Você sabia que é possível conhecer o pH do Oceano no passado?

Desde a Revolução Industrial no século XVIII os cientistas observam um aumento contínuo das concentrações de gás carbônico na atmosfera (CO2 atm). A superfície do oceano tem funcionado atualmente como um sumidouro de CO2 absorvendo aproximadamente 41% dessa concentração de CO2 na atmosfera.

O CO2 quando dissolvido na água do mar desencadeia uma série de reações químicas que têm como produto final o aumento dos íons de hidrogênio (H+) e do ácido carbônico (H2CO3), e a redução da concentração dos íons de carbonato (CO32-). Esse aumento da concentração de H+ resulta na diminuição do pH marinho, deixando as águas superficiais do Oceano mais ácidas, fenômeno denominado de acidificação oceânica. Se olharmos para o pH marinho desde a Era Pré-Industrial até hoje, verificaremos que o pH da água do mar já diminuiu cerca de 0,1 unidade; e as previsões indicam que até 2100 essa diminuição seja de cerca de 0,3 a 0,4 unidades de pH ( Leia mais aqui).

As alterações no pH e na disponibilidade de CO32- afetam direta ou indiretamente todos os organismos marinhos ( Leia mais aqui.).

Foraminíferos Planctônicos a olho nú.

Especificamente para organismos calcificadores como os foraminíferos, essas alterações têm impacto direto, uma vez que eles utilizam esses íons para produzir o carbonato de cálcio (CaCO3), que compõe suas carapaças. Assim as carapaças de foraminíferos podem ter sua composição e a massa afetados pela temperatura, pH, Ca2+, CO32- e a alcalinidade de água do mar durante a sua formação. O fato das carapaças carbonáticas dos foraminíferos possuírem alto potencial de fossilização e registrarem mudanças ambientais no momento de sua formação permitem sua aplicação como proxies paleoceanográficos na reconstrução do pH marinho no passado (paleo pH).

O paleo pH das águas superficiais marinhas pode ser obtido utilizando carapaças de foraminíferos planctônicos com base em três diferentes proxies: a composição isotópica do B (11B) e a razão B/Ca, obtidas com a análise química das carapaças, e o peso (em microgramas) das carapaças de foraminíferos planctônicos. Talvez o leitor tenha se surpreendido com o fato de usarmos o B nas carapaças de foraminíferos para estimar o paleo pH ao invés do Ca, mas a família do B no ambiente marinho apresenta estreita relação com pH e, por isso, é aplicada na paleoceanografia.

Na água do mar temos os isótopos de Boro, o ácido bórico (H3BO3) e íon borato (B(OH)4-), ambos encontrados simultaneamente no oceano, porém suas abundâncias mudam de acordo com o pH. Ambientes marinhos que têm o pH mais básico apresentam uma concentração maior do B(OH)4-, enquanto em condições mais ácidos há uma maior concentração de H3BO3 (como exemplificado na imagem ao lado).

Quando a carapaça do foraminífero é secretada, ela incorpora os aspectos químicos do ambiente ao seu redor e, por isso, se determinarmos a 11B na carapaça podemos estimar o paleo pH do local no momento em que aquele foraminífero viveu. A aplicação da razão B/Ca, funciona de forma similar, em ambientes marinhos mais ácidos, há uma maior incorporação do elemento B na formação das carapaças de CaCO3, ou seja, se o pH do ambiente diminuir as carapaças de foraminíferos planctônicos irão apresentar maiores valores na razão B/Ca.

Globigerinoides ruber, a partir de um microscópio eletrônico de verredura

Como mencionamos acima, um outro proxy de paleo pH utilizado é o peso das carapaças dos foraminíferos. Mas não pense que basta colocar os foraminíferos em uma balança e pronto. As carapaças de foraminíferos planctônicos são muito pequenas, menores do que 1 mm, e muito leves (um indivíduo da espécie Globigerinoides ruber pesa em torno de 10-15 microgramas) e por isso exigem equipamentos ultra sensíveis e precisos. As carapaças ainda precisam passar por diferentes etapas de limpeza, para remover possíveis materiais incrustados, e mensuradas para minimizar a influência do tamanho das testas sobre o peso.

Existem dois métodos diferentes para obter esse peso normalizado pelo tamanho: o peso-normalizado pela malha (SBW - seave based weight) ou do peso-normalizado por medida (MBW - measurement based weight). No primeiro, utilizamos conjuntos de peneiras com diferentes tamanhos de malha, essas diferenças de malha permitem selecionar carapaças dentro de um range; enquanto, no segundo método as carapaças são medidas individualmente com o auxílio de softwares e estereomicroscópios. Os dois métodos podem ser usados separadamente, mas quando usados juntos reduzem o erro analítico. Usando os métodos de peso-normalizado é possível observar como o tamanho das testas dos foraminíferos se modificaram ao longo dos anos, isso porque a formação dela é afetada pela concentração do CO32- da água do mar, quando o pH diminui, a disponibilidade do CO32-também diminui, sem esse íon para produzir o carbonato de cálcio para suas conchas e/ou esqueletos, os foraminíferos apresentam uma diminuição no peso delas.

Fotos: acervo do LabPaleo2.