Na próxima vez que você respirar, vale a pena lembrar que grande parte do oxigênio que você inala pode ser rastreada até algas microscópicas do oceano. Sua capacidade de produzir oxigênio por meio da fotossíntese é apoiada por poeira de ferro que se assenta no mar.
Um novo estudo da Universidade Rutgers, publicado nos Anais da Academia Nacional de Ciências, oferece uma visão mais clara de como esse processo essencial funciona e por que ele é importante para a vida na Terra.
Ferro e os Produtores de Oxigênio do Oceano
Fitoplânctons marinhos são pequenas algas que ocupam a base das teias alimentares oceânicas. Esses organismos dependem do ferro, um micronutriente vital, para crescer e funcionar. O ferro chega aos oceanos principalmente por meio da poeira transportada pelo ar de desertos e regiões áridas, bem como pela água derretida liberada pelos glaciares.
“Cada respiração que você dá inclui oxigênio do oceano, liberado pelos fitoplânctons”, disse Paul G. Falkowski, titular da Cátedra Bennett L. Smith em Negócios e Recursos Naturais na Rutgers-New Brunswick e coautor do estudo. “Nossa pesquisa mostra que o ferro é um fator limitante na capacidade dos fitoplânctons de produzir oxigênio em vastas regiões do oceano.”
Sem ferro suficiente, a fotossíntese desacelera ou para completamente. A fotossíntese é o processo de conversão da energia da luz em energia química enquanto libera oxigênio. Quando esse processo falha, os fitoplânctons crescem mais lentamente, capturam menos luz solar e removem menos dióxido de carbono da atmosfera.
Mudanças Climáticas e Efeitos em Cadeia na Vida Marinha
De acordo com Falkowski, evidências crescentes indicam que as mudanças climáticas estão remodelando os padrões de circulação oceânica e reduzindo a quantidade de ferro entregue ao mar. Embora níveis mais baixos de ferro não impeçam as pessoas de respirar, ele disse que ainda podem ter sérias consequências para os ecossistemas marinhos.
“Os fitoplânctons são a principal fonte de alimento para o krill, o camarão microscópico que é a principal fonte de alimento no Oceano Antártico para praticamente todos os animais, incluindo pinguins, focas, morsas e baleias”, disse Falkowski. “Quando os níveis de ferro caem e a quantidade de alimento disponível para esses animais de alto nível diminui, o resultado será um número menor dessas criaturas majestosas.”
Cientistas suspeitam há décadas que o ferro desempenha um papel fundamental na fotossíntese. No entanto, a maior parte das pesquisas anteriores se baseava em experimentos de laboratório, deixando grandes questões sobre como o processo se desenrola no oceano aberto.
Estudando a Fotossíntese no Oceano Aberto
Para entender melhor as condições do mundo real, a autora principal Heshani Pupulewatte, assistente de pesquisa de pós-graduação 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 pelo Oceano Atlântico Sul e o Oceano Antártico, indo da costa da África do Sul até a borda da zona de gelo do Giro de Weddell e voltando.
Durante a viagem, Pupulewatte usou fluorômetros personalizados construídos por Max Gorbunov do Laboratório Falkowski no Campus Cook em New Brunswick. Esses dispositivos mediram a fluorescência, que reflete a energia liberada pelos fitoplânctons quando a fotossíntese se degrada. Ela também adicionou nutrientes às amostras coletadas para verificar se a fotossíntese poderia ser reiniciada.
“Queríamos saber o que realmente acontece com o processo de transferência de energia no nível molecular dos fitoplânctons em ambientes naturais”, disse ela.
Como a Escassez de Ferro Desperdiça Energia
As medições mostraram que quando o ferro é escasso, até 25% das proteínas que capturam luz ficam “desacopladas” das estruturas que convertem essa energia em formas químicas utilizáveis. Essa desconexão reduz a eficiência com que os fitoplânctons podem usar a luz solar. Quando o ferro se torna disponível novamente, as algas conseguem reconectar esses sistemas, melhorando o uso da energia e apoiando o crescimento.
“Demonstramos os resultados do estresse por ferro nos fitoplânctons no oceano, sem precisar levar amostras de volta ao laboratório para realizar extrações moleculares usando medições de fluorescência feitas no mar”, disse ela. “Ao fazer isso, conseguimos mostrar que muito mais energia é desperdiçada como fluorescência quando o ferro é limitante.”
Um entendimento mais profundo de como o ferro controla a fotossíntese em escala molecular pode ajudar os pesquisadores a antecipar melhor as mudanças na produtividade oceânica e os deslocamentos no ciclo global do carbono, acrescentou.
