Os recifes de coral tropicais sustentam os mais altos níveis de biodiversidade do oceano. Esse ecossistema vital depende dos corais construtores de recifes, que formam colônias de milhares de minúsculos animais que secretam esqueletos de carbonato de cálcio, criando a estrutura complexa do recife. Embora os corais sejam visualmente impressionantes, eles também são extremamente sensíveis às mudanças ambientais provocadas pelo aquecimento global e outras consequências das mudanças climáticas.

Assim como todos os animais, os corais precisam de oxigênio para sobreviver. No entanto, o aumento da temperatura dos oceanos torna a absorção de oxigênio cada vez mais difícil. Um novo estudo da Universidade de Copenhague identifica uma consequência biológica até então desconhecida do aquecimento da água do mar, que pode levar ao estresse agudo por falta de oxigênio nos corais.

“As ondas de calor marinhas estão se tornando mais frequentes e intensas como resultado do aquecimento global, afetando recifes de coral em todo o mundo. Ao mesmo tempo, os níveis de oxigênio nos oceanos estão diminuindo. Ambas as mudanças são críticas para a vida marinha, e nosso estudo identifica um mecanismo que liga diretamente o aquecimento dos oceanos à perda de oxigênio, o que, no pior dos casos, pode levar à morte rápida dos corais”, afirma o Professor Michael Kühl, do Departamento de Biologia da Universidade de Copenhague, autor sênior do estudo.

As estruturas microscópicas desempenham uma função crítica

Os pesquisadores combinaram experimentos de laboratório com modelagem matemática para investigar como estruturas celulares microscópicas semelhantes a pelos, conhecidas como cílios, ajudam os corais a obter oxigênio e como o movimento ciliar é afetado pelo aumento da temperatura da água do mar. Seus resultados foram publicados na revista Science Advances.

A superfície de um coral é coberta por milhares de cílios. Quando essas estruturas se movem de forma coordenada, geram pequenos movimentos de água imediatamente acima da superfície do coral. Isso aumenta o fornecimento de oxigênio à noite, quando os corais dependem inteiramente da absorção de oxigênio da água do mar circundante.

O estudo demonstra que, sob temperaturas moderadamente elevadas, os corais conseguem suprir sua demanda aumentada de oxigênio acelerando o movimento ciliar e, consequentemente, intensificando o fluxo de água próximo à superfície.

“Nessa faixa de temperatura, os corais conseguem compensar a maior demanda de oxigênio aumentando efetivamente sua ‘respiração’. No entanto, esse mecanismo compensatório não persiste em temperaturas mais altas”, afirma o professor assistente Cesar Pacherres, do Departamento de Biologia, primeiro autor do estudo.

Um limiar térmico crítico

Com o aumento das temperaturas, o movimento ciliar e os fluxos de água resultantes deixaram de ser suficientes para suprir a demanda de oxigênio dos corais. Ao mesmo tempo, o consumo de oxigênio pelo tecido coralino continuou a aumentar. Como resultado, a fina camada de água que circulava diretamente acima da superfície dos corais tornou-se progressivamente mais pobre em oxigênio.

Quando a temperatura da água do mar ultrapassou um limite crítico, o movimento ciliar entrou em colapso. Nos experimentos, isso ocorreu a aproximadamente 37 graus Celsius. Nesse ponto, os cílios diminuíram a velocidade, perderam a sincronia e eventualmente pararam de se mover completamente. Consequentemente, o suprimento de oxigênio para o coral caiu drasticamente, causando a degradação do tecido e, por fim, a morte do coral.

Os pesquisadores enfatizam que esse limite de temperatura não é universal e pode ser menor, dependendo das condições de temperatura locais, da adaptação a longo prazo e da composição das espécies de coral em diferentes recifes.

“Nosso modelo matemático consegue prever como diferentes cenários ambientais e características metabólicas afetam as condições de oxigênio nos corais. Por exemplo, descobrimos que corais cuja demanda de oxigênio aumenta mais rapidamente com a temperatura podem atingir níveis perigosos de estresse mais cedo durante ondas de calor”, explica o coautor Dr. Soeren Ahmerkamp, ​​do Instituto Leibniz de Pesquisa do Mar Báltico.

Novas descobertas sobre o branqueamento e a mortalidade dos corais

As altas temperaturas também causam o branqueamento dos corais, um processo no qual os corais perdem as algas simbióticas que lhes fornecem energia e cor. O novo estudo indica que o estresse por falta de oxigênio e o branqueamento estão intimamente interligados.

“Com o aumento da temperatura, o metabolismo e a demanda de oxigênio dos corais aumentam. Se a capacidade dos cílios de transportar oxigênio for prejudicada ao mesmo tempo, o coral sofre estresse de oxigênio justamente quando está sob a maior pressão fisiológica”, afirma Michael Kühl.

Esse estresse de oxigênio pode intensificar os processos biológicos que levam ao branqueamento e, em alguns casos, causar danos graves ou morte antes que o branqueamento se torne visível. Portanto, o branqueamento de corais nem sempre é o primeiro sinal observável de que um coral está em sofrimento.

Processos de pequena escala com consequências de grande escala

Alterações no movimento ciliar podem servir como um sinal de alerta precoce de estresse térmico em corais, muito antes que os danos se tornem visíveis.

“Agora é importante investigar esse mecanismo em diferentes espécies de corais e outros organismos recifais, para entender melhor onde o estresse de oxigênio tem o maior impacto e como esses efeitos provavelmente se desenvolverão à medida que as mudanças climáticas progridem”, afirma Cesar Pacherres. Ele acrescenta:

“Esse conhecimento pode, por exemplo, ser aplicado em esforços locais de conservação ou restauração de recifes. No entanto, não há dúvida de que evitar a perda em larga escala de corais exige reduções substanciais nas emissões de gases de efeito estufa. Isso é iminente, visto que os recifes de coral já estão sofrendo em escala global com as mudanças climáticas.”

As implicações vão além dos recifes de coral. Muitos outros organismos marinhos usam cílios para regular o movimento da água e o fornecimento de oxigênio, incluindo esponjas, ascídias e anêmonas-do-mar. O mecanismo recém-identificado pode, portanto, ser relevante para uma ampla gama de espécies, tanto em recifes tropicais quanto em outros ecossistemas marinhos já pressionados pelo aquecimento e pela desoxigenação dos oceanos.

“Nosso estudo demonstra como pequenas mudanças na superfície imediata dos organismos podem ter grandes consequências para a vida marinha à medida que as mudanças climáticas se intensificam”, conclui Michael Kühl.

Traduzido de EurekAlert.