Archive for agosto \31\UTC 2014

Foto-degradação no topo do mundo!

31 de agosto de 2014

Após algumas décadas, os estudos sobre a foto-degradação do carbono orgânico dissolvido (processo de degradação de compostos orgânicos pela ação física da radiação solar) em ambientes aquáticos volta, literalmente, ao topo do mundo.

Na década de 80 chamou-se a atenção para a redução das concentrações de ozônio (O3) na estratosfera. A Camada de Ozônio filtra parte dos raios ultravioleta B (UV-B; 280-320 nm) provenientes do Sol, reduzindo a sua incidência sobre a superfície do Planta Terra. Por isso, a redução da camada de ozônio (resultante da liberação de gases utilizados nos sistemas modernos de refrigeração) teria profundos efeitos danosos à saúde das pessoas, pelo aumento da incidência de problemas como câncer de pele. Iniciou-se assim, uma corrida mundial para reverter esse quadro.

Ao mesmo tempo, como os raios ultravioletas também degradam parte do carbono orgânico dissolvido na água, principalmente aquele formado nos ambientes terrestres, o processo de fotodegradação ganhou destaque entre os cientistas. Pesquisas focaram no papel da fotodegradação para o funcionamento dos ecossistemas (por exemplo sobre o metabolismo microbiano), até seus possíveis efeitos para a emissão de dióxido de carbono (gás carbônico – CO2) para a atmosfera. Por exemplo, além de mineralizar o carbono orgânico formando dióxido de carbono (CO2), a foto-degradação também transforma o carbono alterando a velocidade com que as bactérias heterotróficas (microorganismos recicladores) podem mineralizá-lo (Farjalla et al. 2009).

co2_data_mlo

Gráfico de acúmulo de CO2 na atmosfera (Mauna Loa Observatory (http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/).

Trabalhos recentes demonstraram que os ambientes aquáticos são importantes elementos no ciclo global do carbono, pois transformam, emitem para a atmosfera e transportam para os oceanos muitas toneladas de carbono por ano (Cole et al 2007, Tranvik et al, 2009, Raymond et al 2013). Nesse sentido, diversos estudos avaliaram a importância relativa da fotodegradação e da respiração bacteriana (dois importantes processos de decomposição em ecossistemas aquáticos) para a emissão de CO2 para atmosfera, como contribuintes na intensificação do efeito estufa.

Desenho esquemático: Radiação solar reflete na Terra e emite radiação infravermelha que aquece a atmosfera.

Desenho esquemático: Radiação solar reflete na Terra e emite radiação infravermelha que aquece a atmosfera.

Estudos sugeriram que na da região temperada do Globo (latitudes superiores a 22° N e S), o processo de fotodegradação era pouco relevante (< 10%) para a produção total de CO2 por lagos em comparação com a mineralização pelas bactérias (Jonsson et al 2001). Juntamente com a estabilização da camada de ozônio, a suposta pouca relevância da fotodegradação ajudou a diminuir o interesse no tema. Alguns anos mais tarde, um dos trabalhos da minha dissertação de mestrado (Amado et al 2006) indicou que a fotodegradação poderia ser equivalente à mineralização bacteriana em lagos tropicais da região amazônica. Mesmo assim, desde então, poucos estudos avaliaram a interação da fotodegradação com as emissões de CO2.

Na semana passada (22 de agosto de 2014), a pesquisadora Rose Cory (da Universidade de Michigan) e seus colaboradores publicaram um artigo (Cory et al. 2014) na revista Science, de um estudo de mais de 3 anos de duração sobre a fotodegradação e a degradação bacteriana em diversos ambientes aquáticos no Alaska (ártico). De acordo com esse estudo, nos ambientes aquáticos daquela região de elevadas latitudes, a fotodegradação pode corresponder entre 70 e 95% de todo CO2 produzido nesses ecossistemas, sendo até dezenas de vezes superior à mineralização pelas bactérias. Ao contrariar os paradigmas atuais, esse estudo reabre a discussão sobre o tema. Tendo em vista que o aumento global das temperaturas previsto para as regiões polares deve expor grandes quantidades de matéria orgânica pelo degelo, a fotodegradação deverá ser responsável por emitir grandes quantidades de CO2 para a atmosfera, contribuindo ainda mais para o agravamento do efeito estufa.

Referências:

Amado, A. M., Farjalla, V. F., Esteves, F. D., Bozelli, R. L., Roland, F., & Enrich-Prast, A. (2006). Complementary pathways of dissolved organic carbon removal pathways in clear-water Amazonian ecosystems: photochemical degradation and bacterial uptake. FEMS Microbiology Ecology, 56(1), 8-17.

Cole, J. J., Prairie, Y. T., Caraco, N. F., McDowell, W. H., Tranvik, L. J., Striegl, R. G., . . . Melack, J. (2007). Plumbing the global carbon cycle: Integrating inland waters into the terrestrial carbon budget. Ecosystems, 10(1), 171-184.

Cory, R. M., Ward, C. P., Crump, B. C., & Kling, G. W. (2014). Sunlight controls water column processing of carbon in arctic fresh waters. Science, 345(6199), 925-928. doi: 10.1126/science.1253119

Jonsson, A., Meili, M., Bergstrom, A. K., & Jansson, M. (2001). Whole-lake mineralization of allochthonous and autochthonous organic carbon in a large humic lake (Ortrasket, N. Sweden). Limnology and Oceanography, 46(7), 1691-1700.

 

Raymond, P. A., Hartmann, J., Lauerwald, R., Sobek, S., McDonald, C., Hoover, M., . . . Guth, P. (2013). Global carbon dioxide emissions from inland waters. Nature, 503, 355-359. doi: 10.1038/nature12760

Tranvik, L., Downing, J. A., Cotner, J. B., Loiselle, S. A., Striegl, R. G., Ballatore, T. J., . . . Weyhenmeyer, G. A. (2009). Lakes and reservoirs as regulators of carbon cycling and climate. Limnology and Oceanography, 54(6, part 2), 2298-2314.

 

Autor: André M. Amado (Depto. Oceanografia e Limnologia; PPG Ecologia – UFRN)

Revisão de Língua Portuguesa: Bruna Q. Vargas (Cultura Inglesa, Natal-RN)