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Sábado, Janeiro 29, 2022

O que leva os animais aquáticos a fazer migrações verticais? | Ciência

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Lula

Uma lula nada nas águas escuras do Mediterrâneo. Bilhões de animais aquáticos, de krill a lula, viajam para as águas superficiais todas as noites, uma migração que os cientistas estão apenas começando a compreender totalmente.
Ibrahim Chalhoub / AFP via Getty Images

Todas as noites, depois que o crepúsculo dá lugar à escuridão, hordas de criaturas marinhas – de minúsculos zooplânctons a tubarões gigantescos – surgem das profundezas para passar a noite perto da superfície. Eles se divertem nas águas superiores, alimentando-se e acasalando-se, antes de voltarem para baixo antes do amanhecer.

Conhecida como migração vertical diária, esse movimento em massa é freqüentemente anunciado como a maior migração síncrona da Terra. Conforme o planeta gira em torno de seu eixo e partes do oceano se voltam para perto ou para longe da luz do sol, isso ocorre em fluxo contínuo ao redor do mundo.

A migração foi documentada pela primeira vez no início de 1800, quando o naturalista Georges Cuvier observou que o plâncton chamado dáfnias – pulgas de água – eram desaparecendo e reaparecendo em um ciclo diário em um lago raso de água doce. Então, durante a Segunda Guerra Mundial, veio a descoberta da “camada de espalhamento profunda”: ​​uma zona nos oceanos que inesperadamente desviou pings do sonar da Marinha e misteriosamente desapareceu a cada noite, como um fantasma do fundo do mar.

O cientista do Scripps Institution of Oceanography Martin Johnson propôs uma explicação: a camada de dispersão profunda pode ser formada por animais marinhos migrando para a superfície. Em junho de 1945, ele testou a ideia em uma excursão noturna nas águas de Point Loma, Califórnia. O zooplâncton, água-viva e vários crustáceos que ele capturou em uma série de 14 lanços estabeleceram que a camada móvel era de fato composta de criaturas vivas em migração noturna.

Desde então, os cientistas identificaram esse deslocamento regular em praticamente todos os corpos d’água que examinaram. “É universal em todos os habitats”, sejam eles marinhos, de água doce ou salobra, diz Kanchana Bandara, um cientista marinho da Universidade Ártica da Noruega. “É universal em todas as localizações geográficas, dos trópicos aos pólos, e é universal em todos os grupos taxonômicos, desde o pequeno zooplâncton ou fitoplâncton até as grandes baleias e tubarões.”

O que leva os animais aquáticos a fazer migrações verticais?

No padrão clássico de migração vertical diélica (setas amarelas), o zooplâncton, como os vermes marinhos (amarelo), viajam para a superfície para se alimentar à noite, quando predadores como os peixes estão ausentes. Uma migração noturna reversa (setas cinza) leva zooplâncton menor, como os copépodes, para as profundezas, onde podem evitar se tornar presas dos vermes.

Adaptado de K. Bandara et al. / Avaliações biológicas 2021 pela revista Knowable

Mas, apesar de sua difusão, os quebra-cabeças permanecem. Pesquisas sugerem que mudanças na luz desencadeiam a jornada noturna, então não está claro como os animais nas águas ao redor dos pólos da Terra – onde há meses em que a luz do sol é constante ou completamente ausente – sabem quando é hora de migrar. Os pesquisadores estão trabalhando para entender isso, bem como determinar quando várias criaturas fazem suas jornadas – e por que algumas decidem não viajar.

Compreender essas nuances é importante, dizem os cientistas, porque a migração vertical diurna serve como uma correia transportadora gigante que transporta o carbono que é mordiscado nas águas superficiais para as profundezas – carbono que, de outra forma, poderia permanecer na superfície do oceano ou retornar à atmosfera. É um hábito caro: as estimativas sugerem que, ao longo de um ano, a energia coletiva gasta no trajeto apenas pelo zooplâncton equivale a cerca de um ano de consumo de energia nos Estados Unidos.

“É uma quantidade de energia inimaginável”, diz Bandara.

Migração diária pela luz da lua

Há um consenso entre os cientistas de que para muitas criaturas, incluindo zooplâncton como a dáfnia, a migração os ajuda a evitar serem comidos. Águas mais profundas e escuras fornecem refúgio dos olhos dos predadores durante o dia. As visitas à superfície, onde o alimento se encontra em maior abundância, são feitas com mais segurança ao abrigo da noite.

Os cientistas também concordam que mudar a intensidade da luz é a principal dica ambiental para migradores, diz Heather Bracken-Grissom, bióloga marinha da Florida International University. Quando a luz começa a diminuir, isso pode desencadear a subida à superfície.

Mas essa não é toda a história. Os cientistas há muito presumiam, sob o modelo de seguimento de luz, que as migrações diárias cessariam durante os invernos árticos, quando há meses sem luz do dia.

O que leva os animais aquáticos a fazer migrações verticais?

Pesquisas acústicas conduzidas durante uma expedição de 8 meses em 2010 detectaram migrações diárias ao redor do globo. Os ecogramas acima abrangem períodos de 24 horas e sugerem, por exemplo, que no Oceano Índico (canto superior direito) alguns migrantes passam o dia (centro) em águas bem profundas a 650-800 metros abaixo, enquanto outros residem a 450-500 metros.

Adaptado de TA Klevjer et al. / Relatórios Científicos 2016

Mas em 2008, os pesquisadores relataram que o zooplâncton era, de fato, participando de uma migração noturna nas águas árticas de Svalbard durante a longa noite polar. Pesquisas mais recentes estabeleceram que esse padrão é generalizado – e pode ser impulsionado pelo luar. Reportando em 2016, uma equipe de cientistas da Noruega e da Grã-Bretanha pesquisou as águas ao redor do Ártico nos meses antes e depois do solstício de inverno, quando o sol está sempre abaixo do horizonte. Usando técnicas de amostragem hidroacústica, a equipe descobriu que as minúsculas criaturas marinhas mudaram suas migrações, sincronizando-os com a luz da lua ao invés do sol. E, além do ciclo diário, havia um sinal mensal: Os animais se moviam regularmente para águas mais profundas durante a luz brilhante da lua cheia.

Os cientistas também estão aprendendo mais sobre a suprema sensibilidade do zooplâncton às mudanças na luz. Trabalhando no norte do Oceano Pacífico, uma equipe usou amostragem acústica semelhante a um sonar para detectar o movimento diário de criaturas, incluindo copépodes, ostracodes, salps e krill. O tempo registrado foi consistentemente nublado, cinza e garoa, mas o zooplâncton ainda poderia detectar variações na espessura da cobertura de nuvens e ajustar sua profundidade, a equipe relatou em PNAS em agosto. Uma diferença de brilho de apenas 10 a 20 por cento foi suficiente para provocar mini-migrações de 15 metros – uma caminhada nada pequena para os animais minúsculos.

A constante luz do dia de um verão polar também não parece parar zooplâncton de sua peregrinação noturna. Ao longo de vários anos, nas águas da costa oeste da Antártica, os pesquisadores usaram redes especializadas que coletaram amostras em profundidades específicas. Examinando o conteúdo, a equipe constatou que as criaturas mantiveram sua migração ao longo da luz constante do verão, embora para alguns os deslocamentos fossem mais curtos quando os dias eram mais longos.

O fato de os minúsculos animais marinhos conservarem seu ciclo diário mesmo sem o escuro sugere que algum outro sinal desencadeia sua migração, independentemente ou em combinação com a luz – talvez um relógio circadiano interno, diz a coautora do estudo Patricia Thibodeau, ecologista de plâncton da Universidade de Rhode Island. Por meio de estudos genéticos e experimentos de laboratório e de campo, os cientistas estabeleceram recentemente que tal um relógio guia os ciclos diários de alguns migradores, incluindo o copépode Calanus finmarchicus e o krill antártico Euphausia superba.

A pesquisa sugere que, uma vez que as apostas são tão altas – migre ou seja comido – a evolução favoreceu o desenvolvimento de um ciclo circadiano interno para a migração diária, como um backup para a dependência de pistas ambientais.

O que leva os animais aquáticos a fazer migrações verticais?

A migração vertical diária é generalizada entre o zooplâncton marinho e de água doce.

A. Zingone et al. / Conservação da Natureza 2019

Predadores podem influenciar a decisão de migração

Os altos riscos em torno da migração diária também parecem moldar a forma como as criaturas se comportam durante seu trajeto. A pesquisa descobriu que os migrantes da Ilha de Santa Catalina, na Califórnia, tendem a ficar juntos em grupos ou escolas coerentes enquanto viajam, o que pode reduzir o risco de serem comidos. Animais maiores e mais conspícuos, como peixes, migram mais tarde – cerca de 80 minutos após o pôr do sol – do que animais menores e menos visíveis, que começam sua migração até 20 minutos antes do pôr do sol.

A presença de predadores também levam alguns migradores a atrasar sua jornada. Quando os golfinhos-risso comedores de lulas, por exemplo, estavam na área, os pesquisadores observaram que as lulas esperavam em águas mais profundas, adiando sua jornada em cerca de 40 minutos.

E alguns indivíduos, em alguns dias, parecem pular totalmente o trajeto. Os pesquisadores suspeitam que nem sempre estão com fome o suficiente para sentir que a viagem vale o risco. Essa ideia, conhecida como “hipótese da fome / saciedade”, postula que os indivíduos de uma população são motivados por seus próprios níveis de fome.

Uma equipe incluindo o ecologista marinho da Nova Southeastern University, Tracey Sutton, colocou essa teoria à prova, aproveitando as pesquisas com redes de arrasto no Golfo do México após o derramamento de óleo da Deepwater Horizon. Ao longo de um período de sete anos, sistemas de rede automatizados coletaram espécimes de estações de amostragem em todo o golfo, em águas profundas e superficiais. Destes, 588 criaturas foram enviadas para laboratórios, para que a equipe pudesse “abrir seus estômagos e ver o que comem”, disse Sutton, que foi coautor de uma visão geral de teias alimentares do oceano profundo em 2017 Revisão Anual da Ciência Marinha.

Os cientistas descobriram que aqueles que não migraram ainda tinham comida em seus estômagos, sugerindo que eles optaram por não fazer a caminhada porque ainda estavam saciados da noite anterior. E os indivíduos migratórios eram mais propensos a ter estômagos mais vazios. Mas as exceções permaneceram – um peixe e duas espécies de crustáceos não seguiram esse padrão, sugerindo que os indivíduos dentro de uma população “Escolha” se deseja ou não migrar, os pesquisadores relataram em fevereiro em Fronteiras na ciência marinha. As espécies de peixes cujos padrões de migração não se alinham também tiveram migrações mais rasas e podem ter um metabolismo mais rápido do que outras espécies – variáveis ​​que podem interagir, Sutton diz, tornando difícil tirar quaisquer conclusões universais.

Fome, luz, genética e muito mais – os cientistas continuam investigando esses e outros fatores que afetam esse grande trajeto, incluindo salinidade, temperatura e exposição à luz ultravioleta. Estudar essas variáveis, junto com quais animais estão se movendo, quando e quem está comendo quem, é a chave para compreender o Ciclo do carbono da terra, diz Sutton, e como esse deslocamento massivo ajuda a sequestrá-lo ao longo do tempo.

A migração, diz ele, “é mais ou menos tudo, se você estiver realmente rastreando o carbono”.

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Revista Knowable é um esforço jornalístico independente da Annual Reviews.




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