Os habitats terrestres e marinhos têm sido considerados, de longe, os ecossistemas com a maior produção primária da Terra.
Pelo Centro Alemão de Pesquisa Integrativa em Biodiversidade (iDiv) Halle-Jena-Leipzig com informações de Phys.
As algas microscópicas nas camadas superiores dos oceanos e as plantas terrestres ligam o carbono atmosférico (CO 2 ) e produzem material vegetal impulsionado pela fotossíntese. Uma vez que a luz solar não penetra no subsolo, dificilmente se espera uma produção primária desse tipo.
No entanto, análises genéticas de microrganismos em águas subterrâneas indicaram que mesmo aqui muitos microrganismos são capazes de produção primária. Na ausência de luz, eles devem obter a energia de compostos inorgânicos oxidantes, como o enxofre reduzido das rochas circundantes. No entanto, o papel dos produtores primários no subsolo nunca havia sido confirmado antes.
As águas subterrâneas são uma das nossas fontes mais importantes de água potável. Somente o ambiente de água subterrânea dos aquíferos carbonáticos, que é o foco do estudo, fornece cerca de dez por cento da água potável do mundo. Com isso em mente, os pesquisadores realizaram medições da fixação de carbono microbiano em um aquífero subterrâneo, de 5 a 90 metros abaixo do solo.
Taxas de produção primária surpreendentemente altas na escuridão total
“As taxas que medimos foram muito mais altas do que esperávamos”, diz o primeiro autor do estudo, Dr. Will Overholt, pesquisador de pós-doutorado na Universidade Friedrich Schiller Jena. “Eles são iguais às taxas de fixação de carbono medidas em águas superficiais marinhas pobres em nutrientes e são até seis vezes maiores do que as observadas nas zonas mais baixas do oceano aberto iluminado pelo sol, onde há luz suficiente para a fotossíntese”.
Com base nas taxas de fixação de carbono medidas, os pesquisadores extrapolaram conservadoramente a produção primária global em águas subterrâneas carbonatadas para 110 milhões de toneladas métricas de carbono por ano. Coletivamente, a produtividade primária líquida de aproximadamente 66 por cento dos reservatórios de água subterrânea do planeta totalizaria 260 milhões de toneladas métricas de carbono por ano, que é aproximadamente 0,5 por cento dos sistemas marinhos e 0,25 por cento das estimativas de produção primária líquida global.
“Isso pode parecer pequeno, mas essas medidas representam apenas nossa primeira estimativa de qual pode ser o verdadeiro valor global”, diz o autor sênior Prof Kirsten Küsel, da Universidade de Jena e iDiv. “Como há muito pouca energia disponível nesses habitats pobres em nutrientes e permanentemente escuros, mesmo uma pequena porcentagem da produção primária global é uma surpresa”.
Os pesquisadores também buscaram identificar os microrganismos responsáveis pela fixação de carbono e geração de nova biomassa dentro do aquífero. Análises metagenômicas apontam para um microrganismo altamente abundante não intimamente relacionado a bactérias previamente estudadas, dentro de uma ordem não caracterizada de Nitrospiria. “Como alimento, acredita-se que esses organismos formam a base da vida para todo o ecossistema de águas subterrâneas com todos os seus milhares de espécies microbianas, semelhante ao papel que as algas desempenham nos oceanos ou nas plantas em terra”, diz Overholt.
Método único para medir a produção primária de microrganismos em aquíferos
A medição da fixação de carbono pode ser feita com dióxido de carbono marcado radioativamente. “Em ambientes de rocha carbonatada, há CO 2 dissolvido em abundância , o que pode dificultar a observação direta das taxas de fixação de carbono “, diz a professora Susan Trumbore do Instituto Max Planck de Biogeoquímica em Jena. A equipe, portanto, usou um método especial para rastrear uma pequena quantidade de CO 2 marcado usando espectrometria de massa de acelerador altamente sensível. “É emocionante ver a que novos insights esses métodos podem levar”, diz ela.
“Nossas descobertas oferecem novos insights sobre como esses ecossistemas subterrâneos funcionam, dando pistas sobre como monitorar ou remediar as fontes de água subterrânea”, diz Kirsten Küsel.
A pesquisa foi publicada na Nature Geoscience .
Mais informações: Kirsten Küsel, Carbon fixation rates in groundwater similar to those in oligotrophic marine systems, Nature Geoscience (2022). DOI: 10.1038/s41561-022-00968-5. www.nature.com/articles/s41561-022-00968-5
