Eventos de branqueamento de corais em massa, que ocorrem quando as altas temperaturas do oceano fazem com que os corais expulsem as algas que habitam dentro deles, são um fena´meno relativamente recente. O primeiro evento generalizado de branqueamento ocorreu em 1983, um ano antes do nascimento da bia³loga marinha da Penn, Katie Barott . 

O pra³ximo aconteceu cerca de 15 anos depois. E os intervalos entre eles continuam diminuindo. Em 2014, um evento de branqueamento no Havaa­ foi tão extremo que afetou os corais no segundo vera£o. 

“Eles estãoaumentando em freqa¼aªncia, cada vez mais perto”, diz Barott, um professor assistente na Escola de Artes e Ciências ' Departamento de Biologia . "E a temperatura do oceano estãoficando cada vez mais quente, então a gravidade estãoaumentando também".

No entanto, por mais drama¡tico que o fena´meno parea§a - e parea§a - o branqueamento de corais nem sempre equivale a  morte dos corais. As algas podem retornar aos corais quando as temperaturas do oceano esfriarem, e os cientistas observaram que os corais brancos anteriormente recuperavam sua cor nas estações seguintes.

Em um projeto de pesquisa multifacetado financiado por uma doação da National Science Foundation (NSF), Barott e membros de seu laboratório estãoestudando os mecanismos pelos quais os corais suportam os efeitos dasmudanças climáticas, que incluem não apenas as temperaturas mais quentes que desencadeiam o clareamento, mas também acidificação das a¡guas oceânicas:, uma fluaªncia lenta, com conseqa¼aªncias sutis, poranãm significativas.

O trabalho de Barott, baseado na baa­a de Kaneohe em Oahu, Havaa­, concentra-se em duas das espanãcies de coral dominantes da baa­a: coral de arroz ( Montipora capitata ) e coral de dedo ( Porites compressa ). Barott começou a trabalhar la¡ durante uma bolsa de pa³s-doutorado no Instituto de Biologia Marinha do Havaa­ , conduzindo estudos nos quais o novo trabalho se baseia.

Corais são animais invertebrados que vivem em grandes cola´nias, formando juntos esqueletos intrincados de formas variadas. Para obter alimentos, eles se apa³iam fortemente em uma relação simbia³tica com as algas, que se estabelecem no tecido dos corais e produzem alimento e energia para o coral atravanãs da fotossa­ntese. Uma mudança de temperatura ou pH pode atrapalhar essa parceria, desencadeando a expulsão das algas.

Desde seus dias de pa³s-doutorado, Barott trabalha com colegas no Havaa­ para monitorar manchas de coral. Apa³s o evento de clareamento de 2014-15, os pesquisadores ficaram surpresos e animados ao descobrir que certas manchas de corais não sucumbiam ao clareamento, mesmo aquelas localizadas diretamente ao lado dos corais brancos. E muitos dos que alvejaram se recuperaram em cerca de um maªs após o ini­cio do arrefecimento das temperaturas do outono. 

No momento em que Barott estava escrevendo seu pedido de concessão da NSF, ela planejava comparar as diferenças entre os corais branqueados e os não branqueados. No entanto, assim que a concessão começou em julho, outro evento de branqueamento estava ocorrendo no Havaa­.

“Isso nos deu a oportunidade inesperada de voltar a s mesmas cola´nias para ver se as que branquearam da última vez foram as mesmas que branquearam novamente no outono passado”, diz ela. “E mais ou menos vimos os mesmos padraµes: os que descoraram da última vez descoloriram novamente desta vez e vice-versa. Isso nos da¡ evidaªncias convincentes de que hálgo especa­fico nesses indivíduos resilientes que os faz resistir ao clareamento, mesmo em temperaturas muito quentes. ” 

Enquanto as altas temperaturas desencadeiam o clareamento, a acidez também desempenha um papel fundamental na vitalidade do coral. O pH mais baixo da águado mar impede a capacidade dos corais de construir seus esqueletos de carbonita de ca¡lcio, resultando em estruturas mais fra¡geis e fra¡geis.

Em trabalhos anteriores, Barott havia descoberto que os corais possuem um "sensor" de pH que pode responder amudanças em seu ambiente. E, de fato, a acidez da águado mar pode variar bastante no decorrer de um dia, uma estação ou um ano, oscilando até0,75 unidades de pH por dia. Talvez, supaµe Barott, os corais possuam “ferramentas” moleculares que eles usam para suportar essas flutuações dia¡rias que eles também poderiam empregar para lidar com a acidificação gradual do oceano que estãoocorrendo a  medida que a concentração de CO2 na águado mar aumenta.

“Talvez existam alguns recifes que sejam mais resistentes a  acidificação do oceano porque estãoacostumados a ver essas grandes oscilações dia¡rias e estãomeio preparados para lidar com esse desafio”, diz ela.

Ela também estãocuriosa sobre como o clareamento afeta a capacidade dos corais de tolerarmudanças de pH de maneira mais geral. Usando ferramentas moleculares, ela e seus alunos estãoinvestigando as alterações epigenanãticas que afetam a maneira como os genes são "lidos" e traduzidos em protea­nas funcionais nos organismos. Taismudanças podem ocorrer muito mais rapidamente do que o coral, uma espanãcie de vida longa, pode evoluir para lidar com um ambiente em mudança.

Em uma variedade de projetos, os cientistas estãoexaminando as diferenças entre espanãcies de corais, entre espanãcies de simbiontes de algas e entre populações localizadas em diferentes locais da lagoa Kaneohe.

Os primeiros resultados sugerem diferenças entre o arroz e o coral de dedo em suas estratanãgias para gerenciar o clareamento. 

"Realmente se resiste ao branqueamento, mas se sucumbir, serámuito pior do que aquele que branqueia mais facilmente", diz Barott. "Esse parece ser mais susceta­vel a perder seus simbiontes, mas se o fizer, ele se recupera rapidamente e tem uma mortalidade geral mais baixa".

O grupo de Barott estãocolaborando com outras pessoas no Havaa­ para ver se os corais mais fortes podem ser propagados para reconstruir comunidades de recifes danificadas.

"Estamos no esta¡gio de prova de princa­pio", diz ela, "onde estamos tentando descobrir se algumas dessas diferenças são herda¡veis".

Enquanto parte desse trabalho estãosendo conclua­do no Havaa­, tanques cuidadosamente cuidados no pora£o dos Laborata³rios de Biologia de Leidy permitem que Barott e seus alunos concluam experimentos na Coranãia, na Filadanãlfia. Usando os corais enviados do campo e as anaªmonas do mar, um substituto útil para os corais devido a  facilidade de cuidados e a  rápida reprodução, o laboratório acompanha os impactos do estresse de temperatura e pH nos sistemas de energia, genanãtica e aténo microbioma de corais, as bactanãrias com as quais os corais e as algas coabitam.

"AsuperfÍcie do coral éana¡loga a  mucosa dos pulmaµes ou intestinos", diz Barott. “Esta¡ coberto de ca­lios, possui uma camada de muco por cima e hátoneladas e toneladas de bactanãrias que vivem nessa camada de muco. Achamos que essas bactanãrias estãodesempenhando um papel na saúde do coral, mas não sabemos se estãodesempenhando algum papel na sensibilidade a  temperatura, então éalgo que veremos. ”

Com essa abordagem de "todo o organismo", o objetivo de Barott éinjetar algum otimismo e rigor cienta­fico no que éuma perspectiva bastante sombria para os corais em todo o mundo. De maneira encorajadora, ela observa, o evento de branqueamento deste ano no Havaa­ foi muito menos grave do que o previsto, e os corais que haviam branqueado em 2014 foram menos fortemente afetados pelo evento deste ano.

“Esses recifes estãoenfrentando muitos impactos, não apenas do clima, mas também do desenvolvimento local, sedimentação, poluição de nutrientes”, diz ela. "Nossa esperana§a éprever como os corais responderão a esses desafios e talvez um dia usem nossas descobertas para ajuda¡-los a reconstruir recifes resilientes".

Katie Barott éprofessora assistente no Departamento de Biologia da Escola de Artes e Ciências da Universidade da Pensilva¢nia.