Corais podem sufocar antes do branqueamento durante 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 e caranguejos pequenos a grandes tubarões, tartarugas-marinhas e incontáveis microrganismos.

Apesar de parecerem resistentes, os próprios corais são organismos extremamente sensíveis. Uma variação mínima na temperatura da água já pode causar grande desconforto.

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

Em geral, o sinal mais observado é o branqueamento: sob stress, os recifes perdem a cor e ficam esbranquiçados.

Só que pesquisas recentes indicam que algo ainda mais imediato pode ocorrer antes disso: os corais podem começar a sufocar.

Corais têm dificuldade para respirar

O novo estudo analisou um processo pouco visível que acontece exatamente na superfície do coral.

Os cientistas observaram que a água aquecida danifica estruturas finíssimas semelhantes a pelos, chamadas cílios - essenciais para que o coral consiga captar oxigênio.

Quando esse mecanismo deixa de funcionar, a concentração de oxigênio ao redor do coral pode despencar.

O autor sénior do trabalho, Michael Kühl, é professor do Departamento de Biologia da Universidade de Copenhague.

“À medida que o aquecimento global avança, as ondas de calor marinhas estão a tornar-se mais frequentes e intensas, afetando recifes de coral em todo o mundo. Ao mesmo tempo, os níveis de oxigênio nos oceanos estão a diminuir”, disse o professor Kühl.

“Ambas as mudanças são críticas para a vida marinha, e o nosso estudo identifica um mecanismo que liga diretamente o aquecimento do oceano e a perda de oxigênio, o que, no pior cenário, pode levar à morte rápida dos corais.”

O que mantém os corais vivos durante a noite

Embora pareçam pedras coloridas submersas, os corais são seres vivos.

Durante o dia, grande parte da energia desses organismos vem das algas que vivem dentro dos seus tecidos. Isso ocorre 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 dissolvido na água ao seu redor - e é aí que entram os cílios.

Essas estruturas microscópicas estão espalhadas por toda a superfície do coral e conseguem operar ao mesmo tempo, com movimentos coordenados.

Ao “baterem” de forma sincronizada, elas agitam a água próxima ao organismo, permitindo que oxigênio novo chegue aos tecidos do animal.

A adaptação tem limites

Para entender como o aumento de temperatura afeta os cílios, a equipa combinou experiências em laboratório com modelagem matemática.

Nos primeiros testes, os corais aparentaram lidar bem com mudanças térmicas.

Com a água mais quente, eles aumentaram a velocidade do movimento ciliar. Esse ritmo maior gerou um fluxo de água mais forte e, com isso, trouxe mais oxigênio.

“Nessa faixa de temperatura, os corais conseguem compensar a maior demanda por oxigênio ao aumentar de forma eficiente a sua ‘respiração’”, afirmou o professor Cesar Pacherres, primeiro autor do estudo.

“No entanto, esse mecanismo compensatório não se mantém em temperaturas mais elevadas.”

Quando tudo começa a falhar

À medida que a temperatura continuou a subir, o sistema passou a entrar em colapso.

A água quente, por natureza, retém menos oxigênio do que a água mais fria. Ao mesmo tempo, o metabolismo do coral acelera com o calor - ou seja, o animal precisa de ainda mais oxigênio apenas para sobreviver.

Chega um momento em que os cílios deixam de dar conta dessa exigência.

Os investigadores verificaram que, com o aumento do calor, os níveis de oxigênio numa camada muito fina de água logo acima da superfície do coral caíram de forma acentuada.

Um limite crítico foi ultrapassado

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

Nos testes, essa quebra ocorreu por volta de 98.6 graus Fahrenheit (cerca de 37 °C). A partir daí, o fornecimento de oxigênio praticamente cessou. O tecido do coral começou a degradar-se e, em seguida, ocorreu a morte.

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 caso já estejam sob stress ou tenham pouca adaptação ao calor.

“O nosso modelo matemático consegue prever como diferentes cenários ambientais e características metabólicas afetam as condições de oxigênio no coral”, disse o coautor do estudo, Dr. Soeren Ahmerkamp.

“Por exemplo, descobrimos que corais cuja demanda por oxigênio aumenta mais rapidamente com a temperatura podem atingir níveis perigosos de stress mais cedo durante ondas de calor.”

O branqueamento pode não ser o primeiro sinal

Durante anos, o branqueamento foi tratado como o indicador mais claro de que um recife está em apuros.

O branqueamento acontece quando os corais expulsam as algas que fornecem grande parte da sua alimentação e da sua cor. Mas o estudo sugere que o stress por falta de oxigênio pode começar antes - e pode até contribuir para desencadear o próprio branqueamento.

“À medida que as temperaturas sobem, o metabolismo do coral e a demanda por oxigênio aumentam. Se, ao mesmo tempo, a capacidade dos cílios de transportar oxigênio estiver comprometida, o coral sofre stress por falta de oxigênio exatamente quando está sob maior pressão fisiológica”, disse Kühl.

Essa conclusão é relevante porque recifes no mundo inteiro já enfrentam stress devido a ondas de calor repetidas.

Em 2024, cientistas relataram branqueamento generalizado em áreas do Caribe e dos oceanos Pacífico e Índico, durante um dos anos com oceanos mais quentes já registados.

Os corais são particularmente vulneráveis porque crescem lentamente. Alguns sistemas recifais levam séculos para se formar, mas podem colapsar em apenas algumas temporadas de stress térmico severo.

Movimentos minúsculos, impactos enormes

Um ponto central do estudo é que o problema, no início, parece pequeno. Todo o processo ocorre numa camada microscópica de água que fica diretamente sobre a superfície do coral.

Mesmo assim, esses movimentos mínimos da água podem decidir se um recife inteiro resiste ou não.

“Alterações no movimento ciliar podem servir como um sinal de alerta precoce de stress térmico em corais, muito antes de o dano se tornar visível”, disse Cesar Pacherres.

Os autores também consideram 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 a aquecer e a perder oxigênio, esses sistemas biológicos discretos podem transformar-se num problema crescente em ecossistemas marinhos diversos.

“O nosso estudo demonstra como pequenas mudanças na superfície imediata dos organismos podem ter consequências enormes para a vida marinha à medida que as alterações climáticas se intensificam”, disse Kühl.

O estudo completo foi publicado na revista Science Advances.