Como os coccolitóforos do Atlântico controlam a calcite ao longo dos 40 graus norte

O oceano governa uma parte bem maior da química do carbono da Terra do que a maioria das pessoas imagina - e fá-lo quase sempre sem dar nas vistas. Entre a superfície e o fundo do mar, vivem células minúsculas com “armadura” que se calcificam e, ao afundarem, arrastam carbono consigo.

Há décadas que os cientistas sabem que este mecanismo liga o ciclo do carbono ao clima em escalas longas. O que faltava esclarecer era o que, afinal, determinava quanta calcite essas células produziam de facto.

Novos dados recolhidos no fundo do Atlântico vieram trazer parte da resposta.

Plâncton com armadura

Estas células são coccolitóforos, organismos microscópicos do oceano com características semelhantes às das plantas. Revestem-se com placas sobrepostas de calcite, uma forma estável de carbonato de cálcio.

Essas placas - os cocólitos - são feitas do mesmo material presente no calcário. Cada célula é mais pequena do que a largura de um cabelo humano.

Quando morrem, as placas de calcite desprendem-se, descem lentamente pela coluna de água e acabam por assentar no fundo do mar, onde aprisionam carbono durante centenas de milhares de anos. Essa “chuva” mineral, constante e lenta, ajuda a determinar quanto dióxido de carbono permanece na atmosfera.

Ao longo de grandes intervalos de tempo geológico, isto influencia o ciclo do carbono do planeta. Em outras palavras, uma parte considerável da química da Terra depende destes grãos microscópicos. O problema sempre foi perceber o que os leva a produzir mais calcite - ou menos.

Experiências em laboratório, com estirpes únicas em tanques, ensinaram muito, mas um tanque não é um oceano. Levar resultados tão controlados para a realidade complexa do mar - e ainda projectá-los para trás ao longo de milhões de anos - nunca foi totalmente convincente.

Ler a lama

Uma equipa liderada por investigadores da Universidade de Oxford (Oxford) decidiu contornar os tanques e ir directamente ao registo do fundo marinho.

Recolheram sedimentos bem preservados numa extensa sequência de locais alinhados de norte para sul no oceano Atlântico, desde águas subpolares frias até às regiões tropicais.

Ao microscópio, os cocólitos enterrados mantinham a sua forma. A equipa quantificou a abundância, o tamanho, a espessura e o peso dessas placas.

A partir daí, reconstruíram o processo ao contrário: estimaram a rapidez com que as células originais cresciam e quão intensamente investiam na construção de calcite.

Alba Gonzalez-Lanchas, autora principal do estudo e investigadora em Ciências da Terra em Oxford, explicou que a abordagem assenta em métodos clássicos de microscopia, e não em algo propriamente novo.

E é precisamente isso que torna o resultado relevante. As ferramentas existem há décadas; o que faltava era aplicá-las desta forma para reconstituir a biologia destas células a partir de sedimentos antigos e avaliar o impacto no ciclo do carbono.

Uma divisão de estratégias

Ao separar as células em dois grupos, a equipa tornou evidente, no ambiente natural, algo que o campo ainda não tinha observado com esta nitidez. Um grupo é composto por células pequenas, de crescimento rápido. O outro reúne células maiores, que por natureza constroem placas mais pesadas. Quando as condições melhoram, os dois grupos respondem quase como opostos.

Quando temperatura, luz e nutrientes se combinavam de modo favorável para as pequenas e rápidas, estas produziam as placas mais “blindadas”.

Nelas, crescimento e calcificação aumentavam em conjunto, ao mesmo ritmo. Para estas células, o oceano parece fornecer carbono depressa o suficiente para acompanhar tudo o que estão a fazer em simultâneo.

Já as células maiores comportavam-se de forma inversa. Nos momentos em que atingiam maior abundância e cresciam mais rapidamente, as suas placas tornavam-se mais finas, e não mais espessas. A procura de carbono aparenta ultrapassar aquilo que a água consegue fornecer.

Quando são empurradas para um crescimento veloz, a capacidade de construir calcite parece ficar para trás - um compromisso entre as exigências da célula e o que o meio consegue disponibilizar.

Uma linha nos 40 graus norte

Esta divisão não se distribui de forma homogénea no oceano. A equipa identificou uma fronteira no Atlântico por volta dos 40 graus norte, aproximadamente à latitude de Nova Iorque ou de Lisboa. Essa linha separa o mar em duas zonas, cada uma dominada por um “regente” distinto.

A norte, em águas mais frias e mais agitadas, são as espécies grandes e com placas pesadas que lideram a produção de calcite.

A sul, ao longo das latitudes médias mais amenas e dos subtrópicos, passam a dominar as pequenas de crescimento rápido. A transição é surpreendentemente nítida para um fenómeno que se estende por mar aberto.

Esse limite acompanha os grandes gradientes ambientais do Atlântico - alterações de temperatura, de nutrientes e da própria química do carbono na água do mar. Os investigadores interpretam-no como uma fronteira entre dois modos de fabricar calcite.

A norte, o ritmo é imposto pela velocidade da reacção química no interior da célula. A sul, o estrangulamento parece ser a rapidez com que o carbono consegue, fisicamente, entrar na célula.

Porque é que as formas são diferentes

Os dois estilos de construção reflectem-se até no desenho das placas, com um paralelo aproximado na forma como se criam flocos de neve.

As células pequenas produzem cristais rendilhados e ramificados - sinal de que a construção decorre mais depressa do que a chegada de carbono ao local onde a calcite se forma. Ganha a velocidade; perde-se o detalhe.

As células maiores, mais lentas, operam com outro calendário. O carbono tem tempo para se acumular e compactar em placas sólidas que preenchem o espaço antes de começar a seguinte.

Esse andamento mais pausado é o que lhes permite erguer uma armadura mais pesada e densa - não tanto um defeito, mas uma programação diferente.

Assim, tamanho da célula, velocidade de crescimento e química do carbono da água envolvente passam a encaixar numa única explicação.

Um estudo anterior sobre medidas corporais destes organismos abriu caminho, mas relacionar a forma física de um cocólito com as condições de carbono que o geraram é território mais recente - e é isso que dá voz às placas enterradas.

Fósseis como registos do clima

A novidade principal é a possibilidade de extrair biologia “viva” de sedimentos mortos. Antes deste estudo, a ligação entre condições oceânicas, fisiologia celular e produção de calcite ficava confinada aos tanques de laboratório.

Agora, torna-se possível estimar taxas de crescimento e níveis de calcificação apenas a partir de placas fósseis, com um enquadramento para o fazer de forma consistente.

Isto oferece aos cientistas um instrumento mais preciso para ler climas antigos. Cocólitos enterrados transformam-se num registo de como estas células responderam, no passado, a oscilações na química do oceano e no ciclo do carbono - oscilações que a Terra já atravessou muitas vezes antes da nossa.

As alterações climáticas tornam este registo ainda mais urgente. À medida que os mares aquecem e a sua química se altera com o aumento do dióxido de carbono, o equilíbrio entre a oferta de carbono e o que as células precisam para calcificar pode mudar, e a linha dos 40 graus pode deslocar-se.

Quais as células que dominarão o oceano de amanhã - e quanta calcite irão enterrar - pode não coincidir com o que o fundo do mar regista hoje.