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Impacto humano na vida marinha

Global cumulative human impact on the ocean.png
Impacto humano cumulativo global no oceano.[1][2]

As atividades humanas afetam a vida marinha e os habitats marinhos por meio da pesca excessiva, da perda de habitat, da introdução de espécies invasoras, da poluição dos oceanos, da acidificação e do aquecimento dos oceanos. Isso afeta os ecossistemas marinhos e as cadeias alimentares [en] e pode resultar em consequências ainda não reconhecidas para a biodiversidade e a continuidade das formas de vida marinha.[3]

O oceano pode ser descrito como o maior ecossistema do mundo e é o lar de muitas espécies de vida marinha. Diferentes atividades realizadas e causadas por seres humanos, como o aquecimento global, a acidificação dos oceanos e a poluição, afetam a vida marinha e seus habitats. Nos últimos 50 anos, mais de 90% do aquecimento global resultante da atividade humana foi absorvido pelo oceano. Isso resulta no aumento da temperatura dos oceanos e na acidificação dos oceanos, que é prejudicial a muitas espécies de peixes e causa danos a habitats como os corais.[4] Como os corais produzem materiais como rocha carbonática e sedimentos calcários, isso cria um ecossistema único e valioso, não apenas fornecendo alimentos/abrigos para criaturas marinhas, mas também trazendo muitos benefícios para os seres humanos.

A acidificação dos oceanos, causada pelo aumento dos níveis de dióxido de carbono, leva ao branqueamento dos corais, em que as taxas de calcificação são reduzidas, afetando o crescimento dos corais.[5] Além disso, outro problema causado pelos seres humanos que afeta a vida marinha é a poluição marinha por plástico [en], que representa uma ameaça à vida marinha.[6] De acordo com o IPCC (2019), desde 1950, “muitas espécies marinhas de vários grupos sofreram mudanças na área geográfica e nas atividades sazonais em resposta ao aquecimento dos oceanos, às mudanças no gelo marinho e às mudanças biogeoquímicas, como a perda de oxigênio, em seus habitats”.[7]

Estima-se que apenas 13% da área oceânica permaneça como área selvagem, principalmente em áreas de oceano aberto, em vez de ao longo da costa.[8]

Pesca excessiva

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Ver também: Pesca predatória e Impacto ambiental da pesca
Fishing down the food web.jpg
Pesca na teia alimentar [en]. A pesca excessiva de peixes de alto nível trófico, como o atum, pode fazer com que eles sejam substituídos por organismos de baixo nível trófico, como as águas-vivas.

A pesca excessiva está ocorrendo em um terço dos estoques pesqueiros mundiais, de acordo com um relatório de 2018 da Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura.[9] Além disso, observadores do setor acreditam que a pesca ilegal, não declarada e não regulamentada [en] ocorre na maioria das pescarias e é responsável por até 30% do total de capturas em algumas pescarias importantes.[10] Em um fenômeno chamado de pesca na teia alimentar [en], o nível trófico médio das pescarias mundiais diminuiu devido à pesca excessiva de peixes de alto nível trófico.[11]

“É quase como se usássemos nossas forças armadas para combater os animais no oceano. Estamos gradualmente vencendo essa guerra para exterminá-los.”

- Daniel Pauly, pioneiro em impactos humanos na pesca global.[12]

Perda de habitat

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Cumulative human impacts on marine ecosystems.png
Relação entre a tendência anual e os impactos cumulativos atuais para diferentes ecossistemas marinhos.[1]

Os ecossistemas costeiros [en] estão sendo particularmente danificados pelos seres humanos.[13] Está ocorrendo uma perda significativa de habitat, especialmente em prados de ervas marinhas, florestas de mangue e recifes de coral, todos em declínio global devido a distúrbios humanos.

Os recifes de coral estão entre os ecossistemas mais produtivos e diversificados do planeta, mas um quinto deles foi perdido nos últimos anos devido a distúrbios antropogênicos.[14][15] Os recifes de coral são ecossistemas microbianos que dependem de microrganismos marinhos [en] para reter e reciclar nutrientes a fim de prosperar em águas oligotróficas. Entretanto, esses mesmos microrganismos também podem desencadear ciclos de feedback que intensificam o declínio dos recifes de coral, com efeitos em cascata nos ciclos biogeoquímicos [en] e nas redes alimentares marinhas [en]. É necessário um melhor entendimento das complexas interações microbianas nos recifes de coral para que a conservação dos recifes tenha uma chance de sucesso no futuro.[16]

Os prados de ervas marinhas [en] perderam 30.000 km2 nas últimas décadas. Os serviços ecossistêmicos das ervas marinhas, que atualmente valem cerca de US$ 1,9 trilhão por ano, incluem a ciclagem de nutrientes [en], o fornecimento de alimentos e habitats para muitos animais marinhos, incluindo os dugongos, o peixe-boi e as tartarugas verdes, ameaçados de extinção, e grandes facilidades para os peixes dos recifes de corais [en].[13]

Um quinto das florestas de mangue [en] do mundo também foram perdidas desde 1980.[17] A ameaça mais urgente às florestas de algas pode ser a pesca excessiva dos ecossistemas costeiros, que, ao remover os níveis tróficos mais altos, facilita sua mudança para os depósitos de ouriços empobrecidos [en].[18]

Espécies invasoras

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Ship pumping ballast water.jpg
Um navio de carga bombeia água de lastro para o costado.

Uma espécie invasora é uma espécie não nativa de um determinado local que pode se espalhar a ponto de causar danos ao meio ambiente, à economia ou à saúde humana.[19] Em 2008, Molnar et al. documentaram os caminhos de centenas de espécies invasoras marinhas e descobriram que o transporte marítimo era o mecanismo dominante para a transferência de espécies invasoras no oceano. Os dois principais mecanismos marítimos de transporte de organismos marinhos para outros ambientes oceânicos são a incrustação do casco e a transferência de água de lastro.[20]

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Mnemiopsis leidyi

A água de lastro captada no mar e liberada no porto é uma das principais fontes de vida marinha exótica indesejada. Os mexilhões zebra invasores de água doce, nativos dos mares Negro, Cáspio e Azov, provavelmente foram transportados para os Grandes Lagos por meio da água de lastro de um navio transoceânico.[21] Meinesz acredita que um dos piores casos de uma única espécie invasora que causa danos a um ecossistema pode ser atribuído a uma água-viva aparentemente inofensiva. A Mnemiopsis leidyi, uma espécie de água-viva em forma de pente que se espalhou e agora habita estuários em muitas partes do mundo, foi introduzida pela primeira vez em 1982 e acredita-se que tenha sido transportada para o Mar Negro na água de lastro de um navio. A população da água-viva cresceu exponencialmente e, em 1988, ela estava causando estragos no setor pesqueiro [en] local. “A captura de anchovas caiu de 204.000 toneladas em 1984 para 200 toneladas em 1993; a de espadilha, de 24.600 toneladas em 1984 para 12.000 toneladas em 1993; a de carapau, de 4.000 toneladas em 1984 para zero em 1993."[22] Agora que as águas-vivas esgotaram o zooplâncton, inclusive as larvas de peixes, seus números caíram drasticamente, mas elas continuam a manter um domínio sobre o ecossistema.

As espécies invasoras podem tomar conta de áreas antes ocupadas, facilitar a disseminação de novas doenças, introduzir novo material genético, alterar a paisagem marinha subaquática e comprometer a capacidade das espécies nativas de obter alimentos. As espécies invasoras são responsáveis por cerca de US$ 138 bilhões anuais em perda de receita e custos de gerenciamento somente nos EUA.[23]

Poluição marinha

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Esta seção é um excerto de Poluição marinha.[editar]

Poluição marinha ocorre quando substâncias usadas ou liberadas por atividades humanas, como resíduos industriais, agrícolas e domésticos, partículas, ruídos, excesso de dióxido de carbono ou organismos invasores, entram nos oceanos e causam impactos prejudiciais. Cerca de 80% desses resíduos têm origem em atividades realizadas em terra, embora o transporte marítimo também tenha uma contribuição significativa.[24] Essa poluição é composta por uma combinação de produtos químicos e lixo, que, na maioria das vezes, vêm de fontes terrestres, sendo carregados para o mar por meio da água ou do vento.

Os danos causados incluem prejuízos ao meio ambiente, à saúde dos organismos e às economias globais.[25] Como grande parte dos poluentes vem de rios, esgotos ou da atmosfera, as plataformas continentais são as mais afetadas. A poluição atmosférica também é um fator importante, transportando elementos como ferro, ácido carbônico, nitrogênio, silício, enxofre, pesticidas e partículas de poeira para os oceanos.[26]

Essa poluição geralmente tem origem em fontes difusas, como o escoamento de áreas agrícolas, detritos transportados pelo vento e poeira. Esses poluentes acabam nos oceanos principalmente através dos rios, mas também podem ser levados diretamente pelo vento.[27] As principais vias de contaminação incluem descargas diretas, escoamento terrestre, poluição por barcos, resíduos dos porões de navios, emissões atmosféricas e, potencialmente, atividades de mineração em águas profundas.

Os tipos de poluição marinha podem ser classificados em diferentes categorias, como detritos marinhos, poluição plástica (incluindo microplásticos), acidificação dos oceanos, poluição por nutrientes, toxinas e ruídos subaquáticos. A poluição plástica é uma forma de contaminação causada por plásticos nos oceanos, variando desde itens maiores, como garrafas e sacolas, até microplásticos resultantes da fragmentação de materiais maiores. O lixo marinho é composto, principalmente, por resíduos descartados por humanos, que flutuam ou permanecem suspensos na água. Esse tipo de poluição representa um sério risco para a vida marinha.

Outro problema significativo é o escoamento de nutrientes, como nitrogênio e fósforo, provenientes da agricultura intensiva e do despejo de esgoto não tratado ou parcialmente tratado em rios e, consequentemente, nos oceanos. Esses nutrientes, presentes em fertilizantes, estimulam o crescimento de fitoplâncton e macroalgas, o que pode desencadear proliferações de algas nocivas (eutrofização). Essa situação é prejudicial tanto para os seres humanos quanto para a vida marinha, podendo sufocar recifes de corais sensíveis e levar à perda de biodiversidade. Além disso, a decomposição das algas em excesso consome oxigênio das águas costeiras, agravando o problema, especialmente em um cenário de mudanças climáticas que dificulta a circulação das camadas de água.[28]

Poluição por nutrientes

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A poluição por nutrientes é a principal causa da eutrofização das águas superficiais, na qual o excesso de nutrientes, geralmente nitratos ou fosfatos, estimula o crescimento de algas. Essas algas morrem, afundam e são decompostas por bactérias na água. Esse processo de decomposição consome oxigênio, esgotando o suprimento para outras formas de vida marinha e criando o que é chamado de “zona morta”. As zonas mortas são hipóxicas, o que significa que a água tem níveis muito baixos de oxigênio dissolvido. Isso mata a vida marinha ou a força a deixar a área, removendo a vida da área e dando-lhe o nome de zona morta. As zonas hipóxicas ou zonas mortas podem ocorrer naturalmente, mas a poluição por nutrientes causada pela atividade humana transformou esse processo natural em um problema ambiental.[29]

Há cinco fontes principais de poluição por nutrientes. A fonte mais comum de escoamento de nutrientes é o esgoto municipal. Esse esgoto pode chegar aos cursos d'água por meio de águas pluviais, vazamentos ou despejo direto de esgoto humano em corpos d'água. A segunda maior fonte vem das práticas agrícolas. Os fertilizantes químicos usados na agricultura podem se infiltrar no lençol freático ou ser levados pela água da chuva, entrando nos cursos d'água e introduzindo nitrogênio e fósforo em excesso nesses ambientes. Os resíduos da pecuária também podem entrar nos cursos d'água e introduzir nutrientes em excesso. A poluição por nutrientes proveniente de esterco de animais é mais intensa nas operações de pecuária industrial, nas quais centenas ou milhares de animais são criados em uma área concentrada. A drenagem de águas pluviais é outra fonte de poluição por nutrientes. Os nutrientes e fertilizantes de propriedades residenciais e superfícies impermeáveis podem ser coletados em águas pluviais, que então correm para rios e córregos próximos que, por fim, levam ao oceano. A quinta principal fonte de escoamento de nutrientes é a aquicultura, na qual os organismos aquáticos são cultivados em condições controladas. Os excrementos, o excesso de alimentos e outros resíduos orgânicos criados por essas operações introduzem o excesso de nutrientes na água circundante.[30]

Produtos químicos tóxicos

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Ver também: Xenobiótico

Os produtos químicos tóxicos podem aderir a partículas minúsculas que são então absorvidas pelo plâncton e por animais bentônicos, a maioria dos quais se alimenta por depósito ou por filtro. Dessa forma, as toxinas são concentradas nas cadeias alimentares do oceano. Muitas partículas se combinam quimicamente de uma maneira que esgota o oxigênio, fazendo com que os estuários se tornem anóxicos. Pesticidas e metais tóxicos são incorporados de forma semelhante às cadeias alimentares marinhas, prejudicando a saúde biológica da vida marinha. Muitos alimentos para animais têm um alto teor de farinha de peixe ou de hidrolisado de peixe [en]. Dessa forma, as toxinas marinhas são transferidas de volta para os animais terrestres de criação e, depois, para os seres humanos.

As concentrações de fitoplâncton aumentaram no último século nas águas costeiras e, mais recentemente, diminuíram no oceano aberto. O aumento do escoamento de nutrientes da terra pode explicar o aumento do fitoplâncton costeiro, enquanto o aquecimento das temperaturas da superfície no oceano aberto pode ter reforçado a estratificação na coluna d'água, reduzindo o fluxo de nutrientes das profundezas que o fitoplâncton do oceano aberto considera útil.[31]

Poluição plástica

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Mais de 300 milhões de toneladas de plástico são produzidas todos os anos, metade das quais é usada em produtos de uso único, como copos, sacolas e embalagens. Pelo menos 14 milhões[32] de toneladas de plástico entram nos oceanos todos os anos. É impossível saber com certeza, mas estima-se que existam cerca de 150 milhões de toneladas métricas de plástico em nossos oceanos. A poluição plástica representa 80% de todos os detritos marinhos, desde as águas superficiais até os sedimentos do fundo do mar. Como os plásticos são leves, grande parte dessa poluição é vista na superfície do oceano e ao redor dela, mas o lixo e as partículas de plástico agora são encontrados na maioria dos habitats marinhos e terrestres, incluindo o fundo do mar, os Grandes Lagos, os recifes de coral, as praias, os rios e os estuários. As evidências mais chamativas do problema do plástico nos oceanos são as manchas de lixo [en] que se acumulam nas regiões dos giros. Um giro é uma corrente oceânica circular formada pelos padrões de vento da Terra e pelas forças criadas pela rotação do planeta.[33] Há cinco giros oceânicos principais: os Giros Subtropicais do Pacífico Norte e Sul, os Giros Subtropicais do Atlântico Norte e Sul e o Giro Subtropical do Oceano Índico. Há manchas de lixo significativas em cada um deles.[34]

Resíduos plásticos maiores podem ser ingeridos por espécies marinhas, enchendo seus estômagos e levando-os a acreditar que estão cheios quando, na verdade, não ingeriram nada de valor nutricional. Isso pode levar aves marinhas, baleias, peixes e tartarugas a morrerem de fome com estômagos cheios de plástico. As espécies marinhas também podem ser sufocadas ou emaranhadas no lixo plástico.[35]

A maior ameaça da poluição plástica nos oceanos vem dos microplásticos. Esses são pequenos fragmentos de detritos plásticos, alguns dos quais foram produzidos para serem tão pequenos, como as microesferas. Outros microplásticos são provenientes do desgaste de resíduos plásticos maiores. Quando pedaços maiores de resíduos plásticos entram no oceano ou em qualquer curso d'água, a exposição à luz solar, a temperatura, a umidade, as ondas e o vento começam a quebrar o plástico em pedaços menores que cinco milímetros de comprimento. Os plásticos também podem ser decompostos por organismos menores que comem os detritos plásticos, quebrando-os em pequenos pedaços, e excretam esses microplásticos ou os cospem. Em testes de laboratório, descobriu-se que os anfípodes da espécie Orchestia gammarellus podiam devorar rapidamente pedaços de sacolas plásticas, triturando uma única sacola em 1,75 milhão de fragmentos microscópicos.[36] Embora o plástico seja decomposto, ele ainda é um material artificial que não se degrada biologicamente. Estima-se que aproximadamente 90% dos plásticos no ambiente marinho pelágico sejam microplásticos.[33] Esses micro plásticos são consumidos com frequência por organismos marinhos na base da cadeia alimentar, como plâncton e larvas de peixes, o que leva a uma concentração de plástico ingerido na cadeia alimentar. Os plásticos são produzidos com produtos químicos tóxicos que entram na cadeia alimentar marinha, incluindo os peixes que alguns seres humanos comem.[37]






Poluição sonora

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Há uma paisagem sonora natural no oceano em torno da qual os organismos evoluíram por dezenas de milhares de anos. No entanto, a atividade humana interrompeu essa paisagem sonora, abafando em grande parte os sons dos quais os organismos dependem para acasalar, afastar predadores e viajar. As hélices e os motores de navios e barcos, a pesca industrial, a construção costeira, a perfuração de petróleo, as pesquisas sísmicas, a guerra, a mineração do leito marinho e a navegação baseada em sonar introduziram a poluição sonora nos ambientes oceânicos. Somente o transporte marítimo contribuiu com um aumento estimado em 32 vezes do ruído de baixa frequência ao longo das principais rotas marítimas nos últimos 50 anos, afastando os animais marinhos de áreas vitais de reprodução e alimentação.[41] O som é o sinal sensorial que viaja mais longe no oceano, e a poluição sonora antropogênica interrompe a capacidade dos organismos de utilizar o som. Isso gera estresse para os organismos, o que pode afetar sua saúde geral, perturbando seu comportamento, fisiologia e reprodução, e até mesmo causando mortalidade.[42] As explosões sonoras de pesquisas sísmicas podem danificar os ouvidos dos animais marinhos e causar ferimentos graves. A poluição sonora é especialmente prejudicial para os mamíferos marinhos que dependem da eco localização, como as baleias e os golfinhos. Esses animais usam a eco localização para se comunicar, navegar, se alimentar e encontrar parceiros, mas o excesso de som interfere em sua capacidade de usar a eco localização e, portanto, de realizar essas tarefas vitais.[43]

Mineração

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Ver artigos principais: Impactos ambientais da mineração e Mineração em águas profundas

A perspectiva da mineração em águas profundas gerou preocupações de cientistas e grupos ambientalistas sobre os impactos nos frágeis ecossistemas de águas profundas [en] e impactos mais amplos na bomba biológica do oceano.[44][45]

Doença induzida por humanos

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As rápidas mudanças nos ambientes oceânicos permitem o desenvolvimento de doenças. Os micróbios causadores de doenças podem mudar e se adaptar às novas condições do oceano muito mais rapidamente do que outras formas de vida marinha, o que lhes dá uma vantagem nos ecossistemas oceânicos. Esse grupo de organismos inclui vírus, bactérias, fungos e protozoários. Enquanto esses organismos patogênicos podem se adaptar rapidamente, outras formas de vida marinha são enfraquecidas pelas rápidas mudanças em seu ambiente. Além disso, os micróbios estão se tornando mais abundantes devido à aquicultura, à criação de vida aquática e aos resíduos humanos que poluem o oceano. Essas práticas introduzem novos patógenos e excesso de nutrientes no oceano, incentivando ainda mais a sobrevivência dos micróbios.[46]

Alguns desses micróbios têm ampla gama de hospedeiros e são chamados de patógenos de múltiplos hospedeiros. Isso significa que o patógeno pode infectar, multiplicar-se e ser transmitido por espécies diferentes e não relacionadas. Os patógenos de múltiplos hospedeiros são especialmente perigosos porque podem infectar muitos organismos, mas podem não ser mortais para todos eles. Isso significa que os micróbios podem existir em espécies que são mais resistentes e usar esses organismos como recipientes para infectar continuamente uma espécie suscetível. Nesse caso, o patógeno pode exterminar completamente a espécie suscetível e, ao mesmo tempo, manter um suprimento de organismos hospedeiros.[46]

Mudanças do clima

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Em ambientes marinhos, a produção primária microbiana contribui substancialmente para o sequestro de CO2. Os microrganismos marinhos [en] também reciclam nutrientes para uso na cadeia alimentar marinha [en] e, no processo, liberam CO2 para a atmosfera. A biomassa microbiana e outras matérias orgânicas (restos de plantas e animais) são convertidas em combustíveis fósseis ao longo de milhões de anos. Por outro lado, a queima de combustíveis fósseis libera gases de efeito estufa em uma pequena fração desse tempo. Como resultado, o ciclo do carbono está desequilibrado e os níveis atmosféricos de CO2 continuarão a aumentar enquanto os combustíveis fósseis continuarem a ser queimados.[47]

Microorganisms and climate change.png
Microorganismos e mudanças climáticas em biomas marinhos e terrestres.[47]
Overview of climatic changes and their effects on the ocean.png
Visão geral das mudanças climáticas e seus efeitos no oceano.[48]







Aquecimento do oceano

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Ver também: Aquecimento oceânico
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Mudança média global da temperatura do oceano terrestre de 1880 a 2011, em relação à média de 1951-1980. Fonte: NASA GISS.

A maior parte da energia térmica do aquecimento global vai para o oceano, e não para a atmosfera ou para o aquecimento da terra.[49][50] Os cientistas perceberam, há mais de 30 anos, que o oceano era uma impressão digital fundamental do impacto humano sobre as mudanças climáticas e que “a melhor oportunidade para uma grande melhoria em nossa compreensão da sensibilidade climática é provavelmente o monitoramento da temperatura interna do oceano”.[51]

Os organismos marinhos estão se deslocando para partes mais frias do oceano à medida que o aquecimento global avança. Por exemplo, um grupo de 105 espécies de peixes e invertebrados marinhos foi monitorado ao longo da costa nordeste dos EUA e no leste do Mar de Bering. Durante o período de 1982 a 2015, o centro médio de biomassa do grupo se deslocou para o norte cerca de 10 milhas, além de se mover cerca de 20 pés mais fundo.[52][53]

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A maior parte da energia térmica do aquecimento global vai para o oceano.[49]
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Dados globais de acúmulo de calor, de Nuccitelli et al.(2012)[54][50]

Há evidências de que o aumento das temperaturas oceânicas está afetando o ecossistema marinho. Por exemplo, um estudo sobre as mudanças no fitoplâncton no Oceano Índico indica um declínio de até 20% no fitoplâncton marinho durante as últimas seis décadas.[55] Durante o verão, o Oceano Índico ocidental é o lar de uma das maiores concentrações de florescimento de fitoplâncton marinho do mundo. O aumento do aquecimento no Oceano Índico aumenta a estratificação do oceano, o que impede a mistura de nutrientes na zona eufótica, onde há muita luz disponível para a fotossíntese. Assim, a produção primária é limitada e toda a cadeia alimentar da região é prejudicada. Se o aquecimento rápido continuar, o Oceano Índico poderá se transformar em um deserto ecológico e deixar de ser produtivo.[55]

A oscilação antártica (também chamada de Modo Anular do Sul) é um cinturão de ventos de oeste ou de baixa pressão que circunda a Antártica e que se move para o norte ou para o sul de acordo com a fase em que se encontra.[56] Em sua fase positiva, o cinturão de ventos de oeste que impulsiona a Corrente Circumpolar Antártica se intensifica e se contrai em direção à Antártica,[57] enquanto em sua fase negativa o cinturão se move em direção ao Equador. Os ventos associados à oscilação antártica causam a ressurgência oceânica de águas profundas circumpolares quentes ao longo da plataforma continental antártica.[58][59] Isso tem sido associado ao derretimento da base da plataforma de gelo,[60] representando um possível mecanismo impulsionado pelo vento que poderia desestabilizar grandes porções do manto de gelo antártico.[61] A oscilação antártica está atualmente na fase positiva mais extrema que já ocorreu em mais de mil anos. Recentemente, essa fase positiva vem se intensificando ainda mais, e isso tem sido atribuído ao aumento dos níveis de gases de efeito estufa e, posteriormente, à destruição da camada de ozônio estratosférico.[62][63] Essas alterações em larga escala no ambiente físico estão “impulsionando mudanças em todos os níveis das redes alimentares marinhas da Antártica”.[64][65] O aquecimento dos oceanos também está mudando a distribuição do krill antártico.[64][65] O krill antártico é a principal espécie do ecossistema antártico além da plataforma costeira e é uma importante fonte de alimento para mamíferos marinhos e aves.[66]

O IPCC (2019) afirma que os organismos marinhos estão sendo afetados globalmente pelo aquecimento dos oceanos, com impactos diretos sobre as comunidades humanas, a pesca e a produção de alimentos.[67] É provável que haja uma redução de 15% no número de animais marinhos e uma redução de 21% a 24% nas capturas pesqueiras até o final do século XXI devido às mudanças climáticas.[68]

Um estudo de 2020 relata que, até 2050, o aquecimento global poderá estar se espalhando no oceano profundo sete vezes mais rápido do que agora, mesmo que as emissões de gases de efeito estufa sejam reduzidas. O aquecimento nas camadas mesopelágicas e mais profundas pode ter consequências importantes para a cadeia alimentar do oceano profundo [en], uma vez que as espécies oceânicas precisarão se deslocar para manter as temperaturas de sobrevivência.[69][70]

Aumento do nível do mar

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Entre 1993 e 2018, o nível médio do mar aumentou na maior parte do oceano mundial (cores azuis).[71]

Os ecossistemas costeiros estão enfrentando mais mudanças devido ao aumento do nível do mar. Alguns ecossistemas podem se deslocar para o interior com a marca de maré alta, mas outros são impedidos de migrar devido a barreiras naturais ou artificiais. Esse estreitamento costeiro, chamado de compressão costeira se houver barreiras feitas pelo homem, pode resultar na perda de habitats como lodaçais e pântanos.[72][73] Os manguezais e pântanos de maré se ajustam ao aumento do nível do mar construindo verticalmente usando sedimentos acumulados e matéria orgânica. Se o aumento do nível do mar for muito rápido, eles não conseguirão acompanhar e ficarão submersos.[74]

O coral, importante para a vida de pássaros e peixes, também precisa crescer verticalmente para permanecer próximo à superfície do mar a fim de obter energia suficiente da luz solar. Até o momento, ele tem conseguido se manter assim, mas talvez não consiga no futuro.[75] Esses ecossistemas protegem contra tempestades, ondas e tsunamis. A perda desses ecossistemas piora os efeitos do aumento do nível do mar.[76][77] As atividades humanas, como a construção de barragens, podem impedir os processos de adaptação natural ao restringir o fornecimento de sedimentos às áreas úmidas, resultando na perda de pântanos de maré.[78] Quando a água do mar se desloca para o interior, a inundação costeira [en] pode causar problemas nos ecossistemas terrestres existentes, como a contaminação dos solos.[79] O Melomys de Bramble Cay é o primeiro mamífero terrestre conhecido a ser extinto como resultado do aumento do nível do mar.[80][81]

Circulação oceânica e salinidade

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Ver também: Circulação meridional de capotamento do Atlântico

A salinidade do oceano é uma medida da quantidade de sal dissolvido no oceano. Os sais são provenientes da erosão e do transporte de sais dissolvidos da terra. A salinidade da superfície do oceano é uma variável fundamental no sistema climático quando se estuda o ciclo global da água, as trocas oceano-atmosfera e a circulação oceânica, todos componentes vitais que transportam calor, momento, carbono e nutrientes pelo mundo.[82] A água fria é mais densa do que a água quente e a água salgada é mais densa do que a água doce. Isso significa que a densidade da água do oceano muda à medida que sua temperatura e salinidade mudam. Essas mudanças na densidade são a principal fonte de energia que impulsiona a circulação oceânica.[82]

As medições de salinidade do oceano de superfície realizadas desde a década de 1950 indicam uma intensificação do ciclo global da água, com áreas de alta salinidade se tornando mais salinas e áreas de baixa salinidade se tornando menos salinas.[83][84]

Circulação termohalina, a correia transportadora do oceano
Mudanças na salinidade da superfície medidas pelo instrumento do satélite Aquarius da NASA de dezembro de 2011 a dezembro de 2012. Azul: baixa salinidade, vermelho: alta salinidade.

Acidificação dos oceanos

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Ver também: Acidificação oceânica

A acidificação dos oceanos é a crescente acidificação dos oceanos, causada

Impactos potenciais da acidificação dos oceanos. Uma visão geral das possíveis consequências ecológicas e biogeoquímicas futuras, vinculando diferentes fatores ambientais, processos e ciclos relacionados à acidificação do oceano no futuro.[85]

principalmente pela absorção de dióxido de carbono da atmosfera.[86] O aumento do dióxido de carbono atmosférico devido à queima de combustíveis fósseis faz com que mais dióxido de carbono se dissolva no oceano. Quando o dióxido de carbono se dissolve na água, ele forma íons de hidrogênio e carbonato. Isso, por sua vez, aumenta a acidez do oceano e dificulta cada vez mais a sobrevivência de microrganismos, moluscos e outros organismos marinhos que dependem do carbonato de cálcio para formar suas conchas.[87]

Alteração estimada no pH da água do mar causada pelo CO2, desde o início da revolução industrial até o final do século XX.

O aumento da acidez também tem potencial para causar outros danos aos organismos marinhos, como deprimir as taxas metabólicas e as respostas imunológicas em alguns organismos e causar o branqueamento dos corais.[88] A acidificação dos oceanos aumentou 26% desde o início da era industrial.[89] Ela foi comparada à mudança climática antropogênica e chamada de “gêmea maligna do aquecimento global”[90] e “o outro problema do CO2”.[91]

Desoxigenação do oceano

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Ver também: Desoxigenação oceânica e Evento anóxico

A desoxigenação dos oceanos é um fator de estresse adicional para a vida marinha. A desoxigenação dos oceanos é a expansão das zonas de oxigênio mínimo nos oceanos como consequência da queima de combustíveis fósseis. A mudança tem sido bastante rápida e representa uma ameaça para os peixes e outros tipos de vida marinha, bem como para as pessoas que dependem da vida marinha para sua nutrição ou subsistência.[92][93][94][95] A desoxigenação oceânica tem implicações para a produtividade dos oceanos, o ciclo de nutrientes, o ciclo de carbono e os habitats marinhos.[96][97]

O aquecimento do oceano exacerba a desoxigenação do oceano e estressa ainda mais os organismos marinhos, limitando a disponibilidade de nutrientes ao aumentar a estratificação do oceano [en] por meio de efeitos de densidade e solubilidade e, ao mesmo tempo, aumentando a demanda metabólica.[98][99] De acordo com o Relatório Especial do IPCC de 2019 sobre o Oceano e a Criosfera em um Clima em Mudança [en], a viabilidade das espécies está sendo interrompida em toda a cadeia alimentar do oceano [en] devido a mudanças na química do oceano. À medida que o oceano se aquece, a mistura entre as camadas de água [en] diminui, resultando em menos oxigênio e nutrientes disponíveis para a vida marinha.[100]

Camadas de gelo polares

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Ver também: Mudanças climáticas no Ártico

Até recentemente, as camadas de gelo[101] eram vistas como componentes inertes do ciclo do carbono e, em grande parte, desconsideradas nos modelos globais. As pesquisas realizadas na última década transformaram essa visão, demonstrando a existência de comunidades microbianas exclusivamente adaptadas, altas taxas de intemperismo biogeoquímico/físico nas camadas de gelo e armazenamento e ciclagem de carbono orgânico superior a 100 bilhões de toneladas, além de nutrientes.[102]

A mudança climática provoca o derretimento do gelo marinho, transformando o Ártico de um deserto gelado em um oceano aberto. Os ursos polares e as focas podem perder seus habitats, o crescimento do fitoplâncton pode aumentar e alimentar a cadeia alimentar do Ártico [en], o que pode levar a taxas mais altas de enterramento de carbono e possivelmente diminuir a quantidade de CO2 na atmosfera.[103]
Carbon stores and fluxes in present day ice sheets.webp
Armazenamentos e fluxos de carbono nas camadas de gelo atuais (2019) e o impacto previsto sobre o dióxido de carbono (quando existem dados). Os fluxos de carbono estimados são medidos em Tg/a (megatoneladas de carbono por ano) e os tamanhos estimados dos estoques de carbono são medidos em Pg C (milhares de megatoneladas de carbono). DOC = carbono orgânico dissolvido, POC = carbono orgânico particulado [en].[102]


Biogeoquímica

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Efeitos antropogênicos no ciclo do nitrogênio marinho.[104]

O diagrama à direita mostra alguns impactos humanos sobre o ciclo do nitrogênio marinho. O nitrogênio biodisponível (Nb) é introduzido nos ecossistemas marinhos por escoamento ou deposição atmosférica, causando eutrofização, formação de zonas mortas [en] e expansão das zonas mínimas de oxigênio (OMZs). A liberação de óxidos de nitrogênio (N2O, NO) das atividades antropogênicas e das zonas depletadas de oxigênio causa a redução do ozônio estratosférico, levando a uma maior exposição à radiação UVB, o que causa danos à vida marinha, chuva ácida e aquecimento dos oceanos. O aquecimento dos oceanos causa a estratificação da água, a desoxigenação e a


formação de zonas mortas. As zonas mortas e as OMZs são pontos de acesso para anammox e desnitrificação, causando perda de nitrogênio (N2 e N2O). O aumento do dióxido de carbono atmosférico acidifica a água do mar, diminuindo os processos de reciclagem de N dependentes do pH, como a nitrificação, e aumentando a fixação de N2.[104]

Carbonatos de cálcio

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A aragonita é uma forma de carbonato de cálcio que muitos animais marinhos usam para construir esqueletos e conchas de carbonato. Quanto mais baixo for o nível de saturação de aragonita,

Cocolitóforo
Echinoidea
O aumento da acidez dificulta que microrganismos como os coccolitóforos e Fruto do mar como os ouriços-do-mar construam suas conchas de carbonato.

mais difícil será para os organismos construírem e manterem seus esqueletos e conchas. O mapa abaixo mostra as alterações no nível de saturação de aragonita das águas superficiais do oceano entre 1880 e 2012.[105]

Para citar um exemplo, os pterópodes são um grupo de caracóis marinhos nadadores amplamente distribuídos. Para que os pterópodes criem conchas, eles precisam de aragonita, que é produzida por íons de carbonato e cálcio dissolvido. Os pterópodes são gravemente afetados porque os níveis crescentes de acidificação têm diminuído constantemente a quantidade de água supersaturada com carbonato, que é necessária para a criação da aragonita.[106]

Quando a concha de um pterópode foi imersa em água com um nível de pH que o oceano deverá atingir até o ano 2100, a concha se dissolveu quase completamente em seis semanas.[107] Da mesma forma, corais,[108] algas coralinas,[109] coccolitóforos,[110] foraminíferos,[111] bem como moluscos em geral,[112] todos sofrem redução da calcificação ou aumento da dissolução como efeito da acidificação dos oceanos.

Vídeo que resume os impactos da acidificação dos oceanos - Fonte: NOAA
Pterópode insalubre mostrando os efeitos da acidificação dos oceanos
A acidificação dos oceanos faz com que as estrelas frágeis percam massa muscular
Pteropodas e estrelas quebradiças formam a base das cadeias alimentares do Ártico


Os pterópodes e as estrelas quebradiças formam a base das redes alimentares do Ártico e ambos são seriamente prejudicados pela acidificação. As carapaças dos pterópodes se dissolvem com o aumento da acidificação e as estrelas frágeis perdem massa muscular quando os apêndices voltam a crescer.[113] Além disso, os ovos da estrela frágil morrem em poucos dias quando expostos às condições esperadas resultantes da acidificação do Ártico.[114] A acidificação ameaça destruir as teias alimentares do Ártico de baixo para cima. As águas do Ártico estão mudando rapidamente e estão avançadas no processo de se tornarem insaturadas com aragonita.[106] As teias alimentares do Ártico são consideradas simples, o que significa que há poucas etapas na cadeia alimentar, desde pequenos organismos até predadores maiores. Por exemplo, os pterópodes são “uma presa importante de vários predadores maiores - plâncton maior, peixes, aves marinhas, baleias”.[115]

Silicatos

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O aumento da agricultura nos últimos 400 anos aumentou a exposição de rochas e solos, o que resultou em taxas mais altas de intemperismo

Diatomácea
Radiolaria
Mudanças no ácido silícico oceânico podem dificultar que microorganismos marinhos [en] construam cascas de sílica.

de silicato. Por sua vez, a lixiviação dos estoques de sílica amorfa dos solos também aumentou, resultando em concentrações mais altas de sílica dissolvida nos rios.[116] Por outro lado, o aumento das represas levou a uma redução no fornecimento de sílica ao oceano devido à absorção por diatomáceas de água doce atrás das represas. O predomínio de fitoplâncton não silicioso devido à carga antropogênica de nitrogênio e fósforo e à maior dissolução de sílica em águas mais quentes tem o potencial de limitar a exportação de sedimentos oceânicos de silício no futuro.[116]

Em 2019, um grupo de cientistas sugeriu que a acidificação está reduzindo a produção de sílica de diatomáceas no Oceano Antártico.[117][118]

Carbono

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Mudanças antropogênicas no ciclo global de carbono 2009-2018. Representação esquemática da perturbação geral do ciclo global do carbono causada por atividades antropogênicas, com média global para a década de 2009-2018. Consulte as legendas das setas e unidades correspondentes. A incerteza na taxa de crescimento do CO2 atmosférico é muito pequena (±0,02 GtC yr-1) e é desconsiderada na figura. A perturbação antropogênica ocorre em cima de um ciclo de carbono ativo, com fluxos e estoques representados em segundo plano[119] para todos os números, com os fluxos brutos do oceano atualizados para 90 GtC yr-1 para levar em conta o aumento do CO2 atmosférico desde a publicação. Os estoques de carbono nas costas são provenientes de uma revisão da literatura sobre sedimentos marinhos costeiros.[120][121]
Mais informações: Ciclo do carbono nos oceanos e Bomba biológica
Interações entre nitrogênio, carbono e clima. São mostrados os principais fatores de interação durante o Antropoceno. Os sinais indicam um aumento (+) ou uma diminuição (-) no fator mostrado; (?) indicam um impacto desconhecido. As cores da seta indicam impactos antropogênicos diretos (vermelho) ou interações naturais (azul, muitas das quais também modificadas pela influência humana). A força da interação é expressa pela espessura da seta.[122][123]

À medida que os desafios técnicos e políticos das abordagens de remoção de dióxido de carbono em terra se tornam mais evidentes, os oceanos podem ser a nova fronteira “azul” para as estratégias de redução de carbono na governança climática.[124] Os ambientes marinhos são a fronteira azul de uma estratégia para novos sumidouros de carbono na governança climática pós-Paris, desde o gerenciamento de ecossistemas com base na natureza até intervenções tecnológicas em escala industrial no sistema terrestre. As abordagens de remoção de dióxido de carbono marinho são diversas [125][126] — embora várias delas se assemelhem às principais propostas de remoção de dióxido de carbono terrestre.[124] A alcalinização oceânica (adição de minerais de silicato, como a olivina, à água do mar costeira, para aumentar a absorção de CO2 por meio de reações químicas) é o aumento do intemperismo, o carbono azul [en] (aumento da remoção biológica natural de CO2 da vegetação costeira) é o reflorestamento marinho e o cultivo de biomassa marinha (ou seja, algas marinhas) para acoplamento com a consequente captura e armazenamento de carbono é a variante marinha da bioenergia e da captura e armazenamento de carbono. As áreas úmidas, as costas e o oceano aberto estão sendo concebidos e desenvolvidos como locais gerenciados de remoção e armazenamento de carbono, com práticas expandidas a partir do uso de solos e florestas.[124]

Opções propostas de remoção de dióxido de carbono marinho.[124]

Efeito de vários fatores de estresse

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Impactos no ecossistema amplificados pelo aquecimento e desoxigenação do oceano. Fatores que impulsionam a intensificação da hipóxia e da acidificação dos oceanos em sistemas de plataforma de ressurgência. Os ventos em direção ao equador impulsionam a ressurgência de água com baixo teor de oxigênio dissolvido (OD), alto teor de nutrientes e alto teor de carbono inorgânico dissolvido [en] (DIC) acima da zona de mínimo de oxigênio. Os gradientes entre plataformas na produtividade e nos tempos de residência da água do fundo determinam a força da diminuição (aumento) do OD (DIC) à medida que a água transita por uma plataforma continental produtiva.[127][128]

Se mais de um fator de estresse estiver presente, os efeitos podem ser amplificados.[129][130] Por exemplo, a combinação da acidificação do oceano com a elevação da temperatura do oceano pode ter um efeito composto sobre a vida marinha que excede em muito o impacto prejudicial individual de qualquer um deles.[131][132][133]

Embora todas as implicações do CO2 elevado nos ecossistemas marinhos ainda estejam sendo documentadas, há um conjunto substancial de pesquisas que mostra que a combinação da acidificação dos oceanos e da temperatura elevada dos oceanos, impulsionada principalmente pelas emissões de CO2 e de outros gases de efeito estufa, tem um efeito combinado na vida marinha e no ambiente oceânico. Esse efeito excede em muito o impacto prejudicial individual de cada um deles.[131][134][133] Além disso, o aquecimento do oceano exacerba a desoxigenação do oceano, que é um fator de estresse adicional para os organismos marinhos, aumentando a estratificação do oceano por meio de efeitos de densidade e solubilidade, limitando assim os nutrientes,[135][136] e, ao mesmo tempo, aumenta a demanda metabólica.

Vários estressores agindo nos recifes de coral [en].[137]

A direção e a magnitude dos efeitos da acidificação, do aquecimento e da desoxigenação do oceano foram quantificadas por meta-análises,[132][138][139] e foi testado em estudos de mesocosmos [en]. Os estudos de mesocosmos simularam a interação desses estressores e descobriram um efeito catastrófico na cadeia alimentar marinha, ou seja, que o aumento no consumo decorrente do estresse térmico mais do que anula qualquer aumento de produtor primário para herbívoro decorrente de mais dióxido de carbono disponível.[140][141]

Impulsionadores da mudança

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Fatores de mudança nos ecossistemas marinhos.[142]

As mudanças na dinâmica dos ecossistemas marinhos são influenciadas pelas atividades socioeconômicas (por exemplo, pesca, poluição) e pelas mudanças biofísicas induzidas pelo homem (por exemplo, temperatura, acidificação dos oceanos) e podem interagir e afetar gravemente a dinâmica dos ecossistemas marinhos e os serviços ecossistêmicos que eles geram para a sociedade. Entender essas interações diretas - ou próximas - é uma etapa importante para o uso sustentável dos ecossistemas marinhos. Entretanto, as interações próximas estão inseridas em um contexto socioeconômico muito mais amplo em que, por exemplo, a economia por meio do comércio e das finanças, a migração humana e os avanços tecnológicos operam e interagem em escala global, influenciando as relações próximas.[142]

Em 2024, um estudo[143] foi lançado, dedicado ao impacto de navios pesqueiros e não pesqueiros nas águas costeiras do oceano, onde 75% da atividade industrial ocorre. De acordo com o estudo: “Um terço dos estoques de peixes [en] está sendo operado além dos níveis biologicamente sustentáveis e estima-se que 30 a 50% dos habitats marinhos críticos tenham sido perdidos devido à industrialização humana”. O estudo menciona que, além dos impactos tradicionais, como pesca, comércio marítimo e extração de petróleo, há novos impactos emergentes, como mineração, aquicultura e turbinas eólicas offshore. O estudo utilizou dados de satélite para monitorar as embarcações. Descobriu-se que 72% a 76% dos navios de pesca e 21% a 30% dos navios de energia e transporte estão “ausentes dos sistemas públicos de rastreamento [en]”. Quando os dados foram adicionados a informações previamente existentes sobre navios que eram rastreados publicamente, isso levou a várias descobertas, incluindo:

Comparação entre os resultados antes e depois do estudo.
Característica Premissas antes do estudo Após o estudo, quando os dados de satélite foram adicionados
Dispersão da pesca entre os continentes A Europa e a Ásia têm atividades de pesca praticamente iguais A Ásia é responsável por 70% da pesca global.
Dispersão da atividade pesqueira no Mar Mediterrâneo Os países europeus têm 10 vezes mais horas de pesca do que os países africanos A Europa e a África têm atividades de pesca aproximadamente iguais.
Pesca ilegal [en] perto da Península Coreana A maior parte da atividade ocorre a leste da península coreana A maior parte da atividade ocorre a oeste da península coreana
Navios de pesca em áreas marinhas protegidas Presença significativa de embarcações de pesca em áreas marinhas protegidas, por exemplo, 5 por semana na Reserva Marinha de Galápagos [en] e 20 por semana no Parque Marinho da Grande Barreira de Corais

O estudo descobriu um aumento significativo nas turbinas eólicas offshore, que ultrapassaram as plataformas de petróleo em número já em 2021. A pesca aumentou apenas um pouco nos últimos anos e pode começar a diminuir porque a pesca está se esgotando. Concluiu-se que “o tráfego de embarcações de transporte e energia pode continuar a se expandir, seguindo as tendências do comércio global e o rápido desenvolvimento da infraestrutura de energia renovável. Nesse cenário, as mudanças nos ecossistemas marinhos provocadas pela infraestrutura e pelo tráfego de embarcações podem rivalizar com a pesca em termos de impacto”.

Mudança das linhas de base

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“A aplicação das ciências físicas e biológicas fez com que os dias de hoje sejam indiscutivelmente os melhores: vivemos vidas mais longas e saudáveis, a produção de alimentos dobrou nos últimos 35 anos e os subsídios de energia [en] substituíram o trabalho humano, eliminando as hierarquias de servidão. Mas as consequências não intencionais dessas ações bem-intencionadas - mudança climática, perda de biodiversidade, abastecimento inadequado de água e muito mais - podem muito bem fazer com que o amanhã seja o pior dos tempos.”

– Robert May 2006 [144]

As linhas de base variáveis [en] surgem em pesquisas sobre ecossistemas marinhos porque as mudanças devem ser medidas em relação a algum ponto de referência anterior (linha de base), que, por sua vez, pode representar mudanças significativas em relação a um estado ainda mais antigo do ecossistema.[145] Por exemplo, pescarias radicalmente esgotadas foram avaliadas por pesquisadores que usaram o estado da pescaria no início de suas carreiras como linha de base, em vez da pescaria em seu estado inexplorado ou intocado. As áreas que se aglomeravam com uma determinada espécie há centenas de anos podem ter sofrido um declínio de longo prazo, mas é o nível de algumas décadas atrás que é usado como ponto de referência para as populações atuais. Dessa forma, grandes declínios em ecossistemas ou espécies durante longos períodos de tempo foram, e ainda são, mascarados. Há uma perda de percepção da mudança que ocorre quando cada geração redefine o que é natural ou intocado.[145]

Ver também

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Referências

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