Todos nós já vimos a imagem do urso polar, sua presença dominante diminuída pelo isolamento em um fragmento amargo de gelo, cercado por um mar de cobalto que não deveria estar lá. Como uma expressão simbólica da rápida mudança climática, é inegavelmente convincente.
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Mas se você realmente quiser entender melhor o que está acontecendo no Ártico e no Subártico, você deve admirar, em vez disso, um organismo muito mais humilde e desconhecido que o urso polar: as algas coralinas do gênero Clathromorphum .
Eles não são algas como se costuma pensar, como algo um pouco viscoso e verde que flutua na praia ou em um lago. As coralinas são algas vermelhas que têm conchas duras de carbonato de cálcio em torno de cada célula e crescem em todo o mundo. As algas coralinas do gênero Clathromorphum são específicas para as altas latitudes e águas frias do Ártico e Subártico, e possuem histórias extremamente importantes para contar sobre seus oceanos e como isso mudou ao longo dos séculos.
Os cientistas dizem que eles também são um arquivo essencial de informações. Isso porque as algas crescem em camadas distintas, ano após ano, registrando diligentemente seu entorno no processo.
"Existem outros arquivos marinhos no Ártico, como núcleos de sedimentos de águas profundas e bivalves de vida curta, mas as algas coralinas são os únicos arquivos que registram as condições de superfície em resoluções sazonais por centenas de anos", diz Jochen Halfar, professor adjunto. de geologia na Universidade de Toronto e principal cientista do Grupo de Pesquisa Paleoclima e Paleoecologia. “Temos alguns arquivos baseados em terra, por exemplo, núcleos de gelo de geleiras e lençóis de gelo. Mas esse não é o clima marinho, e as algas vermelhas agora pela primeira vez nos permitem reconstruir o clima marinho das altas latitudes ano a ano ”.
Algas coralinas crescem em substrato duro, cobrindo pedras e outras estruturas como uma espécie de carpete de casca dura e ostentando a cor de um terno de tweed Dolores Umbridge. (Maggie D. Johnson, NMNH) 
O Clathromorphum tornou-se de particular interesse para os cientistas por causa de onde vive e por sua capacidade de prosperar por muito, muito tempo - potencialmente milhares de anos. (Nick Caloyianis) 
Por serem plantas, elas fotossintetizam a luz solar para crescer e, à medida que crescem, as algas coralinas desenvolvem uma estrutura esquelética rígida de carbonato de cálcio que se acumula ao longo do tempo. (Walter Adey) Até que ponto, no passado, foi o foco da carreira de Walter Adey, cientista de pesquisa emérito e curador do Museu Nacional de História Natural do Smithsonian. Uma amostra de 1.200 anos de algas coralinas que Adey e sua equipe coletaram ao largo da costa de Labrador em 2013 é uma das centenas de espécimes de museus raramente exibidos à vista na exposição “Objects of Wonder”, com inauguração em 10 de março de 2017. show examina o papel crítico que as coleções de museus desempenham na busca científica pelo conhecimento.
Segundo todos os relatos, Adey é o fundador do estudo coralino, tendo coletado espécimes e sondado seus segredos desde que chegou ao Smithsonian Institution em 1964 (ele se aposentou no ano passado, embora isso não signifique que seu estudo sobre as coralinas tenha diminuído a velocidade). ). Em grande parte através de seus esforços, coletando do Ártico através dos trópicos, muitas vezes em embarcações que ele construiu ou se adaptou, cerca de 100.000 amostras de coralinas de várias espécies estão alojadas na coleção do museu.
O Clathromorphum, no entanto, tornou-se de particular interesse para os cientistas por causa do local onde vive e de sua capacidade de prosperar por muito, muito tempo - potencialmente milhares de anos - enquanto arquiva as informações climáticas à medida que crescem.
"Recifes de coral nos trópicos têm sido usados para determinar ambientes passados", diz Adey. “Mas no Ártico, não há recifes de corais de águas rasas. Existem corais extremamente profundos, mas estes são muito diferentes dos gêneros e espécies de recifes de coral tropicais e têm desempenhado um papel muito pequeno na determinação da história passada do Ártico. Assim, as únicas fontes reais de envelhecimento e namoro do clima passado, especialmente a temperatura, são as coralinas, e isso é relativamente novo ”.
Algas coralinas crescem em substrato duro, cobrindo pedras e outras estruturas como uma espécie de carpete de casca dura e ostentando a cor de um terno de tweed Dolores Umbridge.
Por serem plantas, elas fotossintetizam a luz solar para crescer e, à medida que crescem, desenvolvem uma estrutura esquelética rígida de carbonato de cálcio que se acumula com o tempo. Como árvores em terra firme, elas documentam seu crescimento em anéis ou camadas - “árvores do mar”, Halfar os chama. Porque eles crescem mais quando têm mais luz, os cientistas podem estimar a cobertura do gelo marinho anualmente com base na espessura do anel ou camada de cada ano.
Walter Adey (centro) com os mergulhadores Thew Suskiewicz (à esquerda) e Mike Fox exibem um espécime de 17 quilos de algas coralinas encontradas na Ilha Kingitok, em Labrador. (David Belanger) “Se você comparar um ano quando você tem o gelo marinho quebrando muito cedo na estação, quando as algas receberam mais luz e foram capazes de crescer mais, contra outros anos, quando o gelo do mar cobriu mais e mais, podemos calibrar por quanto tempo houve gelo marinho durante um ano específico com base na largura dessas camadas ”, diz Halfar.
Os cientistas estão confirmando esses dados com imagens de satélite tiradas desde a década de 1970, mostrando a cobertura de gelo marinho. Como esses valores são calibrados, segundo Halfar, os pesquisadores podem usar as algas para analisar a cobertura do gelo marinho muito antes de as imagens de satélite estarem disponíveis. Fornecer este conjunto de dados de longo prazo é um papel criticamente importante que as algas desempenham na busca para entender melhor os efeitos das mudanças climáticas causadas pelo homem no Ártico e Subártico.
"Não temos outra maneira de reconstruir as condições oceânicas superficiais no Ártico em uma resolução anual nos últimos cem anos", diz Halfar. “Temos pouquíssimos dados observacionais do Ártico porque não tem muita gente morando lá, fazendo medições em muitos lugares. Então, muito disso vem de dados de satélite, e isso é só a partir da década de 1970. ”
Essas enormes lacunas nos dados antes da disponibilidade de imagens de satélite são significativas devido à natureza ciclística dos padrões climáticos. Por exemplo, a Oscilação Multidecadal Atlântica - que afeta a temperatura da superfície do mar e pode influenciar a temporada de furacões no Atlântico, seca na América do Norte, neve nos Alpes e chuvas no Sahel Africano, entre outras repercussões distantes - opera em uma faixa de 50 a Escala de tempo de 70 anos no Atlântico Norte de alta latitude.
"Então você pode imaginar, se você tem 45 anos de bons dados de observação [de satélites], você está capturando apenas meio ciclo", diz Halfar. “Precisamos colocar o clima do Ártico em uma perspectiva de longo prazo para entender completamente o sistema climático e também para projetar a mudança climática no futuro.”
As condições de superfície são apenas uma parte da história que as lorotas contam, e como os cientistas estão trazendo novas tecnologias para suportar, elas são capazes de fazer ainda mais perguntas.
"Só o topo é tecido vivo, mas constrói essa massa que registra mudanças no ambiente por toda a vida", diz Branwen Williams, professor assistente de ciência ambiental do Departamento de Ciências de Claremont McKenna, Pitzer e WM Keck. Scripps faculdades. “Os produtos químicos que eles formam em seus esqueletos mudam dependendo do que acontece no ambiente ao seu redor. Eles concentram mais magnésio em seus esqueletos quando a temperatura é mais quente e menos quando está mais frio ”.
Ao analisar o teor de magnésio nas camadas, os cientistas podem obter dados sobre a temperatura da água até um período de seis meses, por exemplo, desde a primavera, quando a água esquenta, até o inverno. Analisar o bário pode ajudar a determinar a salinidade. E na liderança da pesquisa coralina, Williams e um colega estão usando isótopos de boro para ajudar a determinar o pH, outro componente crítico na química da água.
Enquanto isso, Adey e seu pós-doutorado Merinda Nash, da Austrália, estão usando a instrumentação de alta tecnologia do departamento de mineralogia do Museu para mostrar que as paredes celulares calcificadas das coralinas são extraordinariamente complexas, com muitos tipos de minerais carbonatados e microestruturas em escalas nanométricas. . Esta nova informação ajudará a afinar os arquivos dos climatologistas.
Enquanto este trabalho de laboratório continua a expandir nossa compreensão sobre o quanto as coralinas podem nos dizer, encontrar e coletar Clathromorphum continua sendo uma tarefa difícil e trabalhosa, exigindo que os mergulhadores trabalhem em temperaturas frias de água.
O trabalho inicial de Adey com as coralinas foi estabelecer a diversidade mundial. E décadas atrás, ele conseguiu mostrar enormes recifes de coralinas caribenhas que tinham até 3.000 anos de idade, limitadas apenas pelo nível do mar. À medida que as questões em torno da mudança climática se tornaram mais urgentes, particularmente no Ártico, seu foco começou a mudar para encontrar amostras de Clathromorphum que são centenas, se não milhares, de anos de idade.
Em três expedições entre 2011 e 2013, Adey e sua equipe de estudantes cobriram grande parte da costa de Labrador, tentando não apenas encontrar os espécimes mais antigos de Clathromorphum, mas também analisando quais condições ambientais proporcionavam o melhor habitat para as algas crescerem. sem ser esmagado pelo gelo, perfurado por moluscos ou comprometido por fatores naturais.
Eles encontraram amostras para cerca de 1.800 anos de idade em ambientes especializados, onde as coralinas poderiam ficar muito mais velhas, porque os organismos buracos não poderiam sobreviver. Eles também foram capazes de mapear um tipo de substrato onde os cientistas poderiam esperar encontrar muito mais algas em todo o Ártico em futuras expedições.
Halfar, por exemplo, no verão passado viajou da Groenlândia para a Passagem Noroeste em busca de Clathromorphum . Seu foco é encontrar amostras de até 200 anos em tantos locais quanto possível em todo o Ártico para criar um conjunto amplo de dados antes do início da Revolução Industrial, quando a pegada de carbono humana começou a crescer dramaticamente.
"O que parece ser possível agora é ser capaz de criar uma rede de reconstruções climáticas que remontam a 150 anos, e mesmo isso é um grande passo à frente de apenas trabalhar com observações de satélites da década de 1970", diz ele. “Cada região é diferente em termos de perda de gelo do mar. Esta ampla rede em todo o Ártico nos permitirá examinar a perda de gelo do mar em detalhes dentro de cada área ”.
" Objetos de Maravilha: Das Coleções do Museu Nacional de História Natural" está em exibição 10 de março de 2017 a 2019.
