O oceano profundo está fixando carbono de maneiras que ninguém esperava

Um novo estudo revela que micróbios inesperados estão silenciosamente fixando carbono nas profundezas escuras do oceano.

Por Universidade da Califórnia – Santa Bárbara – com informações de Science Daily.

Em um esforço para entender melhor como o oceano armazena carbono, pesquisadores da UC Santa Barbara e seus colaboradores descobriram resultados que desafiam ideias antigas sobre como o dióxido de carbono é “fixado” nas profundezas escuras do mar. Liderada pela oceanógrafa microbiana Alyson Santoro, da UCSB, a equipe relata na Nature Geoscience que seu trabalho ajuda a preencher uma lacuna de longa data entre as estimativas de disponibilidade de nitrogênio e as medições da fixação de carbono inorgânico dissolvido (CID) em águas profundas.

“Algo que temos tentado entender melhor é quanto do carbono no oceano está sendo fixado”, disse Santoro. “Os números agora batem, o que é ótimo.”

Este projeto foi parcialmente financiado pela Fundação Nacional de Ciência (National Science Foundation).

O oceano como sumidouro de carbono planetário

Quem está resolvendo o problema? O oceano é o maior sumidouro de carbono da Terra, absorvendo aproximadamente um terço das emissões humanas de dióxido de carbono e ajudando a manter as temperaturas globais sob controle. Como dependemos muito dessa capacidade natural de amortecimento, os cientistas estão empenhados em desvendar os complexos processos que controlam como o carbono entra, se move e é armazenado no mar.

“Queremos saber como o carbono se move nas profundezas do oceano, porque para que o oceano tenha impacto no clima, o carbono precisa chegar da atmosfera até as profundezas oceânicas”, disse Santoro.

Grande parte dessa fixação de carbono inorgânico é realizada por organismos microscópicos. Na superfície, o fitoplâncton, que são organismos unicelulares fotossintéticos, absorve dióxido de carbono inorgânico (incluindo o dióxido de carbono dissolvido). Como autotróficos, eles produzem seu próprio alimento de maneira semelhante às plantas terrestres, usando dióxido de carbono e água para construir matéria orgânica (açúcares) e liberar oxigênio.

Suposições antigas sobre micróbios das profundezas oceânicas

Os cientistas geralmente acreditam que a maior parte da fixação de DIC ocorre na camada superficial iluminada pelo sol, graças ao fitoplâncton fotossintético, mas que uma quantidade significativa de fixação de DIC não fotossintética também ocorre nas regiões mais profundas e escuras do oceano. Nessas águas sem luz solar, acreditava-se que o processo era dominado por arqueias autotróficas que oxidam a amônia (um composto nitrogenado) para obter energia, em vez de usar a luz solar.

No entanto, quando os pesquisadores examinaram o balanço energético baseado em nitrogênio desses micróbios fixadores de carbono, coletando amostras da coluna d’água, logo perceberam que os cálculos não batiam.

“Havia uma discrepância entre o que as pessoas mediam quando iam a bordo de um navio para medir a fixação de carbono e o que se entendia como sendo as fontes de energia para os micróbios”, disse Santoro. “Basicamente, não conseguíamos fazer o balanço energético funcionar para os organismos que fixam carbono.” Os micróbios precisam de energia para fixar carbono, explicou ela, mas não parecia haver energia derivada do nitrogênio suficiente no oceano profundo para sustentar as altas taxas de fixação de carbono que estavam sendo relatadas em toda a coluna d’água.

Um mistério do ciclo do carbono que durou uma década

Essa discrepância tem ocupado a atenção de Santoro e da autora principal do artigo, Barbara Bayer, por quase dez anos, enquanto eles buscam preencher uma lacuna fundamental em nossa compreensão do ciclo do carbono oceânico. Estudos anteriores testaram a ideia de que talvez as arqueias fixadoras de carbono fossem muito mais eficientes do que os cientistas supunham, necessitando de menos nitrogênio para fixar a mesma quantidade de carbono. Seu trabalho, no entanto, mostrou que essa explicação não se sustentava.

Para o novo estudo, os pesquisadores mudaram o foco e fizeram uma pergunta diferente: quanto esses oxidantes de amônia realmente contribuem para a fixação geral de carbono inorgânico dissolvido no oceano profundo? Para responder a essa pergunta, Bayer projetou um experimento específico.

“Ela descobriu uma maneira de inibir especificamente a atividade deles no oceano profundo”, explicou Santoro. Ao limitar a atividade desses oxidantes com um composto químico especializado, a equipe esperava observar uma queda acentuada na fixação de carbono. O inibidor, fenilacetileno, não apresentou outros efeitos mensuráveis ​​em outros processos da comunidade.

Os resultados indicaram que, apesar da inibição desses oxidantes de amônia — principalmente arqueas abundantes no oceano profundo — a taxa de fixação de carbono nas áreas estudadas não diminuiu tanto quanto o esperado.

Novos suspeitos na fixação de carbono em águas profundas

Se as arqueas oxidantes de amônia não são responsáveis ​​por tanta fixação de carbono quanto se acreditava, outros microrganismos devem estar desempenhando um papel importante. O conjunto de prováveis ​​contribuintes agora inclui outros tipos de microrganismos na comunidade circundante, particularmente bactérias e algumas arqueas.

“Acreditamos que isso significa que os heterótrofos — microrganismos que se alimentam de carbono orgânico proveniente da decomposição de micróbios e outras formas de vida marinha — estão absorvendo muito carbono inorgânico, além do carbono orgânico que normalmente consomem”, disse Santoro, “o que significa que eles também são responsáveis ​​pela fixação de parte do dióxido de carbono.”

“E isso é realmente interessante porque, embora saibamos que essa é uma possibilidade teórica, não tínhamos um número quantitativo sobre qual fração do carbono no oceano profundo estava sendo fixada por esses heterótrofos em comparação com os autótrofos. E agora temos.”

Repensando a teia alimentar das profundezas oceânicas

As novas descobertas vão além de esclarecer quem está fixando carbono em profundidade. Elas também fornecem novas informações sobre como a cadeia alimentar do oceano profundo é estruturada e sustentada.

“Existem aspectos básicos de como funciona a cadeia alimentar no oceano profundo que não entendemos”, disse Santoro, “e eu penso nisso como descobrir como funciona a própria base da cadeia alimentar no oceano profundo.”

Mais mistérios das profundezas

O trabalho futuro de Santoro e seus colaboradores nessa área se aprofundará nos aspectos mais específicos da fixação de carbono no oceano, como a interação entre o ciclo do nitrogênio e o ciclo do carbono com outros ciclos elementares no oceano, incluindo os do ferro e do cobre.

“Outra coisa que estamos tentando descobrir é como, uma vez que esses organismos fixam o carbono em suas células, ele se torna disponível para o resto da cadeia alimentar?”, observou ela. “Que tipos de compostos orgânicos eles podem estar liberando de suas células e que poderiam estar alimentando o resto da cadeia alimentar?”

A pesquisa apresentada neste artigo também foi conduzida por Nicola L. Paul, Justine B. Albers e Craig A. Carlson na UCSB; Katharina Kitzinger e Michael Wagner na Universidade de Viena, bem como Mak A. Saito na Instituição Oceanográfica de Woods Hole.

Fonte da história:
Materiais fornecidos pela Universidade da Califórnia – Santa Bárbara . Observação: o conteúdo pode ser editado para adequação ao estilo e tamanho.

Referência do periódico :
Barbara Bayer, Katharina Kitzinger, Nicola L. Paul, Justine B. Albers, Mak A. Saito, Michael Wagner, Craig A. Carlson, Alyson E. Santoro. Minor contribution of ammonia oxidizers to inorganic carbon fixation in the ocean. Nature Geoscience, 2025; 18 (11): 1144 DOI: 10.1038/s41561-025-01798-x

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