Os exploradores antárticos: conheça a contribuição dos mamíferos marinhos no estudo dos ecossistemas polares.

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Imagem: agu.org

O Oceano Austral (que pode ser definido como toda área oceânica abaixo dos 60° S de latitude) possui características importantes que lhe conferem um papel de destaque no entendimento das questões relativas às mudanças climáticas globais. Ao mesmo tempo em que é uma das regiões de maior produtividade biológica do mundo¹, também atua na ventilação* das camadas profundas de grande parte dos oceanos globais, sendo então responsável por grande parte do transporte global de calor e água doce e por retirar e armazenar CO2 atmosférico2. Estudos indicam que a sensibilidade desse oceano às mudanças climáticas parece ser maior do que a do resto do planeta3, o que evidencia ainda mais a importância do entendimento dos processos atmosféricos e oceânicos da região.  

Entretanto, a amostragem desse oceano é um desafio bem conhecido da comunidade científica. Fazer pesquisa é muito caro! E na Antártica, mais caro ainda, sem contar as dificuldades de logística impostas pelo clima polar.  A coleta de dados oceanográficos por si só já “quebra a banca”, pois exige o uso de navios – um navio “simples” de pesquisa pode custar até 50.000 reais por dia de mar! Além disso, muitas vezes a quantidade de gelo marinho impede os navios de se aproximarem de áreas de interesse científico, como as cavidades subglaciais e as plataformas continentais. O difícil acesso, condições climáticas adversas (ventos fortes, baixas temperaturas) e os altos valores levam a uma falta de dados observacionais nesse oceano quando comparado a outras regiões.

Para driblar essas dificuldades, o campo da oceanografia operacional tem focado no desenvolvimento de plataformas autônomas de amostragem, como os perfiladores ARGO (Fig. 1), instrumentos autônomos medem temperatura e salinidade (podendo agregar mais sensores, como o fluorímetro para medição de clorofila) do oceano até 2000m, transmitindo os dados via satélite quando em superfície. Operar esses equipamentos em áreas com muito gelo marinho, no entanto, pode se tornar muito complicado, já que ele precisa ficar em superfície em torno de 10h a cada 10 dias para transmitir os dados coletados. Isso faz com que o uso desses equipamentos seja bastante restrito no Oceano Austral (Fig. 2). 

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Figura 1. Ciclo de funcionamento dos perfiladores ARGO: (1) Perfil de salinidade, temperatura e profundidade até 1000m, (2) deriva por 9 dias, (3) desce até 2000m e, finalmente, (4) perfil de subida e transmissão dos dados do ciclo. Fonte: ARGO PROGRAMME.

 

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Figura 2. Distribuição atual dos perfiladores ARGO. Note que o uso desses equipamentos não é compatível com a presença de gelo marinho, o que faz com que não existam muitos deles ativos no Oceano Austral. Fonte: ARGO PROGRAMME, figura do colaborador UCSD.

Nesse contexto, percebeu-se que investigar esse ambiente tão importante requer ajuda dos moradores do continente gelado. Alguns mamíferos marinhos viajam milhares de quilômetros em busca de comida, mergulhando a profundidades de até 1000 m (caso dos elefantes-marinhos). Algumas focas se alimentam sob as plataformas de gelo e nas plataformas continentais, visitando constantemente, inverno e verão, áreas de difícil acesso até mesmo para navios quebra-gelo. Instrumentar esses animais com sensores (temperatura, salinidade, etc), não só permite que se observe diretamente o comportamento alimentar (ou forrageio) dessas espécies, mas garante a obtenção de dados oceanográficos únicos em áreas extremamente remotas nos ecossistemas polares (Fig. 3).  

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Figura 3. Foca instrumentada pelo Australia’s Integrated Marine Observing System (IMOS). Fonte: News Research to Reality, Universidade da Tasmania.

Depois de uma iniciativa científica internacional chamada Southern Elephant seals as Oceanographic Samplers (SEaOS) iniciada em 2004, que foi responsável por instrumentar um grande número de elefantes-marinhos, o projeto MEOP (Marine Mammals Exploring the Oceans Pole to Pole) se estabeleceu durante o Ano Polar Internacional com o objetivo de coordenar os esforços entre programas científicos de países que estivessem investindo nesse tipo de amostragem (entre eles o Brasil, através do financiamento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq) (Fig. 4). Hoje, cerca de 200 elefantes marinhos são equipados todos os anos com sensores de condutividade (que mede salinidade), temperatura e pressão (CTD) e os mamíferos marinhos são responsáveis por 98% dos dados coletados sob o gelo marinho e por 80% de todos os dados de temperatura e salinidade do oceano Austral como um todo4.  

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Figura 4. Posição dos dados coletados por mamíferos marinhos disponíveis para uso científico. A contribuição do Brasil (em azul) é de 15505 perfis, coletados por 28 instrumentos.

Para garantir que não haverá qualquer dano aos animais e evitar que o aparelho interfira na vida normal deles, existe um rígido protocolo para a instalação do equipamento. O CTD é colado à pele do mamífero, assim que administrada a sedação. Como eles passam por um processo de muda todos os anos, o instrumento eventualmente cai – se não for recuperado pelos pesquisadores antes. Logo que os CTDs são instalados, eles já passam a coletar dados quando os animais estão dentro da água. Quando na superfície, os equipamentos transmitem os dados coletados via satélite, que são então processados e disponibilizados pelo MEOP para uso da comunidade científica (Fig. 5). No momento, são 371768 perfis disponíveis, de 2004 até Junho de 2016  (Fig. 4).

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Figura 5. Ciclo de funcionamento dos CTDs de mamíferos: (1) Instalação, (2) instrumento mede temperatura, salinidade, pressão enquanto o animal estiver na água (3) transmissão via satélite quando em superfície e, finalmente, (4) processamento e disponibiliazação para uso científico. Fonte: MEOP.

 

Os dados coletados têm permitido uma série de descobertas científicas. Na oceanografia física, por exemplo, os mamíferos já ajudaram a identificar um novo local de formação da Água de Fundo Antártica5 e taxa de formação de águas profundas6.Os dados hidrográficos coletados já foram capazes de refinar modelos que incluem gelo marinho e devem ajudar a melhorar as projeções de modelos oceânicos em geral. Esse monitoramento também têm sido importante para o estudo desses animais e da ecologia do ecossistema polar4. Como esses dados podem ser considerados novos, existe uma gama de possibilidades ainda não exploradas totalmente pelos cientistas.

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Filhote de Foca-de-Weddell. Fonte:  Wikipedia.

 

 

No aguardo das novas descobertas!

 

 

 

*Ventilação:  processo pelo qual águas superficiais formam águas intermediárias ao penetrarem extratos mais profundos (ocorre principalmente no inverno nas áreas subtropicais)7.

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Referências:

  1. Emerson, S. & Hedges, J. 2008. Chemical Oceanography and the Marine Carbon Cycle. Cambrigde University Press, Reino Unido, 453 p.
  2. Orsi, A.H., Johnson, G.C. & Bullister, J.L. 1999.Circulation, mixing and production of Antartic Bottom Water. Progress in Oceanography, 43: 55 – 109.
  3. Sprintall, J. 2003. Seasonal to interannual upper ocean variability in the Drake Passage. Journal of Marine Research, 61: 27-57.
  4. Roquet, F., & Coauthors. 2014. A Southern Indian Ocean database of hydrographic profiles obtained with instrumented elephant seals. Nature Scientific Data, 1: 140028.
  5. Ohshima, K., & Coauthors. 2013. Antarctic Bottom Water production by intense sea-ice formation in the Cape Darnley polynia. Nature Geoscience, NGEO1738.
  6. Williams, G., & Coauthors. 2016. The suppression of Antarctic bottom water formation by melting ice shelves in Prydz Bay. Nature Communications, 7, 12577.
  7.  Talley, L. D. Descriptive physical oceanography: an introduction. Academic press, 2011.

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