Na próxima vez que você respirar, vale lembrar que grande parte do oxigênio que entra em seus pulmões pode ser rastreada até algas microscópicas do oceano. A capacidade delas de produzir oxigênio por meio da fotossíntese é apoiada pelo pó de ferro que se deposita 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 é importante para a vida na Terra.
Ferro e os Produtores de Oxigênio do Oceano
Fitoplâncton marinho são pequenas algas que ocupam a base das cadeias alimentares oceânicas. Esses organismos dependem do ferro, um micronutriente vital, para crescer e funcionar. O ferro chega aos oceanos principalmente através de poeira transportada pelo ar de desertos e regiões secas, além de água derretida liberada por geleiras.
“Cada respiração que você toma contém oxigênio do oceano, liberado pelo fitoplâncton,” disse Paul G. Falkowski, presidente da Cátedra Bennett L. Smith em Negócios e Recursos Naturais da Rutgers-New Brunswick e coautor do estudo. “Nossa pesquisa mostra que o ferro é um fator limitante na capacidade do fitoplâncton de produzir oxigênio em vastas regiões do oceano.”
Sem ferro suficiente, a fotossíntese desacelera ou pode parar completamente. A fotossíntese é o processo de conversão de energia luminosa em energia química, liberando oxigênio. Quando esse processo falha, o fitoplâncton cresce mais lentamente, captura menos luz solar e remove menos dióxido de carbono da atmosfera.
Mudanças Climáticas e Efeitos em Cadeia na Vida Marinha
Segundo Falkowski, evidências crescentes indicam que as mudanças climáticas estão reformulando os padrões de circulação oceânica e reduzindo a quantidade de ferro entregue ao mar. Embora a diminuição dos níveis de ferro não impeça as pessoas de respirar, ele disse que isso pode ter sérias consequências para os ecossistemas marinhos.
“Fitoplâncton são a principal fonte de alimento para o krill, os camarões microscópicos que são 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 comida disponível para esses animais de topo é reduzida, o resultado será uma diminuição desses majestosos seres.”
Os cientistas suspeitavam há décadas que o ferro desempenha um papel crucial na fotossíntese. No entanto, a maioria das pesquisas anteriores baseava-se 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 trabalhando 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, movendo-se da costa da África do Sul até a borda da zona de gelo do Giros de Weddell e vice-versa.
Durante a viagem, Pupulewatte utilizou fluorômetros personalizados construídos por Max Gorbunov do Laboratório Falkowski no Cook Campus em New Brunswick. Esses instrumentos mediram a fluorescência, que reflete a energia liberada pelo fitoplâncton quando a fotossíntese entra em colapso. Ela também adicionou nutrientes às amostras coletadas para observar se a fotossíntese poderia ser reiniciada.
“Queríamos saber o que realmente acontece com o processo de transferência de energia no nível molecular do fitoplâncton em ambientes naturais,” disse ela.
Como a Falta de Ferro Desperdiça Energia
As medições mostraram que, quando o ferro é escasso, até 25% das proteínas que capturam luz se tornam “desacopladas” das estruturas que convertem essa energia em formas químicas utilizáveis. Essa desconexão reduz a eficiência com que o fitoplâncton pode 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 no fitoplâncton no oceano, sem mesmo trazer amostras de volta para o laboratório para realizar extrações moleculares usando medições de fluorescência realizadas no mar,” disse ela. “Ao fazer isso, conseguimos mostrar que muito mais energia é desperdiçada como fluorescência quando o ferro é limitante.”
Uma compreensão mais profunda de como o ferro controla a fotossíntese em escala molecular pode ajudar os pesquisadores a antecipar melhor as mudanças na produtividade do oceano e os deslocamentos no ciclo global do carbono, acrescentou.
