Todos os animais, tanto os que vivem na terra quanto na água, necessitam de oxigênio para respirar. Mas hoje os oceanos do mundo estão perdendo oxigênio, devido a uma combinação de temperaturas crescentes e mudanças nas correntes oceânicas. Os dois fatores são impulsionados pela mudança climática induzida pelo homem.
Este processo tem o potencial de interromper as cadeias alimentares marinhas. Já sabemos que grandes regiões hipóxicas, ou seja, regiões com baixo teor de oxigênio, podem ser fatais para a fauna. Se o tamanho ou a duração da hipóxia se expandirem, é possível causar uma grande extinção da vida marinha, o que já aconteceu antes na história da Terra.
Nós investigamos mudanças naturais antigas na oxigenação dos oceanos e os efeitos biológicos que causaram como forma de entender a resposta natural a esses fenômenos assim como potenciais cenários climáticos futuros. Em um estudo recente, examinamos as ligações entre um grande evento vulcânico ocorrido há milhões de anos e mudanças nos níveis de oxigênio nos oceanos. Como as atividades humanas hoje, esse evento liberou quantidades enormes de dióxido de carbono e outros gases do efeito estufa na atmosfera.
Nós descobrimos, por exemplo, que esse episódio pareceu provocar perdas significativas de oxigênio no oceano mundial que duraram mais de um milhão de anos. Nossa pesquisa acrescenta dados para evidências cada vez mais concretas de que a quantidade de oxigênio marinho é dramaticamente afetado pelo aquecimento das temperaturas e outras interferências climáticas causadas pela liberação de gases de efeito estufa.
Nossos oceanos estão sufocando?
Os cientistas concordam que as atividades humanas – principalmente a combustão de combustíveis fósseis, o desmatamento e as práticas agrícolas – estão liberando dióxido de carbono e metano na atmosfera em taxas sem precedentes. Nas últimas décadas, a pesquisa sobre os impactos das mudanças climáticas concentrou-se no aquecimento global, no aumento do nível do mar e na acidificação dos oceanos. Agora, a perda de oxigênio nos oceanos está começando a receber atenção.
Os oceanos do mundo perderam mais de 2% de seu reservatório de oxigênio dissolvido nas últimas cinco décadas. Em muitos lugares, fatores locais, como a poluição por nutrientes, estão agravando o problema. Nas águas dos EUA, as principais zonas hipóxicas se formam regularmente no Golfo do México, nos Grandes Lagos e ao longo da costa do Pacífico. Outras águas costeiras são igualmente afetadas em todo o mundo.
A hipóxia pode devastar a pesca. Por exemplo, uma grande mortandade de peixes nas Filipinas, em 2002, estava diretamente associada ao declínio dos níveis de oxigênio na água. Um evento semelhante ocorreu em Redondo Beach, Califórnia, em 2011, quando uma hipóxia de vários dias dizimou a população local de peixes. Em última análise, esses eventos têm impactos significativos sobre os seres humanos, já que 40% da população mundial vive a cerca de 100 quilômetros do oceano e milhões de pessoas dependem de peixe para alimentação, renda ou ambos.
Relações entre a antiga perda de oxigênio e uma extinção marinha em massa
As antigas erupções vulcânicas são possivelmente os únicos análogos à liberação moderna de gases do efeito estufa das atividades humanas. Para entender como esses eventos afetaram os oceanos, nós analisamos as antigas rochas marinhas que podem registrar a relação entre liberações de dióxido de carbono de vulcões, níveis de oxigênio marinhos e eventos de extinção.
Um desses eventos, que ocorreu há 183 milhões de anos durante o início do período jurássico, é o evento anóxico oceânico Toarciano. É famoso pelo grande vulcanismo e pela sétima maior extinção em massa da história da Terra, que ocorreu predominantemente nos oceanos. O vulcanismo que ocorreu era muito maior em escala do que todas as erupções vulcânicas modernas, e teria liberado enormes quantidades de gases do efeito estufa para a atmosfera, aquecendo o planeta dramaticamente.
Nós utilizamos uma ferramenta nova e inovadora – os isótopos de tálio – para determinar o tempo e a quantidade de perda de oxigênio dos oceanos durante este evento. O tálio é um metal macio e prateado que é encontrado em vários minérios, incluindo os nódulos de manganês que se depositam no fundo do oceano. Os isótopos são átomos do mesmo elemento que possuem pequenas diferenças de massa porque contêm um número variável de nêutrons.
Numerosos minerais se formam no oceano, muitas vezes através de reações que envolvem oxigênio. Mas a quantidade de oxigênio livre na água do mar não é constante no oceano moderno, e também tem variado ao longo do tempo. Quando o oxigênio é abundante no oceano, os óxidos de manganês se depositam no fundo do oceano, e o tálio – especialmente seus isótopos mais pesados – os adere. Analisando antigos sedimentos marinhos e procurando mudanças no valor isotópico do tálio, supomos que seja possível rastrear a perda progressiva do oxigênio oceânico.
Para fazer isso, nós coletamos rochas sedimentares específicas de cor escura a partir deste período de tempo em locais no Canadá e na Alemanha, que representavam dois oceanos antigos diferentes. Em seguida, dissolvemos cada camada de rocha para formar um líquido e isolamos e purificamos o tálio em cada uma das amostras.
Descobrimos então que os isótopos de tálio mudaram em dois estágios durante este período de tempo. Primeiro, os oceanos se tornaram menos oxigenados durante o início do vulcanismo maciço, entre aproximadamente 183,8 milhões e 183,1 milhões de anos atrás. Então os oceanos perderam ainda mais oxigênio, coincidindo com a fase mais intensa do vulcanismo, que ocorreu de 183,1 milhões a 182,6 milhões de anos atrás.
Este trabalho mostra pela primeira vez que a perda de oxigênio no oceano global coincidiu com o início do vulcanismo. Importante, isso aconteceu no início de uma extinção conhecida como evento de extinção em massa Pliensbaquiano-Toarciano. Em outras palavras, os primeiros sinais da extinção no registro fóssil coincidem com a perda de oxigênio nos oceanos.
Pensamos agora que o estado de condições marinhas com baixo teor de oxigênio durou mais de um milhão de anos e causou dois pulsos de extinção. A segunda fase da desoxigenação foi mais expansiva, causando uma extinção maior ainda. Aconteceu mesmo com a atmosfera contendo oxigênio suficiente para suportar a vida, como hoje. Além disso, a duração das condições de baixo oxigênio foi semelhante a outro evento que ocorreu há 94 milhões de anos com conseqüências biológicas.
Um limiar de aquecimento global?
O Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas divulgou recentemente um Relatório Especial sobre o Aquecimento Global de 1,5ºC, que exigia ações imediatas para limitar a mudança climática a níveis que minimizem o estresse ambiental dos ecossistemas. Os cientistas concordam amplamente que isso significa evitar que as temperaturas médias globais subam mais de 1,5ºC acima dos níveis pré-industriais.
O relatório observa que, se as temperaturas aumentarem em 2ºC no lugar de 1,5ºC, teremos uma perda de oxigênio dos oceanos ainda maior. Por isso é importante continuar estudando os antigos impactos da perda de oxigênio no registro de extinção: para que os cientistas possam prever melhor os cenários climáticos futuros. Também é importante identificar as áreas que serão mais afetadas pela perda de oxigênio nos oceanos e limitar os efeitos ambientais que ocorrerão quando nosso planeta continuar aquecendo.
Jeremy D. Owens é professor assistente de Ciências da Terra, Oceanos e Atmosféricas da Florida State University
Theodore R. Eles II é professor assistente da Faculdade de Charleston
©2018 The Conversation. Publicado com permissão. Original em inglês