longo do tempo”, disse ele. “E se a fonte mudar, isso mudará o efeito climático”.
Serão necessárias mais pesquisas para determinar se o Penguin Guano tem um efeito de resfriamento líquido no clima. Mas, em geral, ele disse que, se as partículas transportarem para o mar e contribuir para a formação de nuvens, elas terão um efeito de resfriamento.
“O que também é interessante”, disse ele, “é que, se as nuvens estiverem sobre superfícies de gelo, isso pode realmente levar ao aquecimento porque as nuvens são menos reflexivas que o gelo embaixo”. Nesse caso, as nuvens poderiam realmente reduzir a quantidade de calor que o gelo mais brilhante refletiria longe do planeta. O estudo não tentou medir esse efeito, mas poderia ser um assunto importante para pesquisas futuras, acrescentou.
O efeito Guano permanece mesmo depois que os pássaros deixam as áreas de reprodução. Um mês depois de se foram, Boyer disse que os níveis de amônia no ar ainda eram 1.000 vezes maiores que a linha de base.
“A emissão de amônia é um processo dependente da temperatura, por isso é provável que, quando o inverno chegue, a amônia seja congelada”, disse ele. “Mas mesmo antes de os pinguins voltarem, eu levantaria que, à medida que a temperatura se aquece, o Guano começa a emitir amônia novamente. E os pinguins se movem por toda a costa, por isso é possível que eles sejam apenas fertilizando uma costa inteira com amônia”.
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