Amedida que o Polo Norte, o Oceano artico e as terras a¡rticas ao redor aquecem rapidamente, os cientistas estãocorrendo para entender os efeitos do aquecimento nos ecossistemas a¡rticos. Com a redução do gelo marinho, mais luz atinge asuperfÍcie do Oceano artico. Alguns previram que isso levaria a mais pla¢ncton, que por sua vez sustentaria peixes e outros animais.

Nãotão rápido, diz uma equipe de cientistas liderada pela Universidade de Princeton e pelo Instituto Max Planck de Quí­mica.

Eles apontam para o nitrogaªnio , um nutriente vital. Os pesquisadores usaram pla¢ncton fossilizado para estudar a história das fontes e taxas de fornecimento de nitrogaªnio para o oeste e centro do oceano artico aberto. Seu trabalho, detalhado em um artigo na edição atual da revista Nature Geoscience , sugere que sob um regime de aquecimento global, essas a¡guas a¡rticas abertas experimentara£o limitação de nitrogaªnio mais intensa, provavelmente impedindo um aumento na produtividade.

"Olhando para o Oceano artico do Espaço, édifa­cil ver a a¡gua, já que grande parte do Oceano artico écoberto por uma camada de gelo marinho", disse o autor principal Jesse Farmer, pesquisador associado do Departamento de Geociências de Princeton Universidade que também ébolsista visitante de pa³s-doutorado no Instituto Max Planck de Quí­mica em Mainz, Alemanha. Este gelo marinho se expande naturalmente durante os invernos e se contrai durante os veraµes. Nas últimas décadas, no entanto, o aquecimento global causou um rápido decla­nio na cobertura de gelo do mar no vera£o, com a cobertura de vera£o agora quase a metade da de 1979 .

Amedida que o gelo marinho derrete, o pla¢ncton fotossintetizante que forma a base das teias alimentares do artico deve se beneficiar da maior disponibilidade de luz. "Mas háum problema", disse a autora colaboradora Julie Granger, professora associada de ciências marinhas da Universidade de Connecticut. "Esse pla¢ncton também precisa de nutrientes para crescer, e os nutrientes são abundantes apenas nas profundezas do oceano artico, um pouco além do alcance do pla¢ncton." Se o pla¢ncton pode adquirir esses nutrientes depende de quanto estritamente o oceano superior é"estratificado" ou separado em camadas. Os 200 metros superiores (660 panãs) do oceano consistem em camadas distintas de águacom densidades diferentes, determinadas por sua temperatura e salinidade.

“Quando a parte superior do oceano éfortemente estratificada, com águamuito leve flutuando sobre a¡guas profundas e densas, o fornecimento de nutrientes para asuperfÍcie iluminada pelo sol élento”, disse Farmer.

Uma nova pesquisa liderada por cientistas da Universidade de Princeton mostra como o suprimento de nitrogaªnio para o artico mudou desde a última era do gelo, o que revela a história da estratificação do Oceano artico. Usando núcleos de sedimentos do oeste e centro do oceano artico, os pesquisadores mediram a composição isota³pica do nitrogaªnio orga¢nico preso nos fa³sseis de calca¡rio de foramina­feros (pla¢ncton que cresceu nas a¡guas superficiais, morreu e afundou no fundo do mar). Suas medições revelam como as proporções de nitrogaªnio derivado do Atla¢ntico e do Paca­fico mudaram ao longo do tempo, enquanto também rastreiam asmudanças no grau de limitação de nitrogaªnio do pla¢ncton nasuperfÍcie. Ona Underwood, da classe de 2021, foi um membro-chave da equipe de pesquisa, analisando núcleos de sedimentos do oeste do Oceano artico para seu projeto jaºnior.

O Oceano artico éo ponto de encontro de dois grandes oceanos: o Paca­fico e o Atla¢ntico. No oeste do artico, as a¡guas do Oceano Paca­fico fluem para o norte atravanãs do estreito de Bering que separa o Alasca da Sibanãria. Chegando ao Oceano artico, a águarelativamente doce do Paca­fico flui sobre a águamais salgada do Atla¢ntico. Como resultado, a coluna de águasuperior do artico ocidental édominada pelo nitrogaªnio proveniente do Paca­fico e éfortemente estratificada.

No entanto, nem sempre foi assim. "Durante a última era glacial, quando o crescimento das camadas de gelo baixou oníveldo mar global, o Estreito de Bering não existia", disse Daniel Sigman, Professor de Ciências Geola³gicas e Geofa­sicas de Dusenbury de Princeton e um dos mentores de pesquisa de Farmer. Naquela anãpoca, o Estreito de Bering foi substitua­do pela Ponte Terrestre de Bering, uma conexão terrestre entre a asia e a Amanãrica do Norte que permitia a migração de humanos para as Amanãricas . Sem o estreito de Bering, o artico teria apenas águado Atla¢ntico, e os dados de nitrogaªnio confirmam isso.

Quando a era do gelo terminou, 11.500 anos atrás, com o derretimento dos lena§a³is de gelo e o aumento doníveldo mar, os dados mostram o saºbito aparecimento de nitrogaªnio do Paca­fico na bacia a¡rtica aberta a oeste, evidência drama¡tica da abertura do Estreito de Bering.

"Espera¡vamos ver esse sinal nos dados, mas não tão claramente!" Sigman disse.

Esta foi apenas a primeira das surpresas. Analisando os dados, Farmer também percebeu que, antes da abertura do Estreito de Bering, o artico não estava fortemente estratificado como éhoje. Somente com a abertura do Estreito de Bering o artico ocidental tornou-se fortemente estratificado, conforme refletido pelo ini­cio da limitação de nitrogaªnio do pla¢ncton nas a¡guas superficiais.

Indo para o leste, longe do Estreito de Bering, a águaproveniente do Paca­fico édilua­da, de modo que o artico central e oriental moderno édominado pela águado Atla¢ntico e uma estratificação relativamente fraca. Aqui, os pesquisadores descobriram que a limitação do nitrogaªnio e a estratificação da densidade variam com o clima. Como no artico ocidental, a estratificação foi fraca durante a última era glacial, quando o clima era mais frio. Apa³s a idade do gelo, a estratificação do artico central se fortaleceu, atingindo um pico entre cerca de 10.000 e 6.000 anos atrás, um período de temperaturas do artico naturalmente mais altas, chamado de " Ma¡ximo Tanãrmico Holoceno ". Desde aquela anãpoca, a estratificação central do artico enfraqueceu, permitindo que o nitrogaªnio profundo o suficiente alcance as a¡guas superficiais e exceda as necessidades do pla¢ncton.

O aquecimento global estãoretornando rapidamente o artico ao clima do Ma¡ximo Tanãrmico Holoceno. Amedida que esse aquecimento continua, alguns cientistas previram que a redução da cobertura de gelo aumentaria a produtividade do pla¢ncton a¡rtico, aumentando a quantidade de luz solar que atinge o oceano. As novas informações hista³ricas obtidas por Farmer e seus colegas sugerem que tal mudança éimprova¡vel para as a¡guas da bacia aberta do artico ocidental e central. O artico ocidental permanecera¡ fortemente estratificado devido ao fluxo persistente de águado Paca­fico atravanãs do Estreito de Bering, enquanto o aquecimento fortalecera¡ a estratificação no artico central. Em ambas as regiaµes de oceano aberto, o fornecimento lento de nitrogaªnio provavelmente limitara¡ a produtividade do pla¢ncton , conclua­ram os pesquisadores.

"Um aumento na produtividade da bacia a¡rtica aberta provavelmente teria sido visto como um benefa­cio, por exemplo, aumentar a pesca", disse Farmer. "Mas, dados nossos dados, um aumento na produtividade do artico aberto parece improva¡vel. A melhor esperana§a para um aumento futuro na produtividade do artico estãoprovavelmente nas a¡guas costeiras do artico."