Picos recorrentes de fósforo marinho durante importantes extinções em massa e mudanças climáticas do Paleozóico

Mares antigos e o mistério dos oceanos moribundos

Muito antes dos dinossauros, os oceanos da Terra sofreram enormes morticínios que eliminaram a maior parte das espécies marinhas. Cientistas há muito suspeitam que surtos repentinos do nutriente fósforo ajudaram a impulsionar essas crises, mas faltava uma maneira direta de testar o que realmente ocorreu na água do mar. Este estudo desenvolve e aplica uma “cápsula do tempo” química em rochas antigas, revelando picos de fósforo breves porém intensos que coincidem com duas das primeiras extinções em massa e com oscilações rápidas do clima.

Pistas ocultas em lamas e pedras do oceano antigo

Os pesquisadores se concentraram em duas extinções em massa do início do Paleozóico: o evento do Ordoviciano Superior, há cerca de 445 milhões de anos, e o evento do Devoniano Superior, há cerca de 372 milhões de anos. Cada um eliminou cerca de 80% da vida marinha e esteve ligado a forte resfriamento global e mudanças no oxigênio oceânico. Para investigar a história dos nutrientes, a equipe mediu pequenas quantidades de fósforo aprisionadas em minerais carbonatados, um sinal chamado fosfato associado a carbonato, ou CAP. Como o fósforo da água do mar é incorporado ao carbonato em crescimento na proporção de sua concentração, o CAP funciona como um instantâneo químico dos níveis de nutrientes na época em que cada camada rochosa se formou.

Surto de nutrientes breves que alcançaram todo o globo

A equipe amostrou sete seções rochosas espalhadas por antigos continentes, incluindo locais no Canadá, Estônia, Sul da China, Oeste da Austrália e Nevada. Apesar das diferenças no tipo de rocha e nas condições locais, os registros de CAP mostraram o mesmo padrão: níveis de fósforo de fundo modestos interrompidos por picos acentuados e de curta duração. Durante o evento do Ordoviciano Superior, um pico claro de fósforo apareceu justamente quando o segundo e mais severo pulso de extinção se iniciava. No evento do Devoniano Superior, dois picos de fósforo enquadraram o intervalo da mortalidade principal. A consistência desses picos em locais distantes sugere que eles refletem mudanças no oceano global em vez de idiossincrasias locais de sedimento ou alterações posteriores.

Ligando nutrientes, perda de oxigênio e resfriamento global

Para entender o significado desses surtos de fósforo para os sistemas da Terra, os cientistas os inseriram em um modelo computacional que simula como nutrientes, carbono, oxigênio e clima interagem ao longo de milhões de anos. No modelo, o fósforo extra que entra no oceano alimenta um forte crescimento de algas. Quando essa matéria orgânica afunda e se decompõe, ela consome oxigênio, expandindo zonas de baixo oxigênio no leito marinho. Ao mesmo tempo, mais matéria orgânica fica enterrada nos sedimentos, o que prende carbono e reduz gradualmente o dióxido de carbono na atmosfera. O resultado é uma anoxia oceânica mais generalizada e um resfriamento global de algumas poucas dezenas de graus décimos (ordem de poucos graus), compatível com evidências independentes de isótopos de urânio e oxigênio e com folhelhos negros ricos em orgânicos no registro rochoso.

Diferentes golpes de morte em oceanos antigos distintos

O timing dos pulsos de fósforo fornece um quadro mais sutil de como essas crises se desenrolaram. No Ordoviciano Superior, o primeiro pulso de extinção ocorreu enquanto os níveis de fósforo ainda eram baixos, apontando para o resfriamento glacial e a queda do nível do mar como os principais fatores iniciais. O grande pico de fósforo veio depois e coincide com sinais de maior perda de oxigênio e com o segundo pulso de extinção, quando tanto organismos bentônicos quanto de águas abertas foram duramente afetados. No Devoniano Superior, por outro lado, o aumento de fósforo e a expansão de zonas de baixo oxigênio já estavam em curso durante a primeira crise dos recifes e atingiram o pico pouco antes da extinção principal dos construtores de recifes, animais com concha e peixes livres nadadores. Um segundo surto de fósforo seguiu-se, aparentemente prolongando as condições adversas e retardando a recuperação dos ecossistemas mesmo sem um novo pico de extinção.

Por que essa história antiga importa hoje

No conjunto, o estudo oferece a primeira evidência global e quantitativa de que surtos breves de fósforo empurraram repetidamente oceanos antigos na direção da perda de oxigênio, do resfriamento climático e do colapso ecológico. Os resultados mostram que os nutrientes foram amplificadores poderosos, e não simples interruptores liga/desliga, agindo às vezes em conjunto com resfriamento e variação do nível do mar, e outras vezes definindo o ritmo da recuperação. Ao esclarecer quão sensível a vida marinha pode ser a choques de nutrientes relativamente curtos, esses episódios antigos fornecem um paralelo cauteloso para as zonas mortas costeiras modernas e para a carga de nutrientes impulsionada por atividades humanas nos oceanos atuais.

Citação: Dodd, M.S., Li, C., Zhang, Z. et al. Recurring marine phosphorus spikes during major palaeozoic mass extinctions and climate change. Nat Commun 17, 4481 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70701-y

Palavras-chave: ciclo do fósforo, anoxia oceânica, extinção em massa, paleoceanografia, resfriamento global