Recifes de coral podem sufocar antes do branqueamento em ondas de calor marinhas

Recifes de coral estão entre os ambientes mais dinâmicos dos oceanos.

Num único recife podem viver milhares de espécies diferentes - de peixes pequenos e caranguejos a tubarões grandes, tartarugas-marinhas e incontáveis microorganismos.

Apesar de parecerem robustos e resistentes, os próprios corais são organismos muito vulneráveis. Uma variação mínima na temperatura da água já pode causar grande desconforto.

Há muito tempo, especialistas investigam por que a taxa de mortalidade dos corais aumenta tanto durante períodos de ondas de calor marinhas.

O branqueamento de corais costuma chamar a atenção, já que os recifes perdem a cor e ficam esbranquiçados como resposta ao estresse.

Só que uma pesquisa recente indica que algo ainda mais imediato pode acontecer antes: os corais podem começar a sufocar.

Corais têm dificuldade para respirar

O novo estudo examinou um processo pouco visível que ocorre diretamente na superfície do coral.

Os pesquisadores observaram que a água quente danifica formações microscópicas semelhantes a pelos, chamadas cílios, de que os corais precisam para consumir oxigênio.

Quando esse funcionamento é interrompido, a quantidade de oxigênio ao redor do coral pode cair de forma drástica.

O autor sênior do estudo, Michael Kühl, é professor do Departamento de Biologia da Universidade de Copenhague.

“Marine heatwaves are becoming more frequent and intense as a result of global warming, affecting coral reefs worldwide. At the same time, oxygen levels in the oceans are declining,” disse o professor Kühl.

“Both changes are critical for marine life, and our study identifies a mechanism that directly links ocean warming and oxygen loss, which in the worst case can lead to rapid coral death.”

O que mantém os corais vivos à noite

Os corais, que à primeira vista parecem pedras coloridas submersas, na verdade são organismos vivos.

Durante o dia, a maior parte da energia desses organismos vem das algas que vivem dentro dos seus tecidos. Isso acontece porque essas algas ajudam a produzir oxigênio por meio da fotossíntese.

À noite, porém, o cenário muda completamente. Sem fotossíntese, os corais passam a depender apenas do oxigênio disponível na água ao redor - e é aí que entram os cílios.

Essas estruturas microscópicas aparecem por toda a superfície do coral e conseguem atuar ao mesmo tempo graças a movimentos coordenados.

Essa atividade agita a água em torno do organismo, facilitando a entrada de oxigênio fresco no tecido do animal.

Adaptação tem limite

Para avaliar como o aumento da temperatura afeta os cílios, o grupo combinou experimentos em laboratório com modelagem matemática.

Num primeiro momento, os corais aparentaram se adaptar bem às mudanças térmicas.

Com a água mais quente, eles aceleraram o movimento dos cílios. Com batimentos mais rápidos, formou-se um fluxo de água mais forte, trazendo mais oxigênio.

“In this temperature range, corals can compensate for higher oxygen demand by effectively increasing their ‘breathing,'” disse o professor Cesar Pacherres, primeiro autor do estudo.

“However, this compensatory mechanism does not persist at higher temperatures.”

Quando tudo começa a falhar

À medida que a temperatura continuou subindo, o sistema começou a entrar em colapso.

A água quente já carrega menos oxigênio do que a água fria. Ao mesmo tempo, o metabolismo do coral acelera com o calor, o que faz os animais precisarem de ainda mais oxigênio só para se manter vivos.

Em algum ponto, os cílios deixaram de dar conta.

Os pesquisadores verificaram que os níveis de oxigênio na fina camada de água logo acima da superfície do coral despencaram conforme o calor aumentou.

Um limite crítico foi ultrapassado

Quando a temperatura passou de um patamar crítico, os cílios perderam a coordenação e pararam de se mover por completo.

Nos experimentos, o colapso ocorreu por volta de 37 °C (98,6 °F). Nesse ponto, o fornecimento de oxigênio praticamente cessou. O tecido do coral começou a se degradar, e a morte veio em seguida.

Os cientistas ressaltaram que essa temperatura exata varia conforme a localização do recife e a espécie de coral.

Alguns corais podem falhar em temperaturas mais baixas se já estiverem estressados ou tiverem pouca adaptação ao calor.

“Our mathematical model can predict how different environmental scenarios and metabolic traits affect the oxygen conditions in the coral,” disse o coautor do estudo, Dr. Soeren Ahmerkamp.

“For example, we found that corals whose oxygen demand increases more rapidly with temperature could reach dangerous stress levels sooner during heatwaves.”

Branqueamento pode não ser o primeiro sinal

Por anos, o branqueamento de corais foi tratado como o sinal mais evidente de que os recifes estavam em apuros.

O branqueamento acontece quando os corais expulsam as algas que fornecem boa parte do alimento e da cor. Mas este estudo sugere que o estresse por falta de oxigênio pode começar antes - e até contribuir para desencadear o próprio branqueamento.

“As temperatures rise, the coral’s metabolism and oxygen demand increase. If the cilia’s ability to transport oxygen is impaired at the same time, the coral experiences oxygen stress precisely when it is under the greatest physiological pressure,” disse Kühl.

Esse resultado é importante porque recifes no mundo todo já sofrem com ondas de calor repetidas.

Em 2024, cientistas relataram branqueamento generalizado em partes dos oceanos Caribe, Pacífico e Índico, durante um dos anos de oceanos mais quentes já registrados.

Os corais são particularmente vulneráveis porque crescem devagar. Alguns sistemas de recifes levam séculos para se formar, mas podem colapsar em poucas temporadas de estresse térmico severo.

Movimentos minúsculos com grandes consequências

Um dos pontos mais relevantes do estudo é como o problema parece pequeno no começo. Todo o processo se desenrola numa camada microscópica de água que fica diretamente sobre a superfície do coral.

Ainda assim, esses movimentos diminutos da água podem definir se um recife inteiro vai sobreviver.

“Changes in ciliary motion may serve as an early warning sign of thermal stress in corals, long before damage becomes visible,” disse Cesar Pacherres.

Os pesquisadores acreditam que esse mecanismo pode ir muito além dos recifes de coral.

Muitos organismos marinhos usam cílios para movimentar água e controlar a troca de oxigênio, incluindo anêmonas-do-mar, esponjas e ascídias.

À medida que os oceanos continuam aquecendo e perdendo oxigênio, esses sistemas biológicos ocultos podem se tornar um problema crescente em diversos ecossistemas marinhos.

“Our study demonstrates how small changes at the immediate surface of organisms can have major consequences for marine life as climate change intensifies,” disse Kühl.

O estudo completo foi publicado na revista Science Advances.