blog

Apr 19, 2024

Diferenças na química do carbonato

Relatórios Científicos volume 13, número do artigo: 11589 (2023) Citar este artigo 861 Acessos 12 detalhes de métricas altmétricas Com projeções climáticas questionando a sobrevivência futura de corais rochosos e

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 11589 (2023) Citar este artigo

861 Acessos

12 Altmétrico

Detalhes das métricas

Com as projecções climáticas a questionar a sobrevivência futura dos corais rochosos e o seu domínio como construtores de recifes tropicais, é fundamental compreender a capacidade de adaptação dos corais às alterações climáticas em curso. A mediação biológica da química do carbonato do fluido calcificante do coral é um componente fundamental para avaliar a resposta dos corais às ameaças globais. A expedição Tara Pacific (2016–2018) proporcionou uma oportunidade para investigar padrões de calcificação em corais existentes em todo o Oceano Pacífico. Núcleos de colônias dos gêneros maciços Porites e Diploastrea foram coletados de diferentes ambientes para avaliar parâmetros de calcificação de corais construtores de recifes de vida longa. Na escala da bacia do Oceano Pacífico, mostramos que ambos os gêneros regulam sistematicamente o pH do fluido calcificante e o carbono inorgânico dissolvido para alcançar uma precipitação esquelética eficiente. No entanto, enquanto os corais Porites aumentam o estado de saturação de aragonite do fluido calcificante (Ωcf) a temperaturas mais elevadas para aumentar a sua capacidade de calcificação, os Diploastrea mostram um Ωcf homeostático constante ao longo do gradiente de temperatura do Pacífico. Assim, até que ponto Diploastrea responde ao aquecimento e/ou acidificação dos oceanos não é claro, e merece mais atenção se isto é benéfico ou prejudicial para a sobrevivência futura deste género de coral.

O aquecimento e a acidificação dos oceanos ameaçam a saúde e a sobrevivência dos recifes de coral tropicais1,2,3. As projeções baseadas em possíveis cenários climáticos futuros vão desde um declínio significativo até ao completo desaparecimento dos recifes de coral até 2100 (Relatório Especial do IPCC, 2018 – “Aquecimento Global de 1,5 °C; Relatório Especial do IPCC, 2019 – Oceano e Criosfera num Clima em Mudança” ). Durante mais de um século, o aumento das emissões antropogénicas de CO24 e de outros gases com efeito de estufa fez com que a temperatura do oceano raso subisse 0,3–0,6 °C e o pH caísse cerca de 0,1 unidades (ou seja, acidificação dos oceanos, OA)5. Ao mesmo tempo, a concentração de íons carbonato (CO32−) e o estado de saturação da aragonita (Ω) na superfície do oceano diminuíram ~ 16%6,7. Dependendo do cenário específico de emissões de CO28, os modelos prevêem um aumento na temperatura de vários graus e um declínio adicional no pH da água do mar (pHsw) de 0,14–0,43 até 21006,9. Tudo isto poderia ter implicações graves para a formação de aragonite em corais rochosos, incluindo um declínio na taxa de calcificação e na densidade esquelética9,10,11,12. Vários estudos demonstraram que os corais escleractinianos (aragonita) possuem capacidade adaptativa para manter a calcificação sob condições ambientais desfavoráveis13,14,15. Eles precipitam seu carbonato de cálcio de forma biologicamente controlada dentro de um espaço semi-isolado, conhecido como líquido calcificante extracelular (cf), localizado entre o esqueleto e o epitélio calicoblástico16. Os corais desenvolveram mecanismos biológicos para concentrar ativamente o carbono inorgânico dissolvido (DIC) no CF e remover prótons (ou seja, aumentar o pHCF em relação à água do mar ambiente). Isto muda o equilíbrio DIC em favor de [CO32−], permitindo assim que o coral atinja valores mais elevados de Ωcf. Em particular, ao regular positivamente a sua química de carbonato cf, os corais atingem níveis de estado de saturação de aragonite 4 a 6 vezes superiores aos da água do mar , o que promove a precipitação de CaCO3. Além disso, estudos recentes intra-colônia do gênero Porites sugeriram que a química do carbonato cf varia sazonalmente, com tais variações sendo reguladas por uma combinação de fatores ambientais (por exemplo, luz, temperatura, nutrientes) e processos metabólicos (por exemplo, carbono metabólico da fotossíntese simbiótica). )19,20,21,22,23.

Nós investigamos a química do carbonato do fluido calcificante de dois gêneros de corais massivos e de vida longa (Porites e Diploastrea) para identificar diferenças e semelhanças entre táxons sob condições climáticas e hidrológicas idênticas. Estes géneros de corais, construtores de recifes predominantes no Oceano Pacífico24, foram alvo de atenção devido à sua ampla distribuição latitudinal, longevidade (na ordem dos séculos) e grande potencial como arquivos paleoceanográficos. Embora Porites seja conhecido por estar entre os corais mais resistentes25,26,27, pouco se sabe sobre o gênero Diploastrea em relação à sua tolerância ao estresse. Neste estudo, comparamos a regulação positiva da calcificação e da química do carbonato dos corais Diploastrea heliopora e Porites de vários ambientes. Para isso, analisamos a geoquímica esquelética e os parâmetros de crescimento de 39 colônias de Porites (n = 33) e Diploastrea (n = 6) coletadas no Oceano Pacífico tropical durante a expedição Tara Pacific (2016–2018). Os corais coletados representam um conjunto de núcleos expostos a várias condições hidrológicas de temperatura da água do mar (SST: 22,4–29,8 °C), salinidade (SSS: 31,5–36,1) e química de carbonatos (escala total pHsw: 8,01–8,09) (Fig. 1, Tabela S1, S2). A composição química média do fluido calcificante (pHcf, [CO32−]cf, DICcf, Ωcf) foi derivada de análises de isótopos de boro pareados (δ11B) e B/Ca de amostras do topo do núcleo correspondentes aos últimos 6 anos de crescimento (2010 –2016; Métodos). Com base nestes dados, avaliamos o impacto das propriedades ambientais da água do mar (SST, salinidade, química de carbonatos) na composição do CF destes géneros de construção de recifes de crescimento lento à escala da bacia do Pacífico.