A maneira surpreendente de uma erupção vulcânica abastecer uma flor de algas oceânicas

Quando o vulcão Kilauea, no Havaí, entrou em erupção em 2018, destruiu cerca de 700 casas e enviou centenas de milhões de toneladas de lava para o oceano, criando nuvens e explosões ao longo da costa. Logo, imagens de satélite revelaram algo mais acontecendo: aparentes enormes flores de fitoplâncton marinho aparecendo. Em julho daquele ano, uma equipe de cientistas partiu em um navio de pesquisa por vários dias para monitorar a água e coletar amostras o tempo todo, na tentativa de entender o que estava acontecendo. Sua hipótese de trabalho: a lava em movimento estava fornecendo nutrientes minerais para as águas relativamente pobres em nutrientes, provocando a floração. Mas, como dito em um estudo publicado na revista Ciência nesta semana, eles estavam enganados. Um mecanismo anteriormente insuspeito estava em funcionamento, um com implicações mais amplas sobre o funcionamento dos processos biológicos marinhos.

O fitoplâncton é uma alga fotossintética unicelular que forma a base da cadeia alimentar marinha. Eles também desempenham um papel fundamental na regulação do clima global, porque absorvem grandes quantidades de carbono, algumas das quais afundam no fundo quando o fitoplâncton morre. No entanto, seu crescimento é limitado em muitas regiões, porque a água não contém nutrientes essenciais suficientes para circular. A equipe de campo, liderada por cientistas da Universidade do Havaí e da Universidade do Sul da Califórnia, assumiu inicialmente que a floração estava acontecendo porque a poeira e a lava vulcânicas, ricas em nutrientes como ferro e fosfato, a estavam alimentando.

Observações diretas e análises posteriores mostraram que esse não era o caso. Por um lado, ferro e fosfato estavam realmente entrando na água, mas não nas formas disponíveis para o fitoplâncton usar; eles se aglomeravam em partículas que os organismos não conseguiam absorver. Por outro lado, a água foi subitamente carregada com nitrato – um nutriente que normalmente não é encontrado perto da superfície por aqui e que é praticamente inexistente na lava. De onde vinha o nitrato e o fitoplâncton o usava?

A lava flui da borda do Havaí em junho de 2018, aparentemente provocando uma proliferação maciça de algas. (Guarda Costeira dos EUA)

Normalmente, os cientistas esperam encontrar as águas ao redor do Havaí dominadas por espécies extremamente pequenas chamadas picoplâncton, cujo crescimento é limitado pela abundância de ferro e fosfato. Mas a composição dos organismos mudou dramaticamente; as espécies dominantes eram agora maior fitoplâncton chamado diatomáceas. Amostras de fitoplâncton foram enviadas para Sonya Dyhrman, oceanógrafa biológica do Observatório da Terra da Universidade de Columbia, Lamont-Doherty. Ela e Lamont, pesquisador associado Matthew Harke, analisaram seus metabolismos e descobriram que as diatomáceas estavam respondendo vigorosamente à adição de nitrato.

"É realmente emocionante ver uma equipe de cientistas de resposta rápida trabalhando juntos para resolver um mistério", disse Dyhrman. "Conseguimos usar nossa análise para ajudar a confirmar que o nitrato era uma parte importante da história aqui, onde pensávamos que seria ferro ou fosfato".

A equipe agora acredita que identificou um mecanismo de fertilização que ninguém havia pensado antes. Eles dizem que a lava que despeja no oceano agitou a panela, mergulhando até 1.000 pés abaixo da superfície. Lá embaixo, nas profundezas frias, o nitrato de organismos mortos tende a se acumular e a maioria fica lá. Mas a lava aqueceu a água, fazendo com que ela subisse rapidamente. Quando a água encharcada atingiu a zona onde a luz do sol penetra, as diatomáceas famintas de nitrato se aproveitaram e se multiplicaram rapidamente. Uma confirmação dessa idéia: logo após a erupção parar, a proliferação de algas diminuiu.

O vulcanologista Terry Plank e o oceanógrafo biológico Hugh Ducklow, ambos também em Lamont-Doherty, escreveu um comentário acompanhando o estudo. Nele, eles dizem que ninguém havia investigado anteriormente se as erupções poderiam desempenhar um papel tão importante nos ecossistemas marinhos. No entanto, os oceanos são pontilhados por ilhas vulcânicas e vulcões submarinos, incluindo provavelmente muitos que não foram descobertos. Poderiam estar influenciando o fluxo e refluxo do fitoplâncton e a cadeia alimentar mais ampla de maneiras insuspeitas? Entre outras coisas, eles dizem, as erupções vulcânicas são conhecidas por contribuir com dióxido de carbono para a atmosfera – mas com a nova descoberta, parece possível que eles estejam equilibrando isso em parte, alimentando o crescimento do fitoplâncton que retira parte do carbono. Plank e Ducklow especulam que outros fenômenos transitórios, como os furacões, também podem desempenhar um papel semelhante ao agitar as águas ricas em nutrientes das profundezas até a superfície.

A erupção e a capacidade de estudá-la em tempo real "proporcionaram uma oportunidade única de ver em primeira mão como uma entrada massiva de nutrientes externos altera os ecossistemas marinhos", disse o principal autor Sam Wilson, da Universidade do Havaí.

O estudo foi financiado por doações da Fundação Simons, da Fundação Gordon e Betty Moore e da Fundação Nacional de Ciência dos EUA.

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Artigo PBS NOVA sobre o estudo
História do New York Times sobre o estudo


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