Se é apaixonado por biologia marinha ou simplesmente interessado na vida do oceano, certamente já se deparou com o conceito de «proporção de Redfield». Esta é uma daquelas regras fundamentais que são ensinadas aos estudantes como uma verdade incontestável. Ela descreve uma relação surpreendentemente constante entre os principais elementos dos organismos marinhos e a própria água do mar.
Em termos simples, a regra diz que os átomos de carbono, azoto e fósforo na biomassa oceânica e nos nutrientes dissolvidos estão na proporção de aproximadamente 106:16:1. Durante muito tempo, isso foi considerado a chave universal para compreender a produtividade do oceano, explicando como o crescimento das algas é limitado pela disponibilidade de nutrientes.
No entanto, há várias décadas que as discussões não cessam no mundo científico. Novas pesquisas mostram que, em diferentes partes do oceano, essa relação pode variar significativamente. Os cientistas descobriram que os ecossistemas marinhos são muito mais diversificados e complexos do que a fórmula simples de Redfield supunha.
Então, isso realmente funciona? Sim e não. O seu valor está na criação de um ponto de partida conveniente, um modelo comum. Mas hoje em dia não se pode mais aceitá-lo cegamente como uma lei imutável da natureza. As discussões versam justamente sobre até que ponto essa relação é universal e quais processos — biológicos, químicos ou físicos — realmente a determinam.
Neste artigo, tentaremos entender de onde veio essa regra, por que ela ainda é útil e por que ela é tão controversa na comunidade científica. Esta é uma história sobre como uma explicação simples e elegante se depara com a realidade caótica e diversificada do oceano.
História da questão: o que é a proporção de Redfield e o que Libich tem a ver com isso
Em 1934, o oceanógrafo Alfred Redfield descreveu as proporções atómicas dos elementos:
- carbono, azoto e fósforo no plancton marinho – C:N:P = 106:16:1;
- nitrogénio e fósforo na água do mar – N:P= 20:1 (primeira versão), N:P= 16:1 (versão corrigida).
Ao mesmo tempo, Redfield observou que o desequilíbrio das proporções dos elementos na água afeta o crescimento e a composição das algas. O aumento do teor de fósforo é favorável às algas azuis, enquanto o de azoto é favorável às algas verdes. Os dados foram recolhidos nas águas dos oceanos Atlântico, Índico e Pacífico e no mar de Barents. Assim, não há como contestar a representatividade da amostra, e a correspondência encontrada não é mera coincidência ou erro estatístico.
A alteração das proporções dos elementos na água afeta o crescimento e a composição das algas
Ótimo, dirão os céticos, Redfield é um grande homem e fez uma importante descoberta científica, mas de que isso nos adianta? Aqui é hora de lembrar do fator limitante de Liebig.
Nota! Em 1840, Justus von Liebig descreveu um dos princípios fundamentais do desenvolvimento dos ecossistemas: o fator mais significativo para o organismo é aquele que se desvia mais da norma.
A lei de Liebig em palavras simples
Suponhamos que temos apenas dois elementos: comida e água. Então, existem duas opções desfavoráveis:
- há água, não há comida – o organismo morre de fome, e saciar a sede não ajuda em nada neste caso;
- há comida, não há água – morre de sede, porque a comida não pode substituir a água.
V. Trautschold. Laboratório de Liebig em Gießen, 1840
No primeiro caso, o fator limitante é a água, que é insuficiente; no segundo, é a falta de comida, e ela é o elemento bloqueador. O princípio se aplica a qualquer número de fatores.
Os principais alimentos são:
Existem cerca de 61 espécies de peixes do género Claridae. No entanto, os mais comuns são:
— Alexander Tkachuk, biólogo marinho, especialista em aquarismo e terrarismo
A relação de Redfield é a ideia de que, no oceano, o carbono, o azoto e o fósforo nos organismos vivos estão quase sempre em uma proporção estrita de 106:16:1. Durante muito tempo, isso foi considerado uma lei da natureza, mas agora os cientistas discutem: em algumas partes do oceano, as proporções são realmente próximas às de Redfield, enquanto em outras são muito diferentes. Portanto, a regra não funciona em todos os lugares e não pode ser aplicada cegamente. As discussões não acontecem porque alguém está errado, mas porque a natureza é mais complexa do que parece: diferentes organismos, condições e ecossistemas produzem resultados diferentes. Em vez de um dogma, os cientistas agora veem nisso mais um guia que ajuda a pensar, mas nem sempre prevê.
Como isso funciona na prática
Existe uma fórmula para calcular a proporção atómica em massa dos fertilizantes. A proporção ideal é aquela que se aproxima dos dados de Redfield, cujos valores estão destacados a branco. As proporções a azul e verde são as que provocam o crescimento das algas correspondentes.
Alguns fabricantes de UDO utilizam e recomendam a proporção de Redfield, outros criticam-na, outros ainda não se pronunciam sobre o assunto.
Os dois principais argumentos dos críticos e as respostas a eles
Argumento 1. O cientista descobriu essa proporção na água do mar, e ela se refere ao fitoplâncton. A aplicação em um aquário comum de água doce parece forçada.
Não importa como parece, o importante é como funciona. A proporção ideal de nitrogénio e fósforo para as plantas situa-se na faixa de 10:1 a 20:1. Isso foi comprovado por muitas gerações de aquaristas.
O que Redfield tem a ver com isso? Talvez os aquaristas tenham tentado usar a sua proporção como experiência, o resultado tenha sido bom e tenha se espalhado. Talvez, com a ajuda dessa proporção, tenham inicialmente tentado se livrar das algas – procurando uma maneira que não prejudicasse as plantas.
Atenção! Também é possível que os aquaristas se orientassem por proporções semelhantes muito antes de Redfield escrever o seu trabalho científico, e que o seu nome tenha sido usado para fins comerciais pelos fabricantes de fertilizantes. Como foi realmente, dificilmente alguém sabe.
Argumento 2. Na prática, é impossível manter rigorosamente a proporção, porque as plantas obtêm nitrogénio e fósforo não apenas dos fertilizantes.
Esta é uma observação pertinente. De facto, não basta apenas adicionar os elementos na proporção indicada, é também necessário monitorizar a composição da água do aquário. As plantas também obtêm azoto e fósforo do solo, da água e da ração para peixes.
É necessário monitorizar a composição da água do aquário
Consequentemente, é necessário analisar a água periodicamente, estar atento a quaisquer alterações no ecossistema e, se necessário, alterar a duração do dia e os esquemas de aplicação do fertilizante. No entanto, ninguém afirmou que seguir as proporções de Redfield é tudo o que é necessário para manter um aquário.
O papel dos fertilizantes na vida das plantas de aquário
Respostas às perguntas mais frequentes
Com as proporções mais ou menos claras, qual é a quantidade necessária de fertilizante?
Depende da quantidade de plantas. Quanto mais plantas por centímetro cúbico, mais fertilizante é necessário.
Sigo Redfield, mas mesmo assim apareceram algas verde-azuladas, o que fazer?
Adicionar menos fertilizante, mantendo a proporção, e/ou reduzir o dia de luz para 6-8 horas.
Com que frequência é necessário adicionar fertilizantes para manter a proporção?
Tudo é individual, depende do aquário. Pode-se adicionar um pouco todos os dias ou uma vez a cada três dias e verificar se não há falta ou excesso de elementos.
Por qual elemento calcular: nitrogénio ou fósforo?
Pelo fósforo. Se não houver fósforo suficiente, é necessário adicionar e, junto com ele, 10-12 vezes a quantidade de azoto. Caso contrário, com a saturação de fósforo, o azoto se tornará o elemento bloqueador.
Se as plantas recebem nitrogénio e fósforo dos peixes, da água e do solo, talvez os fertilizantes não sejam necessários?
Sim, isso é possível. Portanto, num aquário novo, não se deve apressar-se em adicionar fertilizantes, mas primeiro observar como o ecossistema se desenvolve. Se houver muitos peixes e poucas plantas, os fertilizantes não serão necessários tão cedo.
Então, o que temos no final? A relação de Redfield não é uma lei da natureza, mas sim uma observação interessante que, em média, costuma ser verdadeira para o oceano aberto. Ela mostra uma constância surpreendente na relação entre carbono, nitrogénio e fósforo no plancton e na água. É como se os organismos marinhos seguissem uma receita universal de vida.
Funciona sempre? Não, e essa é a principal razão das controvérsias. Em águas costeiras, lagos ou áreas ricas em ferro do oceano, essa relação é facilmente violada. Os cientistas não discutem se essa regra existe, mas sim o quão fundamental ela é. Alguns veem nela um princípio profundo, outros — apenas uma coincidência estatística que funciona bem apenas em condições ideais.
Portanto, hoje em dia, a relação de Redfield deve ser considerada como uma referência útil, e não como uma verdade absoluta. Ela ajuda a construir modelos e a compreender os princípios gerais do ciclo das substâncias. Mas, ao mesmo tempo, é sempre importante lembrar que o mundo real, especialmente nas costas, é muito mais complexo e diversificado do que qualquer fórmula bonita. O seu valor reside precisamente no facto de, sendo simples, continuar a estimular novas pesquisas e discussões na ciência oceânica.
