Do fitoplâncton às alterações climáticas: o papel fundamental do zinco na dinâmica global

Investigando as profundezas do Oceano Antártico, pesquisas recentes destacaram o papel fundamental do zinco no ciclo oceânico do carbono e seus impactos ambientais mais amplos.

Um estudo destaca o papel crítico do Zinco inorgânico na influência do Oceano Antártico nos processos biológicos globais e no ciclo do carbono. Enfatiza as interações entre o Zinco e outros nutrientes marinhos, a metodologia de utilização de expedições em águas profundas para recolha de dados e o impacto do Zinco na produtividade do fitoplâncton. A investigação sublinha as implicações futuras para as alterações climáticas e a biodiversidade marinha.

Papel do Oceano Antártico nos Ciclos Globais

Um novo estudo publicado esta semana na revista Ciência confirma mais uma vez o importante papel do Oceano Antártico nos processos biológicos globais e no ciclo do carbono. Revela, pela primeira vez com base em evidências de campo, o papel subestimado das partículas inorgânicas de Zinco nestes ciclos.

O Oceano Antártico desempenha o maior papel na produtividade global do fitoplâncton, responsável pela absorção do dióxido de carbono atmosférico. Nestes processos, o Zinco, presente em pequenas quantidades na água do mar, é um micronutriente essencial, crítico para muitos processos bioquímicos em organismos marinhos, particularmente para a proliferação de fitoplâncton polar.

Interação do Zinco com Nutrientes Marinhos

Quando as flores do fitoplâncton morrem, o Zinco é liberado. Mas até à data os cientistas ficaram intrigados porque foi observada uma disjunção entre o Zinco e o Fósforo, outro nutriente essencial para a vida nos oceanos, embora ambos os nutrientes estejam co-localizados em regiões semelhantes no fitoplâncton. Em vez disso, é frequentemente observado um forte (mas inexplicável) acoplamento entre o zinco e a sílica dissolvida.

O professor Alakendra Roychoudhury, especialista em biogeoquímica ambiental e marinha da Universidade de Stellenbosch (SU) e coautor do artigo, diz que agora pode, pela primeira vez, explicar com confiança os processos biogeoquímicos que impulsionam o ciclo do zinco nos oceanos.

Expedições e Metodologias de Pesquisa

Desde 2013, o grupo de pesquisa de Roychoudhury no Departamento de Ciências da Terra da SU juntou-se a três expedições do navio de pesquisa polar da África do Sul, o SA Agulhas II. Atravessando o vasto Oceano Antártico a caminho da Antártica no verão e no inverno, a equipe coletou amostras de água do mar da superfície e das profundezas do oceano, bem como sedimentos.

Ryan Cloete, co-autor do artigo e atualmente pós-doutorado no Laboratório de Ciências Ambientais Marinhas (LEMAR) na França, participou de duas dessas expedições: “Estudar o Oceano Antártico é tão importante porque atua como um centro central para a circulação oceânica global. Os processos que ocorrem no Oceano Antártico ficam impressos nas massas de água que depois são transportadas para os oceanos Atlântico, Índico e Pacífico”, explica.

Trabalhando com pesquisadores de Universidade de Princetonas Universidades de Chicago e Califórnia Santa Cruz, bem como o Instituto Max Planck de Química, as amostras foram submetidas a análises detalhadas partícula por partícula, usando técnicas espectroscópicas de raios X em uma instalação síncrotron, o que lhes permitiu estudar o amostras em nível atômico e molecular.

Dinâmica sazonal do zinco e implicações climáticas

No Verão, parece que uma maior produtividade leva a uma maior abundância de Zinco na fracção orgânica da superfície do oceano, que pode facilmente tornar-se disponível para absorção pelo fitoplâncton. Mas os investigadores também encontraram altas concentrações de Zinco associadas a detritos derivados de rochas e terra, e de poeira atmosférica, presentes nestas amostras.

No oceano aberto, a interação entre a associação ou dissociação do Zinco das partículas é fundamental para repor o Zinco dissolvido para sustentar a vida marinha.

Cloete explica as suas descobertas: “Devido às más condições de cultivo no inverno, as partículas de zinco são literalmente 'eliminadas' por sólidos inorgânicos como a sílica, abundantemente disponível na forma de diatomáceas, bem como óxidos de ferro e alumínio. As diatomáceas são microalgas – organismos unicelulares com esqueletos feitos de sílica – explicando assim a forte associação entre Zinco e Sílica nos oceanos.”

Por outras palavras, quando o Zinco está ligado a um ligando orgânico, é fácil de ser absorvido pela vida marinha, como o fitoplâncton. O zinco numa fase mineral, no entanto, não é fácil de dissolver e, portanto, não estará facilmente disponível para absorção. Nesta forma, o zinco particulado pode formar grandes agregados e afundar-se nas profundezas do oceano, onde se torna indisponível para absorção pelo fitoplâncton.

Direções Futuras e Impacto Global

Esta compreensão do ciclo global do Zinco tem implicações importantes no contexto do aquecimento dos oceanos, alerta Roychoudhury: “Um clima mais quente aumenta a erosão, levando a mais poeira na atmosfera e, consequentemente, a mais poeira a ser depositada nos oceanos. Mais poeira significa mais eliminação de partículas de zinco, fazendo com que menos zinco esteja disponível para sustentar o fitoplâncton e outras formas de vida marinha.”

Cloete diz que a sua nova abordagem para estudar o ciclo oceânico do Zinco abre agora a porta à investigação de outros micronutrientes importantes: “Tal como o Zinco, a distribuição do Cobre, Cádmio e Cobalto também poderá sofrer alterações induzidas pelo clima no futuro”.

Para Roychoudhury, as descobertas reafirmam a influência global do Oceano Antártico na regulação do clima e da cadeia alimentar marinha: “O sistema terrestre está intrinsecamente acoplado através de processos físicos, químicos e biológicos com ciclos de feedback autocorretivos para modular a variabilidade e negar as alterações climáticas. As nossas descobertas são um excelente exemplo deste acoplamento, onde os processos bioquímicos que acontecem a nível molecular podem influenciar processos globais como o aquecimento do nosso planeta.”