Os oceanos mundiais cobrem mais de 70 por cento da superfície do planeta e servem como o maior sumidouro de carbono ativo da Terra, absorvendo aproximadamente um quarto do dióxido de carbono (CO2) que as atividades humanas liberam na atmosfera. Este serviço natural modera as temperaturas globais e amortece os piores efeitos das mudanças climáticas. No entanto, o próprio processo que torna os oceanos um aliado climático também gera uma ameaça profunda e crescente: a acidificação oceânica. À medida que as concentrações de CO2 aumentam, a química das águas marinhas mudam, colocando em perigo a vida marinha de plâncton microscópico para recifes de coral. A perda resultante da biodiversidade marinha enfraquece a capacidade dos oceanos de regular o clima, criando um ciclo de feedback perigoso que amplifica o aquecimento global, interrompe a pesca e prejudica a segurança alimentar para bilhões de pessoas.

A Química da Acidificação Oceânica

Como o CO2 altera o pH da água do mar

Quando o CO2 atmosférico se dissolve em água do mar, ele sofre uma série de reações químicas. Primeiro, o CO2 reage com a água (H2O) para formar ácido carbônico (H2CO3). Este ácido fraco dissocia-se rapidamente em íons hidrogênio (H+) e íons bicarbonato (HCO3−). O aumento dos íons hidrogênio diminui o pH do oceano – uma medida de acidez. Desde a Revolução Industrial, o pH do oceano superficial caiu em aproximadamente 0,1 unidades, representando um aumento de 30% na acidez. A taxa de mudança é cerca de 100 vezes mais rápida do que qualquer mudança natural nos últimos 55 milhões de anos, de acordo com o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas.

O estado de saturação do carbonato

Uma consequência crítica da concentração elevada de íons hidrogênio é a redução de íons carbonatos (CO32-). Os íons carbonatados são os blocos de construção que os organismos marinhos usam para construir conchas e esqueletos de carbonato de cálcio (CaCO3). À medida que o pH cai, o carbonato se torna menos disponível, e o estado de saturação dos minerais carbonato de cálcio – aragonita e calcita – diminui. Quando as águas ficam subsaturadas com relação à aragonita, que é a forma de carbonato de cálcio usada pelos corais e muitos moluscos, esses organismos não podem crescer ou manter suas estruturas. Este processo já está ocorrendo em regiões polares e ascendentes, onde as águas frias naturalmente mantêm mais CO2 e são particularmente vulneráveis.

Impactos biológicos da acidificação nos organismos marinhos

Coral Reefs na Linha de Frente

Os recifes de coral estão entre os ecossistemas mais sensíveis à acidificação. Os corais constroem estruturas maciças de carbonato de cálcio ao longo dos séculos, mas sob as atuais trajetórias de emissão de CO2, modelos projetam que até 2050 muitos recifes tropicais experimentarão estados de saturação de aragonita tão baixos que a erosão líquida de recifes excederá o crescimento de recifes. A Grande Barreira de Corais, por exemplo, já perdeu mais da metade da cobertura de corais desde a década de 1990, devido às pressões combinadas de branqueamento, doença e acidificação. Um estudo de 2020 em Natureza descobriu que mesmo se o aquecimento global fosse mantido a 1,5 °C, a a acidificação poderia reduzir as taxas de calcificação de corais em 15-25 por cento.

Peixe-casca e Pteropods: A base da Web de Alimentos

Os pteropods (pequenos caracóis marinhos natação, muitas vezes chamados borboletas marinhas) são um item-chave para o salmão, o arenque e até mesmo baleias. Suas conchas finas de aragonita são extremamente vulneráveis à dissolução em água acidificada. Experiências laboratoriais mostram que quando os pteropods são expostos aos níveis de CO2 projetados para o final deste século, suas conchas ficam visivelmente deformadas e frágeis dentro de dias. Ostras, amêijoas e mexilhões enfrentam desafios semelhantes. A indústria de ostras do Noroeste do Pacífico já sofreu falhas maciças ligadas à água acidificada, custando milhões de dólares e forçando os produtores a adotarem sistemas caros de monitoramento e tamponagem. A Administração Nacional do Oceano e Atmosférico (NOAA) documentou que a a a acidificação pode reduzir a sobrevivência das ostras larvais em até 80%.

Comportamento e Fisiologia dos Peixes

Estudos sobre peixes-palhaço demonstraram que o CO2 elevado interrompe a função do receptor GABAA no cérebro, prejudicando a capacidade de detectar predadores e localizar habitat adequado. Essa interferência neurológica pode levar a comportamentos arriscados – nadar em direção a pistas de predadores em vez de longe delas – e pode reduzir as taxas de sobrevivência na natureza. Enquanto os peixes podem ter mais capacidade de tampão fisiológico do que os invertebrados, o estresse cumulativo de aquecimento, perda de oxigênio e acidificação provavelmente irá levar muitas populações para além de seus limites adaptativos.

Perda de biodiversidade marinha: uma crise multiplicada

Coral Reefs como pontos de interesse da biodiversidade

Os recifes de coral abrigam cerca de 25% de todas as espécies marinhas, apesar de cobrir menos de 1% do fundo do oceano. A perda da estrutura coral devido à acidificação e branqueamento desencadeia uma cascata de declínio da biodiversidade. Quando os corais morrem, a estrutura tridimensional complexa que fornece abrigo para peixes, crustáceos e moluscos colapsa. Peixes herbívoros que controlam o crescimento excessivo de algas desaparecem, e os recifes mudam para um estado de baixa diversidade, dominado por algas. Esta mudança de fase é muitas vezes irreversível em escalas de tempo humanas. O Programa Ambiental da ONU avisa que, sem reduções significativas de emissões, mais de 90% dos recifes de coral tropicais estarão em risco de degradação grave em 2050.

Perda de água fria de hábitats de corais

A perda de biodiversidade não se limita a recifes quentes e iluminados pelo sol. Corais de água fria, que prosperam em águas profundas e escuras fora das prateleiras continentais, estão igualmente ameaçados. Estes corais formam grandes montes que abrigam ricas comunidades de peixes, esponjas e estrelas quebradiças. Como as águas profundas já estão mais próximas do horizonte de saturação de aragonita, a acidificação os fará subsaturados mais cedo. Uma revisão de 2013 em Frontiers in Marine Science] estimou que, até o final do século, até 70% dos habitats de coral conhecidos de água fria poderiam ser expostos a águas corrosivas.

Phytoplancton e a bomba biológica do oceano

Phytoplancton, as plantas microscópicas que se derivam em águas de superfície iluminadas pelo sol, são a base da teia de alimentos marinhos. Eles também impulsionam a bomba de carbono biológica – o processo pelo qual o CO2 fixado pela fotossíntese se afunda no oceano profundo como detritos orgânicos. A acidificação pode alterar a composição da comunidade fitoplanctônica, favorecendo algumas espécies sobre outras. Por exemplo, os coccolitophores calcificantes, que produzem pequenas placas de carbonato de cálcio, são esperados para diminuir à medida que o pH cai. Mudanças em larga escala no tipo de fitoplancton podem interromper a eficiência do sequestro de carbono e reduzir a quantidade de energia transferida para níveis tróficos mais elevados.

Serviços Ecossistema em Ameaça

A perda da biodiversidade marinha compromete diretamente os serviços ecossistêmicos que as sociedades humanas dependem. As pescas fornecem proteínas para mais de 3 bilhões de pessoas e apoiam os meios de subsistência de 10-12 por cento da população global. As pescarias de recifes de corais são avaliadas apenas em aproximadamente US$ 6,8 bilhões por ano. Como a acidificação enfraquece as unidades populacionais de moluscos e degrada os habitats de viveiros de peixes, capturam potenciais declínios. A proteção costeira também está em risco: recifes de corais saudáveis e os leitos de ostras amortecem as linhas de costa de energia de ondas e picos de tempestade. O US Geological Survey calculou que perder apenas o 1 metro superior de um recife de coral pode dobrar a força de ondas que chegam à costa, aumentando a erosão e o risco de inundação.

Regulamento sobre o clima no oceano: Feedback Loops e Limiares

O oceano de carbono afunda sob cerco

O oceano absorve atualmente cerca de 2,6 bilhões de toneladas de carbono por ano, cerca de 26 por cento das emissões anuais de CO2 antropogênicos. Essa captação é impulsionada em parte pela bomba de solubilidade (CO2 dissolvendo-se diretamente em águas frias e densas) e em parte pela bomba biológica. À medida que o oceano aquece e acidifica, a eficiência de ambas as bombas é comprometida. A água mais quente contém menos CO2 dissolvido, reduzindo a bomba de solubilidade. Enquanto isso, a a acidificação e as mudanças de nutrientes alteram a composição e o tamanho do fitoplâncton, potencialmente enfraquecendo a bomba biológica. Os modelos do sistema terrestre sugerem que o dissipador de carbono oceânico pode enfraquecer 10-20 por cento até o final do século sob cenários comerciais como o usual, deixando mais CO2 na atmosfera e acelerando o aquecimento global.

Absorção de calor e circulação do oceano

Os oceanos absorveram mais de 90% do calor extra aprisionado pelos gases do efeito estufa desde a década de 1970. Essa absorção maciça de calor tem retardado o aquecimento atmosférico, mas a um custo: impulsiona a expansão térmica (responsável por aproximadamente um terço do aumento observado do nível do mar), altera as correntes oceânicas e contribui para as ondas de calor marinhas. Essas ondas de calor – períodos prolongados de água quente do mar – tornaram-se mais frequentes e intensas, com consequências devastadoras para as florestas de algas, leitos de capim e recifes de coral. O “Blob” 2013-2016 no Pacífico Norte interrompeu a teia de alimentos de plâncton a aves marinhas para peixes comercialmente valiosos como salmão, levando a fechamentos de pesca e perdas econômicas.

Albedo e Feedbacks Biogeoquímicos

Os ecossistemas marinhos também influenciam o clima através do albedo (reflexividade) e a produção de gases biogênicos. Os recifes de coral e os prados de gramíneas, por exemplo, têm um albedo relativamente baixo em comparação com a areia, mas sua contribuição para a formação de nuvens via sulfeto de dimetilo (DMS) é significativa. O DMS, liberado pelo fitoplâncton, oxida para formar partículas de sulfato que servem como núcleos de condensação de nuvens, nuvens brilhantes e reflexos da luz solar. Um declínio no fitoplâncton calcificador, como os coccolitophores, pode reduzir a produção de DMS, causando um feedback positivo que amplifica o aquecimento. Estes feedbacks biogeoquímicos são complexos e ainda não totalmente incorporados nas projeções climáticas, mas sublinham o acoplamento apertado entre a biologia oceânica e o sistema climático.

Enfrentando as Ameaças: Mitigação e Adaptação

Reduções profundas e rápidas de emissões

A causa raiz da acidificação e aquecimento dos oceanos é o CO2 atmosférico. A química oceânica estabilizante exige que o mundo atinja emissões de CO2 líquidas zero o mais rapidamente possível, idealmente em meados do século. O Relatório Especial sobre o Oceano e a Criosfera em um Clima em Mudança enfatiza que cada fração de um grau de aquecimento importa para o oceano. Limitar o aquecimento global a 1,5 °C, em comparação com 2 °C, reduziria a gravidade da acidificação dos oceanos, limitaria a perda de recifes de coral e preservaria níveis mais elevados de biodiversidade marinha. Mecanismos políticos, incluindo preços de carbono, mandatos de energia renovável e rigorosos padrões de emissões para o transporte e a indústria são essenciais.

Áreas Marinhas Protegidas e Refúgia

As áreas protegidas por mar não podem evitar a acidificação, mas podem reduzir outros fatores de estresse, como sobrepesca, poluição e destruição de habitat, aumentando a resiliência dos ecossistemas marinhos.O projeto do AMF inteligente para o clima identifica potenciais refugias – áreas onde as condições podem permanecer mais favoráveis por mais tempo – como regiões com estados naturalmente mais elevados de saturação de carbonatos ou águas mais frias.A Convenção sobre Diversidade Biológica exigiu a proteção de 30% do oceano até 2030, e MPAs devidamente aplicadas dentro desse objetivo poderiam ajudar a reduzir as perdas de biodiversidade enquanto as emissões globais são controladas.

Restauração e remoção de dióxido de carbono

Os esforços de restauração do ecossistema, como jardinagem de corais, reconstrução de recifes de ostras e plantio de capim-marinho, podem localmente melhorar a complexidade do habitat e fornecer serviços ecossistémicos, embora não possam escalar para compensar a acidificação global.Tecnologias de remoção de dióxido de carbono (CDR), incluindo captura direta de ar e aumento da alcalinidade oceânica, estão sendo pesquisadas como ferramentas potenciais para extrair CO2 legado.Aumento da alcalinidade do oceano – acrescentando minerais alcalinos, como a olivina à água do mar – poderia teoricamente neutralizar a a acidificação, aumentando também a capacidade do oceano para absorver CO2.No entanto, os impactos ecológicos e viabilidade econômica do CDR em grande escala permanecem incertos, e tais medidas não são substitutos para reduzir as emissões na fonte.

Adaptação das pescas e das comunidades costeiras

Como as condições oceânicas mudam, os gestores de pesca devem adotar abordagens flexíveis e cautelares que expliquem a mudança de distribuição de estoque e a diminuição da produtividade. Ferramentas como a gestão oceânica dinâmica, que usa dados em tempo real para ajustar as zonas de pesca, podem ajudar a reduzir as capturas acessórias e proteger as espécies vulneráveis. Para comunidades dependentes de mariscos, a criação seletiva de crias tolerantes à acidificação e investir em viveiros terrestres com controle de pH pode melhorar a sobrevivência do incubatório.O desenvolvimento de redes de monitoramento, como a Global Ocean Acidification Observing Network (GOA-ON), fornece dados que podem ser usados para emitir alertas precoces e orientar estratégias de adaptação.

Conclusão

Os oceanos não são um reservatório passivo para emissões causadas por humanos; são um sistema vivo que regula ativamente o clima. A acidificação do oceano, impulsionada pelo mesmo CO2 que aquece o planeta, ataca os motores biológicos que mantêm os serviços climáticos do oceano funcionando. A perda resultante de cascatas de biodiversidade marinha através de teias de alimentos, erode meios de subsistência da pesca e enfraquece a capacidade do oceano de absorver calor e carbono. Sem ação decisiva para reduzir as emissões de CO2, essas mudanças acelerarão, desencadeando feedbacks que tornam a estabilização do clima ainda mais difícil. Proteger o oceano significa proteger-nos – cada pólipo de coral, cada pteropéd, cada célula fitoplanctônica importa mais do que nós já reconhecemos.

Para mais informações: O Relatório Especial sobre o Oceano e a Criosfera] do IPCC fornece uma visão global destas ameaças. O do Programa de Acidificação do Oceano do NOAA oferece dados de monitorização em curso. Para um mergulho profundo nos impactos ecológicos e económicos, ver a síntese 2020 ] das Alterações Climáticas Natures]] sobre os riscos de acidificação oceânica.