As mudanças climáticas estão causando mudanças significativas no estado do fitoplâncton nos oceanos, e um novo estudo do MIT mostrou que essas mudanças afetarão muito a cor do oceano nas próximas décadas, intensificando suas áreas azuis e verdes. Os satélites devem detectar essas mudanças de tonalidade e dar um aviso prévio de mudanças generalizadas nos ecossistemas marinhos.
Na revista Nature Communications, os cientistas relatam que desenvolveram um modelo global que imita o crescimento e a interação de diferentes tipos de fitoplâncton, ou algas, e como a mistura de espécies em diferentes lugares mudará com o aumento das temperaturas ao redor do mundo. Os pesquisadores também modelaram como o fitoplâncton absorve e reflete a luz, e como a cor do oceano muda conforme o aquecimento global afeta a composição das comunidades fitoplanctônicas.
Os pesquisadores testaram seu modelo ao executá-lo até o final do século 21 e descobriram que até 2100 mais de 50% dos oceanos do mundo mudarão de cor devido às mudanças climáticas.
O estudo sugere que áreas azuis, como as subtrópicas, ficarão ainda mais azuis porque há menos fitoplâncton - e vida em geral - nessas águas quando comparadas com o estado atual das coisas. Algumas regiões que são mais verdes hoje, como as próximas aos pólos, podem se tornar ainda mais verdes, pois temperaturas mais altas levam à proliferação de uma variedade de fitoplâncton.
"Este modelo assume que essas mudanças não serão fáceis de serem notadas a olho nu, e o oceano ainda parecerá ter áreas azuis nas regiões subtropicais e áreas mais verdes perto do equador e dos pólos", disse a autora principal Stephanie Datkiewicz da Divisão de Ciência. Terra, atmosfera e planeta do Instituto de Tecnologia de Massachusetts. “Este esquema básico permanecerá o mesmo. No entanto, as mudanças de profundidade serão significativas o suficiente para afetar o resto da cadeia alimentar do fitoplâncton."
A cor dos oceanos depende da quantidade de clorofila
A cor do oceano depende de como a luz do sol interage com o que está na água. Apenas as moléculas de água absorvem quase toda a luz solar, exceto a parte azul do espectro - ela é refletida. Conseqüentemente, as áreas relativamente áridas do oceano aberto aparecem em um azul profundo visto do espaço. Se houver organismos no oceano, eles podem absorver e refletir ondas de luz de diferentes comprimentos, dependendo de suas propriedades individuais.
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O fitoplâncton, por exemplo, contém clorofila, um pigmento que absorve principalmente partes azuis da luz solar, produzindo carbono para a fotossíntese e, em menor extensão, partes verdes. Como resultado, mais luz verde é refletida no oceano, o que dá às áreas ricas em algas um tom esverdeado.
Desde o final da década de 1990, os satélites medem continuamente a cor do oceano. Os cientistas usaram essas medições para obter a quantidade de clorofila e, por extensão, o fitoplâncton em uma área específica do oceano. Mas Datkevich diz que a clorofila não reflete necessariamente um sinal sensível da mudança climática. Quaisquer flutuações significativas na clorofila podem muito bem ser causadas pelo aquecimento global, mas também pela "variabilidade natural", aumentos periódicos normais na clorofila devido a fenômenos naturais relacionados ao clima.
“Um evento El Niño ou La Niña causará mudanças muito grandes na clorofila porque altera a quantidade de nutrientes que entram no sistema”, diz Datkevich. "Com essas grandes mudanças naturais que acontecem a cada poucos anos, é difícil ver se as mudanças climáticas mudarão apenas olhando para a clorofila."
Simulação de luz do oceano
Em vez de olhar para as estimativas de clorofila obtidas, a equipe se perguntou se havia um sinal claro sobre o impacto da mudança climática no fitoplâncton se olharmos apenas para as medições de satélite da luz refletida.
A equipe refinou um modelo de computador que usou no passado para prever mudanças no fitoplâncton com o aumento das temperaturas e a acidificação do oceano. Este modelo obtém informações sobre o fitoplâncton, como sua ingestão de alimentos e como ele cresce, e incorpora essas informações em um modelo físico que demonstra as correntes oceânicas e sua mistura.
Desta vez, no entanto, os cientistas adicionaram um novo elemento ao modelo que não foi incorporado a outros métodos de modelagem do oceano: a capacidade de estimar comprimentos de onda específicos da luz que são absorvidos e refletidos pelo oceano, dependendo do número e tipo de organismos em uma determinada região.
“A luz do sol atinge o oceano e tudo no oceano a absorve como a clorofila”, diz Datkevich. “Outras coisas irão absorvê-lo ou dissipá-lo. Portanto, determinar como a luz se refletirá no oceano e lhe dará cor é difícil.
Descobriu-se que o modelo dos cientistas pode ser usado para prever a cor do oceano quando as condições ambientais mudarem no futuro. E o melhor é que pode ser usado em laboratório.
Sinal em tons de azul esverdeado
Quando os cientistas adicionaram as temperaturas globais ao modelo e as aumentaram em 3 graus até 2100 - a maioria dos cientistas prevê que nenhuma ação seja tomada para reduzir as emissões de gases de efeito estufa - eles descobriram que os comprimentos de onda da luz nas partes azul e verde do espectro responderam mais rápido. …
Além do mais, essa forma de onda verde-azulada mostra um sinal muito claro, ou mudança, associada às mudanças climáticas: a mudança ocorre mais cedo do que o esperado quando os cientistas examinaram a clorofila.
“A clorofila muda, mas você não consegue ver por causa da incrível variabilidade natural”, diz Datkevich. “No entanto, você pode ver mudanças climáticas significativas em algumas dessas bandas de ondas no sinal enviado aos satélites. Portanto, é aqui que devemos procurar o sinal real das mudanças nas medições do satélite.”
De acordo com o modelo dos cientistas, as mudanças climáticas já estão mudando a composição do fitoplâncton e, portanto, a cor dos oceanos. No final do século, nosso planeta azul mudará dramaticamente.
“No final do século 21, haverá uma mudança perceptível na cor de 50% dos oceanos. A mudança será muito grande. Diferentes tipos de fitoplâncton absorvem luz de maneiras diferentes e, se a mudança climática deslocar uma comunidade de fitoplâncton para outra, também mudará os tipos de teias alimentares que eles podem suportar”.
Ilya Khel
