Rochas revelam a variação da altura do mar na costa brasileira

Como parte de um fenômeno cíclico, atualmente intensificado pelas mudanças climáticas, as águas do Atlântico estavam a 3 metros acima da altura atual há 4,7 mil anos na região do Recife

Falésia Ponta dos Três Irmãos, em São Bento do Norte (RN), com até 8 metros de altura: os arenitos (como no detalhe) indicam onde o mar chegava há 120 mil anos

Helenice Vital / UFRN

Os geólogos sabem há tempos que o mar estava mais ou menos a 125 metros (m) abaixo do atual limite entre as praias e as ondas na cidade do Recife, em Pernambuco, há 20 mil anos. Naquele período, uma floresta ocupava a região que viria a ser a praia de Boa Viagem, uma das mais conhecidas da capital pernambucana. Talvez houvesse até mesmo rios com cachoeiras caindo das elevações que hoje formam a plataforma continental, limite entre os trechos mais rasos e mais profundos do mar.

Depois o mar subiu e, de acordo com análises do geógrafo Antonio Vicente Ferreira Junior, da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), entre 4,7 mil e 4,1 mil anos atrás, o nível médio na região do Recife e dos municípios costeiros mais próximos ao norte e ao sul pode ter atingido 3 m acima do nível médio atual. Seria o bastante para as ondas cobrirem a foz do rio Capibaribe, as avenidas à beira-mar e o antigo centro das cidades litorâneas da região metropolitana.

Estudos como este, publicado em abril na Ocean and Coastal Research, completam, detalham e eventualmente corrigem as informações obtidas por técnicas menos precisas que as atuais. Servem também para indicar as áreas mais vulneráveis à elevação do nível do mar, que deve ser intensificada nas próximas décadas pelas mudanças climáticas. O aumento da temperatura média anual do planeta aquece o oceano e faz seu volume expandir-se; pela mesma razão, as geleiras em terra firme derretem, o que também contribui para o aumento do volume dos mares.

Praia de Enxu Queimado, em São Miguel do Gostoso (RN), com arenitos expostos, que mostram a variação do nível médio do mar nos últimos 10 mil anosHelenice Vital / UFRN

“Nos anos 1980, não tínhamos GPS geodésico, com o qual hoje medimos a altitude de um ponto com grande precisão”, comenta o geólogo José Maria Landim Domingues, da Universidade Federal da Bahia (UFBA). Ele estava no doutorado quando participou da equipe coordenada pelos geólogos Kenitiro Suguio (1937-2021), da Universidade de São Paulo (USP), e Louis Martin, do Escritório de Pesquisa Científica e Técnica no Exterior (Orstom), hoje Instituto de Pesquisa para o Desenvolvimento (IRD), da França.

Os três e outros geólogos coletaram e analisaram cerca de 700 amostras de rochas e restos de organismos marinhos ao longo de metade do litoral, do norte de Alagoas ao sul de Santa Catarina. Esse estudo, publicado em 1985 na Revista Brasileira de Geociências, mostrou variações locais e regionais do nível médio do mar – no Nordeste, pode ter chegado a 5 m acima do atual há cerca de 5,7 mil anos, enquanto no Sul não teria passado de 3 m.

Aos poucos, um conceito se assentou: “Há alguns anos se falava em uma variação global uniforme do nível do mar, mas hoje sabemos que cada região tem suas peculiaridades, por causa da geologia e do relevo”, comenta a geóloga Helenice Vital, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). Com sua equipe, ela acompanha há 20 anos a oscilação do mar no litoral potiguar (ver infográfico abaixo), publicando suas descobertas desde 2006 em revistas especializadas como a Marine Geology.

Definido como a altitude média da superfície dos oceanos, o nível do mar foi registrado pela primeira vez no Brasil pelo astrônomo português Bento Sanches Dorta (1739-1794) em 1781 na baía de Guanabara, e com regularidade a partir de 1831, também no Rio de Janeiro. O sobe e desce do mar reflete as forças gravitacionais da Lua e do Sol sobre a Terra, as deformações na superfície dos oceanos, o derretimento ou a formação de geleiras e a mudança do eixo da Terra, que faz o mar balançar como se estivesse em um prato suspenso no ar.

Rochas e conchas
Retratada em paredes de rochas à beira-mar, a oscilação da altura média do mar pode ser medida de várias formas. Os grupos de Vital e de Ferreira examinaram as variações nos últimos 10 mil anos, o período geológico conhecido como Holoceno, por meio de rochas chamadas arenitos de praia (ou beachrocks), que indicam os antigos limites do mar. Elas se formam somente na linha de costa, a fronteira entre a terra e o mar, quando a água dos rios encontra a do mar e faz o carbonato de cálcio (CaCO3) de organismos marinhos se dissolver e cimentar os sedimentos. Segundo Landim, essa cimentação foi registrada pela primeira vez pelo empresário e historiador português Gabriel Soares de Sousa (1540-1591) no Tratado descritivo do Brasil, de 1587, ainda que atribuindo a formação do que chamou de seixinhos de praia ao congelamento da areia em contato “com a frialdade da água do mar”. A análise microscópica e a datação do carbono de uma das formas de CaCO3 de conchas incrustadas nas rochas indicam quando as camadas das rochas se formaram e, a partir daí, a variação do nível do mar em um lugar específico.

No início de junho, o geólogo Rodolfo José Angulo, com sua equipe da Universidade Federal do Paraná (UFPR) e colegas do exterior, percorreu as praias de Laguna, em Santa Catarina, em busca de outro indicador da variação do nível do mar: os caracóis marinhos conhecidos como vermitídeos. A determinação da idade de uma das formas de carbono da couraça desses moluscos indica quando esses organismos se fixaram em rochas que estavam próximas à linha de maré baixa.

“Às vezes, encontramos vermitídeos em morros, indicando que naquele lugar o nível do mar já esteve mais alto”, comenta. Seu plano é descobrir como o mar subiu e desceu no litoral catarinense em um período mais recente, os últimos 300 anos, somando as informações das cascas dos moluscos com as dos dois tipos de aparelhos que acompanham a oscilação do mar, os marégrafos (o Brasil tem uma rede de cerca de 330 aparelhos ao longo do litoral) e satélites artificiais, como o Copernicus Sentinel-6, da Agência Espacial Europeia (ESA).

Arenitos, vermitídeos e corais já serviram para o grupo da UFPR mostrar que o nível do mar, entre 6 mil e 5 mil anos atrás, deveria estar a quase 3 m acima do atual no arquipélago de Abrolhos e a 4,5 m acima no atol das Rocas, ambos na costa brasileira. Os resultados foram detalhados em artigos publicados em maio e agosto de 2022 na Marine Geology.

Praia de Muro Alto, em Ipojuca (PE), com uma faixa de arenitos superficiais que se estende por 4,7 kmAntonio Vicente Ferreira Junior / UFPE

Em conjunto, esses estudos revelam as transformações do litoral brasileiro. “Há 120 mil anos, a plataforma continental de Pernambuco era parte do continente”, comenta Ferreira. Landim ajuda a enriquecer a paisagem milenar: “Há 20 mil anos, não existiam as baías de Todos os Santos [BA] e da Guanabara [RJ] nem a lagoa dos Patos [RS]. Estava tudo coberto por vegetação, até o mar subir e inundar tudo”.

Depois de recuar, subir e estabilizar-se, o nível do mar apresenta uma clara tendência de novamente se avolumar, em todo o mundo. “É inquestionável que o mar está subindo nas últimas décadas”, afirma Angulo.

De acordo com a Nasa, a agência espacial norte-americana, o nível médio global do mar aumentou cerca de 9,4 centímetros (cm) desde 1993; entre 2022 e 2023, o aumento foi de 0,7 cm, em razão do aquecimento global e do El Niño intenso. “Em teoria, deveríamos estar entrando em um período geológico de resfriamento, com recuo da linha da costa”, diz Vital. “Mas não é o que estamos vendo.”

No site Sea Level, a Nasa projeta uma elevação do mar de 10 cm em 2030 para Belém, Recife, Rio de Janeiro e Cananéia, no litoral paulista. Um grupo da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) também prevê uma elevação de 70 cm até 2100 na ilha Fiscal, no limite do centro histórico da capital fluminense, como argumentado em um artigo de março na Natural Hazards. Seria o bastante para causar a perda das áreas remanescentes de manguezais, aumentar as inundações marinhas e prejudicar lugares turísticos da cidade do Rio. A perspectiva de danos intensos tem feito municípios costeiros do Brasil planejarem medidas de prevenção contra a subida do mar (ver Pesquisa FAPESP nº 238).

“Para definirmos as áreas mais vulneráveis à elevação do nível do mar, precisamos fazer mapeamentos com precisão, na escala de centímetros”, diz Landim. Usando uma tecnologia de sensoriamento remoto que usa feixes de laser chamada Lidar (Light Detection and Ranging), ele verificou que, no município de Belmonte, no sul da Bahia, as áreas mais sensíveis são pouco ocupadas pelos moradores. “Praias urbanas estreitas, comprimidas entre as avenidas e o mar, tendem a desaparecer, a não ser que ganhem areia, um processo caro” (ver Pesquisa FAPESP no 338).

O avanço do mar sobre ilhas e continente está longe de ser uma possibilidade remota. Em junho, por causa da elevação do nível do mar, o governo do Panamá, na América Central, solicitou a cerca de mil moradores da ilha Gardi Sugdub, uma das 50 ocupadas pelos indígenas Guna, que se mudassem para uma cidade recém-construída no continente, com casas pré-fabricadas. De acordo com uma reportagem da CNN, as casas ainda não tinham acesso à água nem a serviços de saúde. A mudança, no entanto, é necessária. “Dentro de 40 a 80 anos – dependendo da altura das ilhas e da taxa de aumento do nível do mar –, a maioria, se não todas as ilhas habitadas da região, estará submersa”, alertou para a CNN Steven Paton, diretor do programa de monitoramento físico do Smithsonian Institution no Panamá.

A reportagem acima foi publicada com o título “As marcas das antigas marés” na edição impressa nº 342, de agosto de 2024.

Artigos científicos
ANGULO, R. J. et al. Mid-to Late Holocene sealevel changes at Abrolhos archipelago and Bank, southwestern Atlantic, Brazil. Marine Geology. v. 450, 106841. ago. 2022.
ANGULO, R. J. et al. Paleo-sea levels, Late-Holocene evolution, and a new interpretation of the boulders at the Rocas Atoll, southwestern Equatorial Atlantic. Marine Geology. v. 447, 106780. mai. 2022.
CALDAS, L. H. de O. et al. Holocene sea level history: Evidence from coastal sediments of the northern Rio Grande do Norte coast, NE Brazil. Marine Geology. v. 228, n. 1-4, p. 39-53. 30 abr. 2006.
FERREIRA JÚNIOR, A. V. et al. Beachrocks of the northeast of Brazil: Local effects of sea level fluctuations in a far-field during in Holocene. Ocean and Coastal Research. 2024, v. 72, e24022. 12 abr. 2024.
SUGUIO, K. et al. Flutuações do nível relativo do mar durante o quaternário superior ao longo do litoral brasileiro e suas implicações na sedimentação costeira. Revista Brasileira de Geociências. v. 15, n. 4, p. 273-86. ago. 1985.
TOSTE, R. et al. Dynamically downscaled coastal flooding in Brazil’s Guanabara Bay under a future climate change scenario. Natural Hazards. On-line. 26 mar. 2024.

Por que a cor do mar varia tanto?

Por: Marcus V. Cabral

A cor depende de quais sedimentos, detritos e organismos vivos estão dissolvidos na água. Fatores como a areia das praias também influenciam. "Se a areia for clara, acaba refletindo mais a luz do Sol, causando a impressão de que a água é mais clara no raso do que em áreas mais profundas", diz Flávia Saldanha-Corrêa, bióloga e pesquisadora do Instituto Oceanográfico da USP.

Tom sobre tom
Micro-organismos e sedimentos dão diferentes cores ao oceano
 
Azul
Devido a características físicas próprias de suas moléculas, a água absorve mais as cores com comprimento de onda maior, como o vermelho e o laranja. Por isso, ao receber a luz do Sol, ela reflete mais o azul, que, próximo ao violeta, é uma das cores com menor comprimento de onda do espectro de luz visível a nossos olhos

Verde
O tom esverdeado pode ser fruto da presença de muita matéria orgânica dissolvida ou do fitoplâncton, conjunto de algas microscópicas que vivem dispersas na água e constituem a base da cadeia alimentar marítima. Esses organismos possuem clorofila, o pigmento responsável pela fotossíntese, que apresenta cor verde

Marrom
Essa cor é comum em áreas próximas à desembocadura de rios, em que há uma grande quantidade de sedimentos minerais ricos em ferro, que dão uma cor lamacenta. Esses sedimentos se desprendem das rochas quando elas são lavadas pela água e, ao se acumularem no mar, acabam dando à água vários tons de marrom

Preto
Comum em mangues, a água preta ocorre pela presença abundante de ácido húmico, resultado da biodegradação de outros materiais orgânicos, como vegetais e animais. O mar Negro, no sudeste da Europa, também tem água de coloração escura - a explicação está no excesso de sedimentos minerais com coloração escura

Vermelho
Organismos do plâncton, como algumas cianobactérias, o dinoflagelado Gymnodinium sanguineum e o ciliado Mesodinium rubrum, têm um pigmento chamado ficoeritrina. Em grande densidade, esses organismos podem deixar a água avermelhada. Provavelmente, o mar Vermelho recebeu esse nome por causa desse fenômen

Boias ao mar

Equipamentos flutuantes de coleta de dados entram em operação ainda neste ano

EVANILDO DA SILVEIRA | Edição 198 - Agosto de 2012

O desenvolvimento de duas boias para monitoramento meteorológico e das condições do mar vai permitir que o Brasil tenha tecnologia necessária para estudos e operações oceanográficas em águas profundas. Os equipamentos serão pela primeira vez fabricados no país. Os dois projetos são da empresa Ambidados – Soluções em Monitoramento Ambiental, do Rio de Janeiro, um em parceria com a universidade federal daquele estado (UFRJ), com financiamento da Petrobras, e outro com a Universidade de São Paulo (USP), com apoio da FAPESP. O lançamento da boia da USP ao mar será uma das primeiras missões, ainda neste ano, do recém-adquirido navio oceanográfico Alpha Crucis.

Uma das sócias da Ambidados, Wilsa Atella, explica que essas boias oceanográficas vão servir para a aquisição de dados meteorológicos importantes e o monitoramento do ambiente marinho em alto-mar. Elas são equipadas com sensores que medem, por exemplo, a velocidade dos ventos, quantidade de chuvas, umidade relativa do ar, radiação solar, pressão atmosférica, concentração de dióxido de carbono (CO₂), temperatura do ar e da água do mar, salinidade, correntes e ondas. Para isso, ficam fundeadas num ponto específico do oceano, de onde enviam as informações coletadas para um satélite, que as retransmite para um sistema computacional e consequentemente coloca os dados na internet. “Os clientes que usam essas informações são portos, empresas offshore [alto-mar] e pesquisadores em projetos científicos”, diz Wilsa.

Plataformas de petróleo
De formato cilíndrico, com 2,5 metros de diâmetro, 1,20 metro de altura e 400 quilos, a boia meteoceanográfica (BMO) começou a ser desenvolvida em 2010 a pedido do Centro de Pesquisas e Desenvolvimento Leopoldo Américo Miguez de Mello (Cenpes) da  Petrobras. “Essa boia é importante no monitoramento meteoceanográfico das regiões oceânicas em águas profundas, para onde estão se deslocando as plataformas de exploração de petróleo da Petrobras e outras empresas”, diz Wilsa. Ela informa que serão fabricadas inicialmente duas BMO. Uma já foi entregue à  Petrobras e deverá ser levada ao mar ainda neste ano, e a outra ficará pronta em setembro.
A outra boia em processo de finalização pela Ambidados, chamada Atlas-B, está sendo desenvolvida pela empresa em parceria com o Instituto Oceanográfico (IO) da USP. Segundo o professor Edmo Campos, do Departamento de Oceanografia Física, Química e Geológica do IO, a ideia de desenvolvê-la surgiu em 2004, depois que o sul do país foi atingido pelo furacão Catarina, em março daquele ano. O evento deixou claro que a meteorologia brasileira não estava preparada para prever esse tipo de fenômeno, que requer conhecimento tanto das condições do mar onde o furacão se forma como da temperatura média de uma camada de água de 100 a 200 metros.

© AMBIDADOS

Na UFRJ, boia produzida para a Petrobras

Segundo Campos, o desenvolvimento da Atlas-B tem dois objetivos principais. O primeiro deles é meteorológico, ou seja, melhorar a previsão do tempo e conhecer as condições do mar nas regiões próximas onde a boia ficará fundeada. O segundo é estabelecer uma série temporal dessas previsões, para acompanhamento de possíveis mudanças climáticas. “É um projeto pioneiro no Brasil”, assegura o pesquisador da USP. “Nosso país sempre se destacou na oceanografia costeira. Agora construímos um sistema de monitoramento das condições oceânicas e atmosféricas em regiões de águas profundas. Além disso, pela primeira vez estamos fazendo o processo completo, projetando, construindo, lançando e mantendo a boia.”

A intenção inicial era comprar boias Atlas, as mesmas que são usadas no Projeto Pirata, um programa de monitoramento das águas do oceano Atlântico tropical, entre a América e a África, da latitude 20º Sul (mais ou menos na altura de Vitória, no Espírito Santo) até a latitude 20º Norte (na região do Caribe), desenvolvido em conjunto pelos Estados Unidos, Brasil e França. Nesse espaço existem 16 boias fabricadas pelos norte-americanos para a National Oceanic & Atmospheric Administration (Noaa) ou Administração Oceânica e Atmosférica Nacional. “Em vez de nos vender as boias, os americanos sugeriram que fabricássemos outras iguais à Atlas”, conta Campos. “Eles nos repassaram a tecnologia para fazer cópias delas. Por isso é que chamamos as que estamos fabricando de Atlas-B.”
A partir de então Campos e sua equipe passaram a procurar uma empresa de engenharia que fosse capaz de construir a Atlas-B. Foi assim que encontraram a Ambidados e fecharam o contrato em março de 2011. “Em seguida fornecemos todas as especificações do que queríamos para eles, que começaram a desenvolver a boia”, conta Campos. “Para esse projeto, recebemos R$ 500 mil do programa de mudanças climáticas da FAPESP, em um projeto coordenado pelo professor Tércio Ambrizzi, do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG), da USP, R$ 500 mil do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia – Mudanças Climáticas e R$ 500 mil do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico [CNPq].”

Feita do mesmo material – fibra de vidro, aço e alumínio – e com tamanho semelhante ao da BMO, a Atlas-B tem um formato um pouco diferente, chamado toroidal (parecido com uma boia salva-vidas ou um pneu). Na parte que ficará acima da água há uma pequena torre, de quase dois metros de altura, onde serão instalados sensores, como, por exemplo, pluviômetros, que medem a quantidade de chuva, anemômetros para indicar a direção e a velocidade do vento, espectrorradiômetro, que verifica a radiação solar incidente, GPS, termômetros, além de medidores da umidade relativa do ar e a concentração de CO₂.

© NOAA

Atlas é cópia autorizada de similar norte-americana

Na parte submersa também haverá uma torre, menor que a de cima, mas invertida, de cabeça para baixo. Da parte mais baixa dela sairá um cabo, de 4 mil metros de extensão, cuja ponta será fixada no fundo mar. A boia ficará num ponto específico da superfície, localizado na região onde se formou o furacão Catarina, a 600 quilômetros mar adentro do cabo de Santa Marta, no litoral catarinense. Nos primeiros 500 metros do cabo, a partir da boia, também serão instalados sensores, entre os quais fluorômetros, para medir a concentração de flúor, e espectrorradiômetros para verificar a radiação solar que penetra na água, além de instrumentos que medem a salinidade e a temperatura da água.

Via satélite
Todos os dados coletados pelos sensores instalados na boia serão gerenciados por um sistema de computação chamada Datalogue, desenvolvido pela equipe de Campos, no IO da USP. “Depois de passar pelo Datalogue, as informações serão enviadas para um módulo de transmissão que as retransmitirá para o sistema de satélites Argos, que coleta dados ambientais de plataformas autônomas de todo o mundo”, explica Campos. “Dos satélites, os dados são enviados para a internet.”

Segundo o pesquisador da USP, num primeiro momento serão construídas duas Atlas-B. A primeira já está quase pronta e será lançada ao mar, no dia 1° de novembro, a partir do navio Alpha Crucis. Para esse lançamento, o projeto recebeu R$ 200 mil do Núcleo de Apoio à Pesquisa em Mudanças Climáticas da USP. “A primeira boia permaneçerá em operação por um período de um ano”, diz Campos. “Depois ela deverá ser substituída por outra igual. A expectativa é que essa alternância possa ser mantida por muito tempo para que se produzam séries de tempo ininterruptas e longas relacionadas aos estudos climáticos. Os recursos de R$ 1,5 milhão que recebemos da FAPESP, CNPq e INCT são para a construção dessas duas boias. Essas duas primeiras servirão para demonstrar que somos capazes de fabricar, fundear e operar boias iguais à Atlas, usada no Projeto Pirata.”

O Projeto
Impact of the southwestern atlantic ocean on south american climate for the 20th and 21st centuries – nº 2008/58101-9
Modalidade
Projeto Temático do Programa FAPESP de Pesquisa sobre Mudanças Climáticas Globais (PFPMCG)
Coordenador
Tercio Ambrizzi – USP
Investimento
R$ 2.075.788,51 eUS$ 583.427,37 (FAPESP)

Além da BMO e da Atlas-B, a Ambidados desenvolveu um terceiro produto, o Ondaleta, um instrumento para o monitoramento da maré e das ondas em portos. Ele é composto de uma unidade feita com uma caixa de PVC, que abriga seus sistemas eletrônicos e um sensor de pressão, mais um tubo de cobre que vai até a água. O conjunto é capaz de medir a altura da maré e das ondas e o período dessas últimas (o tempo entre uma e outra). Ele está ligado a outra unidade que pode ser instalada, por exemplo, em uma empresa proprietária de navios. “A comunicação entre as duas unidades poderá ser feita em tempo real por rádio ou fibra óptica”, diz Wilsa. “Nós desenvolvemos também um software específico que permite o cliente configurar o sensor de acordo com a suas necessidades.”
A patente do Ondaleta pertence ao Cenpes, da Petrobras, e foi cedida à Ambidados em 2010, que paga royalties a companhia petrolífera. “Era apenas um protótipo”, diz Wilsa. “Com recursos próprios e do Cenpes, nós desenvolvemos o produto comercial e a interface on-line. Até agora já vendemos cinco unidades para empresas.”A Ambidados é uma empresa de base tecnológica, criada em 2006 por pesquisadores egressos do Programa de Engenharia Oceânica da Coppe, e que foi instalada em 2007 na incubadora da própria instituição. Em abril deste ano, a empresa mudou para o Parque Tecnológico do Rio de Janeiro, localizado dentro do campus da UFRJ, na Ilha do Fundão. “Hoje nossos principais clientes são a Petrobras e a Vale”, diz Wilsa. “Temos atualmente 31 funcionários e deveremos faturar R$ 3 milhões neste ano.”

Mar ácido

O dióxido de carbono que emitimos na atmosfera aumenta a acidez da água dos oceanos. Será que daqui a um século ainda existirão ostras, mariscos e recifes de coral?

Por Elizabeth Kolbert
Foto de David Liittschwager

A centenas de metros da cena anterior, o CO2 borbulha de fendas vulcânicas e eleva a acidez da água a níveis que podem um dia predominar em todos os oceanos. Tapetes opacos de algas tomam o lugar da diversidade colorida - um alerta claro, segundo os cientistas.

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Castello Aragonese é uma ilha minúscula que se ergue abruptamente do mar Tirreno. Situada 27 quilômetros a oeste de Nápoles, dá para chegar ali de uma ilha vizinha um pouco maior, Ischia. O que atrai os turistas a Castello Aragonese é a vida tal como era no passado, no imponente castelo que abriga uma mostra de instrumentos de tortura medievais. Em contraste, os cientistas que visitam a ilha estão mais interessados em saber como será a vida no futuro.

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Devido a uma anomalia geológica, o mar ao redor de Castello Aragonese nos permite vislumbrar os oceanos em 2050 e mesmo depois. Bolhas de CO2 se elevam de fendas vulcânicas no leito marinho e se dissolvem formando ácido carbônico. É um ácido relativamente fraco: o mesmo que ingerimos em refrigerantes gasosos. No entanto, em maior concentração, ele torna corrosiva a água do mar. "Um nível muito elevado de CO2 é intolerável a quase todos os seres vivos", explica o biólogo Jason Hall-Spencer, da Universidade de Plymouth, na Inglaterra. E Castello Aragonese é um exemplo natural de um processo nada natural: a mesma acidificação existente em torno da ilha vem ocorrendo pouco a pouco em todos os oceanos, à medida que absorvem cada vez mais o dióxido de carbono emitido por escapamentos e chaminés.

Há oito anos Hall-Spencer estuda o mar ao redor da ilha, medindo as propriedades da água e fazendo o levantamento dos peixes e corais. Em um gélido dia de inverno, saio para nadar com ele e a cientista italiana Maria Cristina Buia a fim de examinarmos de perto os efeitos da acidificação. Antes de entrar na água já notamos seu impacto. Aglomerados de cracas formam uma faixa esbranquiçada na base dos penhascos fustigados pelas ondas. "As cracas são muito resistentes", diz Hall-Spencer. Mas, nas áreas em que o mar estava mais ácido, elas haviam desaparecido.

Todos mergulhamos. Com uma faca, Maria Cristina extrai de uma rocha algumas lapas desventuradas. Em busca de alimento, elas haviam entrado em uma área na qual a água era cáustica demais. Tão finas eram as conchas que chegavam a ser quase transparentes. Bolhas de dióxido de carbono escapavam em abundância do leito do mar, como gotas de mercúrio. Continuamos a nadar, passando sobre leitos de relva marinha ondulante. A relva era de um verde muito vívido, pois os minúsculos organismos que normalmente recobrem as folhas, esmaecendo a sua cor, estavam ausentes. Tampouco havia ouriços-do-mar - eles não toleram nem mesmo água moderadamente ácida. Enxames de águas-vivas quase translúcidas passaram flutuando.

Águas-vivas, relva marinha e algas - essas são as formas de vida que conseguem sobreviver perto da área que concentra as fendas vulcânicas nas proximidades de Castello Aragonese. E mesmo a uma distância de poucas centenas de metros muitas espécies não podem sobreviver. A água ali apresenta uma acidez tão elevada quanto a que os cientistas estimam para os oceanos até 2100. "Normalmente, em uma baía poluída, encontramos espécies que se assemelham às ervas daninhas e conseguem suportar condições muito variáveis", comenta Hall-Spencer quando voltamos ao barco. "É mais ou menos isso o que acontece quando se aumenta a concentração de CO2."

Desde o início da Revolução Industrial, queimamos combustíveis fósseis - carvão mineral, petróleo e gás natural - e desmatamos florestas em um ritmo que foi capaz de emitir mais de 500 bilhões de toneladas de CO2. Já está comprovado que a atmosfera apresenta hoje uma concentração de CO2 mais alta que em qualquer outra época nos últimos 800 mil anos - se não mais.

 

Menos conhecido, porém, é o modo como as emissões de carbono vêm alterando também os oceanos. Como há troca constante de gases entre o ar e a água, uma parte de tudo o que lançamos na atmosfera acaba no mar. Em pouco tempo, os ventos misturam esses gases na camada superficial dos oceanos, com algumas centenas de metros de profundidade. Ao longo dos séculos, as correntes os distribuem pelas profundezas oceânicas. Na década de 1990, uma equipe internacional de cientistas empreendeu um exaustivo projeto de pesquisa, em que foram coletadas e analisadas mais de 77 mil amostras de água do mar, recolhidas em diferentes profundidades e locais ao redor do mundo. Esse trabalho estendeu-se por 15 anos e mostrou que os oceanos absorveram 30% do dióxido de carbono emitido pelas atividades humanas no decorrer dos últimos dois séculos. E continuam a captar cerca de 1 milhão de toneladas a cada hora que passa.

Para a vida em terra firme, esse processo é uma dádiva: cada tonelada de CO2 que os oceanos removem da atmosfera é 1 tonelada que deixa de contribuir para o aquecimento global. No entanto, para a vida nos mares, a questão assume um aspecto diferente. Para a ecóloga Jane Lubchenco, a acidificação dos oceanos é a "gêmea tão maléfica" quanto o aquecimento global.

A escala de pH, que mede a acidez com base na concentração de íons de hidrogênio, varia de zero a 14. Na extremidade baixa da escala estão os ácidos fortes, como o clorídrico, que libera hidrogênio (com mais facilidade que o ácido carbônico). Na outra ponta estão as bases fortes, como a soda cáustica. A água pura e destilada tem pH de 7, que é neutro. A água do mar deveria ser algo alcalina ou básica, com pH em torno de 8,2 perto da superfície. Até agora, as emissões de CO2 reduziram o pH dos oceanos em cerca de 0,1. Do mesmo modo que a Richter, a escala de pH é logarítmica e, portanto, até mesmo pequenas variações numéricas implicam efeitos de grande impacto. Uma queda de 0,1 no pH significa que a água se tornou 30% mais ácida. Mantida a tendência atual, o pH da superfície dos mares irá cair para cerca de 7,8 até 2100. Nessa altura, a água será 150% mais ácida que em 1800.

A acidificação registrada até agora é, acredita-se, irreversível. Embora na teoria seja possível acrescentar produtos químicos aos oceanos para contrabalançar os efeitos do CO2 adicional, na prática os volumes requeridos são espantosos. Por exemplo: para compensar cada tonelada de dióxido de carbono, seriam necessárias 2 toneladas de cal - e hoje estamos emitindo mais de 30 bilhões de toneladas de CO2 por ano. Por outro lado, os processos naturais que poderiam neutralizar a acidificação - como a erosão das rochas em terra firme - ocorrem em ritmo lento demais para fazer diferença em escala humana. Mesmo que a emissão de CO2 pudesse ser interrompida hoje, levaria dezenas de milhares de anos para que a composição química dos oceanos retornasse aos níveis anteriores à Revolução Industrial.

A acidificação do mar tem uma miríade de consequências. Ao favorecer determinados micróbios marinhos em detrimento de outros, ela altera a disponibilidade de nutrientes cruciais, como ferro e nitrogênio. Por motivos similares, é possível que permita maior penetração dos raios solares na superfície do mar. Ao alterar a composição química original da água do mar, também se espera que a acidificação reduza em até 40% a capacidade que a água tem de absorver e abafar os sons de baixa frequência, aumentando assim o nível de ruído em partes do oceano. Por fim, a acidificação interfere na reprodução de algumas espécies e na capacidade de outras - as chamadas "calcificadoras" - para formar conchas e esqueletos pétreos de carbonato de cálcio.

Em 2008, um grupo de mais de 150 pesquisadores de primeira linha divulgou um documento no qual afirmavam estar "muito preocupados com as recentes e aceleradas alterações na composição química dos oceanos" - alterações que podem, no prazo de décadas, "afetar os organismos marinhos, as cadeias alimentares, a biodiversidade e as áreas de pesca". Os recifes coralinos em águas quentes são o grande drama. Porém, como o dióxido de carbono se dissolve com mais facilidade em águas frias, o impacto pode se manifestar antes nas áreas mais próximas dos polos. Os cientistas já registraram efeitos relevantes nos pterópodes - minúsculos moluscos que são importantes fontes de nutrição para peixes, baleias e aves, tanto no Ártico como na Antártica. Experimentos comprovaram que as conchas dos pterópodes crescem mais devagar em água do mar acidificada.

Conseguirão os organismos adaptar-se à nova composição química dos oceanos? Os indícios de Castello Aragonese não são muito animadores. Ali as fendas vulcânicas vêm lançando CO2 no mar há pelo menos mil anos, disse Jason Hall-Spencer quando estive na ilha. Mas, na área em que o pH é 7,8 - o nível que talvez seja alcançado em todos os oceanos no fim deste século -, falta quase um terço das espécies existentes em regiões vizinhas mas fora do sistema de fendas. Essas espécies tiveram "gerações e gerações para se adaptar a essas condições", segundo Hall-Spencer, "e mesmo assim não são mais encontradas ali".

A 80 quilômetros da costa da Austrália, a meio mundo de distância de Castello Aragonese, fica a igualmente minúscula ilha One Tree. Apesar de seu nome - "uma árvore", em inglês -, a ilha exibe centenas de árvores em uma área com formato de bumerangue, cujas duas extremidades avançam pelo mar de Coral. Na curva do bumerangue, há uma estação de pesquisa montada pela Universidade de Sydney. Por acaso, assim que ali desembarquei em uma espetacular tarde de verão, uma enorme tartaruga-cabeçuda arrastou-se praia adentro, bem diante das instalações de pesquisa. Toda a população humana da ilhota - 11 pessoas, além de mim - foi conhecer a visitante.

A ilha One Tree faz parte da Grande Barreira de Coral, o maior complexo de recifes do planeta, que se estende por mais de 2 250 quilômetros. A ilhota toda é composta de fragmentos de coral, com dimensões que variam de uma bola de gude a uma bola de tênis, que começaram a se acumular após uma tempestade violenta há cerca de 4 mil anos. Mesmo hoje, a ilha não tem nada que possa ser chamado de terra. As árvores parecem crescer diretamente dos escombros coralinos, como se fossem mastros de bandeira.

Quando os cientistas começaram a visitar o local, na década de 1960, eles se preocupavam com o mecanismo de formação dos recifes. Hoje, porém, suas questões são mais urgentes. "Por volta de um quarto de todas as espécies marinhas passa pelo menos parte da vida em sistemas de corais", comenta certa noite Ken Caldeira, especialista em acidificação oceânica, antes de sair para coletar amostras de água no recife. "São os corais que constroem a arquitetura do ecossistema, e é óbvio que, se eles desaparecerem, vai acabar também todo esse ecossistema."

Os recifes de coral estão ameaçados por um amplo conjunto de fatores. O aumento nas temperaturas da água está produzindo episódios de "branqueamento" mais frequentes, nos quais os corais ficam 100% brancos e às vezes morrem. A pesca excessiva acaba com os peixes que, ao se alimentar nos recifes, impedem que estes últimos sejam tomados pelas algas. O escoamento da água de irrigação agrícola contribui para a proliferação de algas, desequilibrando ainda mais a ecologia dos recifes. No mar do Caribe, espécies de coral antes abundantes foram devastadas por uma infecção que deixa atrás de si uma faixa branca de tecido morto. Provavelmente em função de tudo isso, as formações coralinas no Caribe diminuíram cerca de 80% entre 1977 e 2001.

A acidificação dos oceanos constitui mais uma ameaça, talvez, menos imediata, mas no longo prazo mais devastadora para os corais construtores de recifes duros. Ela debilita a estrutura básica deles - o esqueleto rochoso secretado por milhões de pólipos de coral ao longo de milênios.

Os pólipos de coral são animais minúsculos que formam uma fina camada de tecido vivo na superfície do recife. De formato parecido com o das flores, ele tem seis ou mais tentáculos que capturam o alimento e o levam até uma boca central. Muitos corais, na verdade, obtêm grande parte de sua nutrição das algas que vivem e fazem fotossíntese em seu interior; o embranquecimento do coral ocorre quando condições estressantes obrigam os pólipos a expelir os simbiontes mais escuros. Cada pólipo cria em torno de si um exoesqueleto protetor, em forma de concha e constituído de carbonato de cálcio, que se integra ao esqueleto coletivo da colônia.

Para produzir carbonato de cálcio, os corais dependem de dois ingredientes: os íons de cálcio e os de carbonato. Os ácidos reagem aos íons de carbonato, unindo-os uns aos outros. Portanto, à medida que aumenta o nível de dióxido de carbono na atmosfera, os íons de carbonato se tornam escassos na água, e os corais são obrigados a despender mais energia para obtê-los. Em condições de laboratório, comprovou-se que o crescimento do esqueleto coralino se reduz de maneira linear, acompanhando a queda na concentração de carbonato.

 

O crescimento mais lento talvez não seja muito relevante no laboratório. Mas, nos oceanos, os recifes são constantemente roídos por outros organismos. (Quando mergulhei com snorkel ao largo da ilha One Tree, dava para ouvir os peixes-papagaio mordiscando o coral.) "O recife é como uma cidade", comenta Ove Hoegh-Guldberg, que foi diretor da estação de pesquisa na ilha One Tree. "Há equipes de construção e outras de demolição. Quando se restringe o fluxo de material para as equipes de construção, surge um desequilíbrio em favor do pessoal da demolição, que trabalha sem parar mesmo em um recife saudável. No fim, o que acontece é uma cidade destruída." Ao comparar levantamentos realizados na década de 1970 com outros mais recentes, a equipe de Ken Caldeira descobriu que na extremidade norte do recife a calcificação havia sofrido uma redução de 40%.

A acidificação dos oceanos também parece estar prejudicando a capacidade de os corais produzirem novas colônias. Na verdade, os corais podem clonar a si mesmos, e é comum que uma colônia inteira seja constituída de pólipos idênticos em termos genéticos. Todavia, uma vez por ano, muitas espécies de coral também fazem "desova em massa". Cada pólipo produz uma bolsa rosada, em forma de gota, que contém tanto ovos quanto esperma. Na noite da desova, todos os pólipos soltam as bolsas na água. Tantas delas ficam boiando na superfície que as ondas parecem cobertas por um véu púrpura.

Há 16 anos, a pesquisadora Selina Ward, da Universidade de Queensland, estuda a reprodução dos corais na ilha Heron, localizada 16 quilômetros a oeste da One Tree. Eu a conheço poucas horas antes da grande desova anual. Ela está observando uma dúzia de tanques de corais grávidos, como uma obstetra fazendo a ronda na maternidade. Assim que os corais liberarem as bolsas rosadas, ela irá recolhê-las e submetê-las a diferentes níveis de acidificação. Até agora, os resultados obtidos indicam que o pH mais baixo provoca queda na fertilização, no desenvolvimento larval e também na fixação - a etapa na qual as larvas de coral deixam de flutuar na coluna d'água para aderir a alguma superfície sólida, onde começam a gerar uma colônia. "Se houver problemas em qualquer dessas etapas, não ocorre a substituição adequada de corais no sistema", explica Selena.

Os recifes mantidos pelos corais são essenciais para uma rara diversidade de organismos. Entre 1 milhão e 9 milhões de espécies marinhas vivem nos corais ou em torno deles. Entre elas se encontram não apenas os peixes de cores espalhafatosas e as enormes tartarugas mas também tunicados e camarões, anêmonas-do-mar e mariscos, pepinos-do-mar e vermes poliquetas - a lista é interminável. Os recessos e frestas do recife são refúgios a muitas espécies, as quais, por sua vez, viram alimento para outras.

Quando um recife não consegue mais crescer com rapidez suficiente para compensar a erosão, toda essa comunidade se torna inviável. "Os recifes de coral vão perder sua funcionalidade ecológica", diz Jack Silverman, um dos membros da equipe de Ken Caldeira na ilha One Tree. "Eles não serão mais capazes de manter sua estrutura. E, se não há mais o prédio, onde os inquilinos vão morar?" Isso pode acontecer até 2050. Mantido o atual nível de emissões de carbono, a concentração de CO2 na atmosfera será o dobro do que era na época pré-industrial. Muitos experimentos sugerem que, a essa altura, os recifes de coral vão começar a se desintegrar.

Os corais, é claro, são apenas um dos tipos de organismo que dependem da calcificação. Existem milhares de outros. Por exemplo, crustáceos, como a craca; equinodermos, como a estrela-do-mar e o ouriço-do-mar; e ainda moluscos, como o marisco e a ostra. A alga coralina - organismo minúsculo que produz o que mais parece ser uma camada de tinta rosa ou lilás - da mesma maneira depende da calcificação. Suas secreções de carbonato de cálcio ajudam a cimentar os recifes de coral, mas ela também é encontrada em outros locais - como na relva marinha ao redor da ilha italiana de Castello Aragonese. É a ausência dessa alga que torna tão verde a relva próxima às fendas vulcânicas.

A acidificação impõe um fardo adicional a todos os organismos calcificadores, mas alguns deles parecem lidar melhor com esse esforço. Em experimentos com 18 espécies de grupos taxonômicos distintos, pesquisadores do Instituto Oceanográfico Woods Hole constataram que, embora a maioria dos organismos reduza a calcificação quando aumentam os teores de dióxido de carbono, alguns deles passam a calcificar mais.

 

"Os organismos fazem escolhas", explica o oceanógrafo Ulf Riebesell, do Instituto Leibniz de Ciências Marinhas em Kiel, na Alemanha. "Eles sentem as mudanças no ambiente, e alguns conseguem compensá-las. Para isso, precisam gastar mais energia na calcificação. Então há uma opção entre investir na reprodução e no crescimento. Não sabemos o que determina tais escolhas ou se elas são viáveis no longo prazo; até agora, a maioria dos estudos foi feita com animais que vivem por breves períodos em tanques, sem sofrer a competição de outras espécies."

Por outro lado, os cientistas estão apenas começando a investigar o modo como a acidificação afeta organismos mais complexos, como peixes e mamíferos marinhos. Mudanças na base da cadeia trófica - nos pterópodes com conchas, por exemplo, ou nos cocolitóforos - vão afetar os animais situados em posições elevadas. Mas a alteração no pH dos oceanos também terá impacto direto na fisiologia deles. Pesquisadores australianos descobriram, entre outros casos, que filhotes de peixe-palhaço - versões reais do Nemo - não conseguem encontrar o caminho para seus hábitats costumeiros quando os níveis de CO2 estão muito elevados. Parece que a água ácida prejudica seu senso de olfato.

Durante a longa história da vida na Terra, houve momentos em que a concentração de dióxido de carbono na atmosfera atingiu níveis até mais altos que os atuais. Mas apenas muito raramente - se é que isso ocorreu alguma vez - eles se elevaram com tal rapidez como agora. Para a vida nos oceanos, o que faz diferença é esse ritmo acelerado da mudança.

Para encontrarmos um período análogo ao atual, precisamos voltar pelo menos 55 milhões de anos, até o chamado Evento Máximo Termal do Paleoceno-Eoceno (PETM, na sigla em inglês). Durante o PETM, foram liberadas na atmosfera imensas quantidades de carbono cujas origens ainda ninguém sabe com certeza. Em todo o mundo, as temperaturas subiram cerca de 6 graus, e a composição química dos mares passou por drástica alteração. As profundezas oceânicas ficaram tão corrosivas que em muitos locais as conchas deixaram de se acumular no leito marinho e simplesmente se dissolveram. Nas amostras de sedimento, esse período se distingue em uma camada de argila vermelha isolada por duas camadas brancas de carbonato de cálcio. E muitas espécies de foraminíferos que viviam em águas profundas se extinguiram.

A maioria dos organismos que viviam junto à superfície do mar, contudo, parece ter sobrevivido ao PETM. Talvez a vida marinha seja mais resistente do que parecem indicar as pesquisas em locais como Castello Aragonese e a ilha One Tree. Ou talvez o PETM não tenha sido tão violento quanto o que está ocorrendo hoje.

O registro sedimentar não mostra com que rapidez ocorreu a liberação de carbono no PETM. Mas estudos baseados em modelos matemáticos sugerem que ela aconteceu no prazo de milhares de anos - suficientemente longo para que os efeitos químicos se difundissem até nas profundezas de todos os oceanos. O ritmo atual de emissões parece ser cerca de dez vezes maior, e ainda não houve tempo para que as camadas de água se fundissem. No próximo século, a acidificação vai se concentrar na superfície, onde vivem todos os corais tropicais e a maioria dos organismos marinhos calcificadores. "O que estamos fazendo é algo extraordinário em termos geológicos", constata o climatologista Andy Ridgwell, da Universidade de Bristol, um dos criadores do modelo do oceano na época do PETM.

O quão extraordinário vai depender de nós. Ainda é possível evitar os cenários de máxima acidificação. Mas a única maneira de fazermos isso ou pelo menos a única que conhecemos até agora é cortando as emissões de CO2. Por ora, corais e pterópodes estão enfrentando uma economia global movida a combustíveis fósseis baratos. Não é lá uma luta muito justa.

 

Fonte: http://viajeaqui.abril.com.br/national-geographic/edicao-133/mar-acido-622075.shtml?page=4 

Para conhecer o mar

Há 60 anos era realizada a primeira expedição oceanográfica brasileira, com Wladimir Besnard

Neldson Marcolin

Edição Impressa 178 - Dezembro 2010

© acervo Instituto Oceanográfico da USP
Besnard rumo à ilha da Trindade, em 1950

Uma ilha rochosa, de origem vulcânica e nove quilômetros quadrados de área foi o destino final de dois navios em maio de 1950, com 50 pessoas a bordo, 30 delas pesquisadores. Todos participavam da primeira expedição oceanográfica brasileira, organizada pelo governo federal, que visitou a ilha da Trindade, o ponto mais a leste do território brasileiro, a 1.180 km de Vitória, no litoral do Espírito Santo. A meta era realizar estudos para a construção de uma base aeronaval e começar a conhecer melhor a região menos pesquisada do Brasil: o mar, que banha seus 8,5 mil quilômetros de costa. Na expedição, Wladimir Besnard encarregou-se das pesquisas oceanográficas, juntamente com João Capistrano Raja Gabaglia.
Para Besnard (1890-1960), russo de São Petersburgo que adotou a cidadania francesa, aquilo não era novidade. Ele se graduou em ciências naturais e se especializou em anatomia comparada e biologia geral pelo Instituto de Anatomia Comparada de Moscou. No período em que trabalhou na França, entre 1920 e 1945, optou pelos estudos oceanográficos, quando fez pesquisas no mar de Mármara e em outras regiões de pesca intensa da Turquia. Trabalhou no Museu de História Natural de Paris e criou aquários na Dinamarca e Índia. Realizou numerosas viagens de estudo pelo mundo, quase sempre ligadas à oceanografia e à pesca.

Besnard foi indicado pelo antropólogo Paul Rivet e pelo biólogo marinho Louis Fage, ambos franceses, para dirigir o recém-criado Instituto Paulista de Oceanografia em 1946. “Ele deve ter avaliado a grande contribuição que poderia dar em um país com uma costa tão grande quanto a nossa e com pouca tradição na indústria do pescado, já que também era um especialista no processamento industrial de peixe”, acredita Elisabete Braga Saraiva, pesquisadora do Instituto Oceanográfico (IO) da Universidade de São Paulo (USP) e diretora do Museu de Ciências da USP. “Ele foi o responsável pela introdução e desenvolvimento da oceanografia no país durante os 13 anos que viveu aqui.”

Também fotógrafo e inventor, Besnard instalou as bases de pesquisas em Cananeia e Ubatuba e escreveu textos de divulgação científica. Em 1950 criou o Boletim do Instituto Paulista de Oceanografia, transformado em boletim do IO, em seguida na Revista Brasileira de Oceanografia (1996) e, por fim, em Brazilian Journal of Oceanography (2004). Quando o instituto foi absorvido pela USP, em 1951, ele continuou como seu diretor.
Os 120 anos de nascimento de Besnard, os 60 anos da primeira expedição e da criação da revista e os 50 anos da atuação da Comissão Oceanográfica Intergovernamental (COI-Unesco), todos comemorados em 2010, motivaram a realização de vários eventos. Elisabete é a curadora de uma exposição sobre Besnard, uma das quatro mostras com fotografias históricas que podem ser visitadas no IO até dezembro – as outras três são a da COI, do programa antártico brasileiro (realizada pela Comissão Interministerial para os Recursos do Mar) e a da Antártica, do Museu Oceanográfico do IO. O diretor do instituto, Michel Michaelovich de Mahiques, lançou o livro Prof. Wladimir Besnard (IO-USP).

Em novembro houve, ainda, um fórum de discussão sobre o mar e a relação entre os pesquisadores, organizações não governamentais, população costeira e governo. “A ideia foi abrir um canal maior de comunicação entre a comunidade científica oceanográfica e quem usa as informações fornecidas por ela”, diz Alexander Turra, docente do IO. “Queremos também estar mais articulados para participar das decisões nacionais e internacionais que envolvam oceanografia e meio ambiente.”