De todos os mares do planeta, o Mar Negro tem um perfil muito particular. Rodeado de terra, poderia até ser confundido com um grande lago se não fosse pelo facto de estar directamente ligado ao Mar Mediterrâneo através do Estreito do Bósforo, uma pequena via navegável de um quilómetro de largura. Um mar rodeado por terra que determina as suas características especiais. “O principal abastecimento de água ao Mar Negro vem dos rios. Especialmente o Danúbio”, explica Arthur Capet, o primeiro autor da publicação sobre o declínio do oxigênio no Mar Negro e pesquisador do MAST, liderado por Marilaure Grégoire, diretor de pesquisas da FNRS. “Esta água doce, menos densa que a água do mar, coloniza as camadas superiores da coluna de água sem se misturar com as camadas inferiores”. Porque as camadas inferiores são muito mais salinas. A origem encontra-se a sudoeste do Mar Negro, no Bósforo. “Aqui, há uma troca com o Mar Mediterrâneo em duas camadas. A água doce na superfície flui para fora, e mais abaixo, a água salgada flui para dentro e afunda diretamente em direção aos níveis mais densos”. “

A estratificação permanente ligada à salinidade, a haloclina, priva as águas profundas de oxigênio. A cadeia alimentar marinha desenvolve-se portanto acima deste limite abaixo do qual as águas são desprovidas de oxigénio. “Mesmo assim, o influxo mediterrâneo fornece uma pequena quantidade de oxigénio às camadas intermediárias. Não só contém oxigénio, mas ao descer, entra na água superficial com ele. No entanto, este oxigénio é consumido muito rapidamente à medida que a matéria orgânica se decompõe.” O que acontece é que a matéria orgânica (plâncton, algas, etc.), produzida na superfície por fotossíntese, se decompõe ou é consumida e expelida por outras espécies da cadeia trófica. Em ambos os casos, isto acaba por se afundar. Como requer oxigênio para quebrar, as poucas reservas que existem nas camadas inferiores se esgotam.

“A área oxigenada e portanto habitável do Mar Negro é um espaço muito restrito. Este é o caso horizontalmente, porque a bacia está quase completamente fechada, e também verticalmente, devido a esta estratificação permanente. Em comparação com outros mares, este volume restrito está exposto a grandes influências externas. É, portanto, mais sensível e capaz de evoluir rapidamente”, explica Arthur Capet. É este tipo de evolução que o pesquisador foi capaz de observar. Ao compilar os dados coletados nos últimos 60 anos, ele observou que a camada superior rica em oxigênio do Mar Negro havia diminuído de 140 metros para 90 metros de profundidade. Números impressionantes que correspondem a uma diminuição superior a 40% do volume habitável.

Estrattificação permanente em relação à estratificação sazonal

O teor de sal favorece a estratificação vertical permanente no Mar Negro. Além desta estratificação permanente é uma estratificação sazonal, devido à temperatura da água. No inverno”, continua Arthur Capet, “temperaturas mais baixas acompanhadas de ventos mais fortes tornam a água superficial mais fria e rica em oxigênio”. No entanto, a água fria é mais densa do que a água quente. Portanto, esta água fria afunda e leva consigo o oxigênio que contém”. Isto cria um efeito de ventilação”. É este fenómeno periódico que abastece as camadas mais profundas com oxigénio. No caso do Mediterrâneo, as águas superficiais arrefecidas no Inverno afundam-se no fundo, abastecendo toda a bacia com oxigénio. No entanto, no Mar Negro, estas águas estão bloqueadas na haloclina permanente, apesar de serem mais frias do que as águas profundas. Em termos de densidade, o sal acaba por ganhar em relação à temperatura. As águas frias terminam a sua viagem aqui, e retêm o seu oxigénio. No verão, as águas de superfície aquecem e não afundam mais, criando assim uma nova estratificação da coluna de água, a termoclina.

Diagnóstico severa para verificar a presença de oxigênio

Para diagnosticar esta contração da camada superior rica em oxigênio, Arthur Capet teve que levar em conta duas fontes de variabilidades que tiveram que ser distinguidas para evitar conclusões tendenciosas. Por um lado, a variabilidade temporal, proporcionando uma visão da evolução no tempo da presença de oxigénio no mar, e por outro lado, a variabilidade espacial. “A penetração do oxigénio não é consistente em todas as áreas. Especialmente perto das linhas costeiras, onde a interacção entre a corrente e o fundo do mar induz um aumento da mistura vertical, ou perto do Estreito de Bósforo. Foi necessário ter em conta todos os locais onde as medições foram efectuadas para obter uma imagem clara desta evolução no tempo. E depois houve outra dificuldade: as correntes dominantes no Mar Negro criam forças que elevam a estrutura vertical no meio da bacia e a baixam na periferia. Isto significa que, à mesma profundidade, a água será menos densa perto da costa do que no meio da bacia”. Em outras palavras, em vez de formar um limite horizontal, a haloclina se assemelha a uma cúpula. Para superar essa dificuldade adicional, o pesquisador quantificou a concentração de oxigênio expressando a profundidade em metros, por um lado, e em termos de densidade, por outro. O que permitiu então encontrar uma média consistente para toda a bacia e estabelecer um perfil vertical global preciso para a coluna de água.

Os motores por detrás deste declínio espantoso

Bases de dados históricos globais continham informações, recolhidas durante várias campanhas, sobre a distribuição de oxigénio no Mar Negro. Ao compilar estes números e os recolhidos pelas bóias ARGO, que se deslocam livremente e enviam informações via satélite sobre a evolução da temperatura, salinidade e oxigénio, foi possível comparar mais de 4000 perfis, recolhidos entre 1955 e 2015. Ao propor uma média de todos estes diagnósticos e ao inventariar a quantidade de oxigénio no Mar Negro, a observação final foi muito precisa e inequívoca. A penetração do oxigénio diminuiu ao longo da segunda metade do século XX, passando de 140 metros em 1955 para apenas 90 metros em 2015.

Existiram duas causas sucessivas por detrás desta queda gradual. Uma maior abundância de nutrientes inicialmente, depois o aquecimento global. Até os anos 90, a intensidade da ventilação ligada à dinâmica das águas frias não diminuiu. Até aumentou em certos anos, durante invernos mais rigorosos. Portanto, deveria ter havido uma maior quantidade de oxigénio dissolvido. No entanto, sua concentração continuou a cair em toda a coluna de água. Foi necessário procurar a causa em outro lugar que não na reação física ligada ao clima. “Na realidade, Arthur Capet contextualiza, “esta escassez pode ser explicada pela extensa eutrofização da bacia durante este período”. Ela corresponde a um grande boom econômico na URSS, quando se desenvolveram enormes fazendas e uma pecuária extensiva. Além disso, este boom não foi acompanhado de considerações ambientais”. Fertilizantes e resíduos orgânicos ligados à criação encontraram o seu caminho para os rios e acabaram no Mar Negro. Eles tinham um teor muito alto de nitrato e fosfato, o que encorajava a produção primária. “Assim como os fertilizantes encorajam as plantas a crescer, eles também influenciam a produção de algas. Estas algas consomem oxigénio quando se decompõem ou são consumidas. Uma biomassa maior leva, portanto, a um maior consumo de oxigénio”. Em 1990, este influxo de nutrientes caiu significativamente. Mais uma vez, parece que esteve associado a um contexto geopolítico e económico, uma vez que coincidiu com a queda do império soviético e as dificuldades económicas encontradas na região. É também o momento em que as primeiras medidas ambientais em larga escala foram aplicadas.

E ainda assim, o nível de oxigénio não voltou a aumentar. Pelo contrário, permaneceu o mesmo durante vários anos, quando os Invernos foram particularmente frios, antes de diminuir novamente. Desta vez, o aquecimento global foi o culpado, ao influenciar a ventilação. Se os invernos são mais quentes, gera-se um volume menor de água densa, o que reduz o teor de oxigénio quando estas águas descem até à haloclina. “O fenômeno pode muito bem piorar. Antes, esta formação de água fria acontecia todos os anos. E ainda assim, os números recolhidos nos últimos dez anos testemunham uma formação cada vez mais intermitente de água fria. Estamos actualmente a analisar os nossos resultados, mas parece que esta ventilação, uma vez anual, agora só ocorre a cada dois ou três anos. Ainda não conseguimos determinar as consequências deste fenómeno, mas de qualquer forma, estamos a assistir a um sistema em mudança”

Além de uma mistura menos extensa e ocasional, este aquecimento mascara outro efeito que conduz à desoxigenação. Uma das propriedades químicas da água fria significa que ela se torna saturada menos rapidamente do que a água quente. Quanto mais fria a água, mais ela pode conter gás dissolvido, que obviamente inclui oxigênio. À medida que aquece, a água superficial é cada vez mais incapaz de acumular oxigénio. Posteriormente, não só o oxigénio deixa de colonizar o Mar Negro em profundidade, como também a sua concentração diminui em toda a coluna de água. A desoxigenação causada pelo aumento da temperatura da água é um problema global que diz respeito a todos os oceanos. Hoje, o problema é levado muito a sério pela comunidade científica.

Implicações a serem quantificadas

O estudo visa acima de tudo quantificar os processos físicos ligados à coluna de água através da recolha e análise dos dados. A dinâmica parece ser devidamente compreendida agora, tanto em termos de espaço como de tempo. O grande desconhecido permanece a influência que estas variações terão sobre o ecossistema. Os modelos que permitem o estudo dos diferentes cenários no Mar Negro devem agora ser integrados com estes novos dados de haloclina, termoclina e oxiclina, para que o seu impacto real possa ser previsto com maior precisão. Contudo, várias vias já podem ser exploradas. “O Mar Negro enfrenta claramente uma compressão significativa da sua área habitável. Todo o ecossistema é formado nesta camada, desde o fitoplâncton aos predadores, que evoluem nas águas mais profundas. Toda a cadeia trófica está organizada na coluna de água de acordo com a presença de luz ou nutrientes. Anteriormente organizada a uma profundidade de 140 metros, as interacções entre estes grupos tróficos devem agora encontrar um novo equilíbrio a uma profundidade de 90 metros. Haverá um efeito ecológico e económico. A pesca, que é uma das principais actividades da região, terá provavelmente de se adaptar a esta reorganização”, segundo a FAO, a captura ascendeu a 376.000 toneladas em 2013. Apenas duas vezes menos do que para todo o Mediterrâneo.

Uma pessoa de fora tóxica

Um processo final merece ser monitorado. Como mencionado anteriormente, a biomassa consome oxigénio à medida que se decompõe. Quando não há mais oxigênio, esta biomassa continua a decair, levando ao consumo de sulfatos pelas bactérias e à produção de sulfeto de hidrogênio (H2S), um gás altamente tóxico. A estratificação permanente do Mar Negro funciona como uma tampa sobre as águas profundas, nas quais este sulfureto de hidrogénio se acumulou e atinge agora concentrações sem precedentes. Atualmente nada prova que o aumento da profundidade de penetração do oxigênio corresponda diretamente a um aumento da profundidade de início do sulfeto de hidrogênio. “A profundidade em que o H2S aparece não corresponde exatamente à profundidade em que o oxigênio desaparece. Há toda uma série de processos intermediários em uma zona mediana que é subóxica e desprovida de sulfeto de hidrogênio. Concentrámo-nos no oxigénio e o nosso estudo revelou um aumento no limite superior desta zona, mas não no limite inferior. Podemos assumir que a estratificação do Mar Negro permanecerá estável em geral. Mas é possível que se o H2S subisse, condições climáticas ou geológicas instáveis causariam a perfuração do sulfeto de hidrogênio através da camada oxigenada. Isto poderia ter grandes repercussões na vida aquática. A fim de determinar a situação e resolver a dinâmica do H2S, devemos agora modelar estes processos, quantificar e inventariar a sua concentração”