Observando o Recife Sob uma Nova Luz

Mergulho noturno fluorescente


Diferentes espécies de vida marinha apresentam a fluorescência diferentemente. Esta moreia é revelada pela emissão predominantemente verde.

Os mergulhadores, que são inquisitivos por natureza, estão sempre procurando novas maneiras de vivenciar as maravilhas do mudo subaquático. Uma técnica de mergulho cada vez mais popular, chamada de mergulho noturno fluorescente (fluo), oferece aos mergulhadores a capacidade de observar criaturas marinhas em cores intensas, brilhantes e invisíveis ao olho nu.

O mergulho fluo se baseia na propriedade que alguns animais marinhos têm de emitir comprimentos de ondas de luz visível mais longas quando iluminadas com luz azul de comprimento de onda mais curto. O termo "emissão" é muito importante para entender a física da fluorescência. A emissão de luz é diferente da reflexão da luz que ocorre quando, por exemplo, você leva sua lanterna de luz branca em um mergulho noturno. No mergulho noturno tradicional, a luz branca é refletida nos organismos recifais e volta para os seus olhos. A luz emitida, entretanto, é uma luz que os organismos criam e emitem de volta para você. O processo é semelhante à bioluminescência no sentido em que os organismos criam sua própria luz; entretanto, a luz bioluminescente, que é gerada por uma reação química, não requer nenhuma luz de estimulo.

Para ver a biofluorescência, os mergulhadores fluo se equipam com lanternas de luz azul e filtros para suas máscaras (e para suas câmeras, se eles estiverem fotografando). A função do filtro é bloquear a luz azul que é refletida de volta para o observador a partir dos organismos nos quais a luz está brilhando. Tudo o que seria visto sem o filtro seria uma intensa luz azul, mas o filtro é desenvolvido para bloquear toda ou a maior parte dos comprimentos de onda na parte azul do espectro. A intensidade da luz emitida pelos organismos é muito suave – tão suave, na verdade, que é completamente ofuscada pela luz azul; mas se você bloquear o azul, tudo o que você verá são as cores de emissão.


Uma anêmona emite luz fluorescente, diferentemente das esponjas e corais ao redor.

O comprimento de onda da luz usada na maioria das lanternas fluo é uma banda estreita de azul, algo entre 440-480 nanômetros (dependendo do fabricante). O mergulho fluo é diferente do mergulho ultraviolenta (luz negra) porque a luz UV fica na faixa abaixo dos 400 nm. Algumas empresas produzem lanternas UV para o uso subaquático, pois a luz de estímulo UV invisível oferece a vantagem de não exigir nenhum filtro, mas os pesquisadores também descobriram que a luz azul é mais eficiente para estimular a proteína verde fluorescente (GFP, na sigla em inglês) e suas mutações, que emitem cores diferentes do verde.

A luz azul é tão eficiente porque (como sabemos de nosso curso básico de mergulho) é a única luz disponível em profundidades superiores a 10 metros, o que significa que essa é a luz na qual os organismos como os corais evoluíram ao longo das eras. A maior parte da luz UV do sol é refletida na superfície da água, e a luz que penetra alcança apenas alguns centímetros, tornando a luz UV uma fonte de luz ineficiente para o mergulho fluo.

Nem todos os organismos marinhos exibem o efeito fluo, mas para aqueles que o fazem a demonstração visual pode ser dramática. Alguns exemplos de espécies fluorescentes são anêmonas, uma variedade de animais com conchas, alguns tipos de peixes, pólipos de corais e tanto corais moles quanto duros. Os termos corais "duros" e "moles" podem ser um pouco enganosos. Por exemplo, o coral cérebro é frequentemente confundido com um coral duro, mas ele é considerado como pertencente à família de corais de pólipo longo (LPS) dos corais moles. A família de corais de pólipo curto (SPS) é também erroneamente identificada como coral duro embora seja na verdade mole. Essas identificações errôneas ocorrem porque, em ambos os casos, o coral vivo é constituído de minúsculas criaturas moles que vivem e morrem construindo grandes estruturas pétreas durante décadas. Interessantemente, essas duas espécies são os corais que emitem os maiores efeitos fluo. Exemplos de corais moles que raramente fluorescem pertencem geralmente à ordem Alcyonacea; é importante notar, entretanto, que em todos os grupos existem exceções à regra — assim como com as pessoas.


Sem o equipamento de mergulho fluo seria impossível observar as cores desse blenny.
O ponto principal é que há uma grande variedade de tipos de corais que fluorescem, e ainda não determinamos todas as regras desse fenômeno. Esse é um dos atrativos do mergulho fluo: você pode fazer suas próprias descobertas como um cidadão cientista.

Muitas pessoas pensam que o mergulho fluo é feito apenas para observar cores espetaculares ou para fotografia subaquática. Ele certamente atende a essas expectativas e pode na verdade ser uma experiência capaz de mudar uma vida, mas é muito mais do que isso. O mergulho fluo se tornou uma ferramenta indispensável para os esforços de pesquisa sobre a saúde dos corais e para análises de censo de propagação de corais. Se você encontra um pólipo ou larva de coral à deriva com luz branca, você irá ver pouca coisa ou nada; com o equipamento apropriado para um mergulho fluo, entretanto, os organismos quase microscópicos irão brilhar na areia como faíscas na neve em uma noite iluminada pela lua. Isso não apenas é incrível de se testemunhar, como também fornece dados científicos valiosos.

Os recifes de corais são considerados como as florestas tropicais dos oceanos. Em águas normais, os corais desenvolvem uma simbiose com algas unicelulares chamadas de zooxantelas, que fornecem comida e energia para o coral através da fotossíntese. Quando a temperatura da água sobe, as zooxantelas são expelidas, o que deixa os corais sem os nutrientes vitais que eles precisam para sobreviver e causa o "branqueamento" do coral. O branqueamento de corais que se segue à elevação da temperatura da água torna o coral vulnerável a outros estresses que podem em última instância destruir todo o recife. Além do branqueamento de corais, a acidificação dos oceanos reage com os esqueletos de carbonato de cálcio dos corais, fazendo com que eles se quebrem e se dissolvam. Esses efeitos podem ser vistos sob condições de luz branca, mas eles são ainda mais dramáticos quando tecnologias fluorescentes são utilizadas.


Não se sabe porque os peixes-escorpião e outros evoluíram para fluorescer.

Um número crescente de institutos marinhos e universidades estão usando equipamento fluo para avaliar os efeitos da elevação da temperatura e da acidificação dos oceanos nos corais, além de estudos mais gerais sobre os corais. O mergulho fluo levou à descoberta de espécies anteriormente desconhecidas que eram pequenas demais para serem vistas com luz branca, mas brilham como faróis no escuro quando iluminadas com luz azul.

Não é bem compreendido porque alguns corais e outras criaturas marinhas evoluíram para fluorescer, mas o que é sabido é que alguns organismos marinhos — incluindo corais, urocordados, cirripédios, esponjas, anêmonas, águas vivas, alguns moluscos bivalves, nudibrânquios, cefalópodos, camarões, caranguejos, vermes e peixes — produzem GFP e mutações das GFP que reagem ao serem iluminadas com uma luz azul. A grande variedade de espécies que apresentam esse efeito sugere que a fluorescência não seja um simples subproduto acidental de alguma outra função evolucionária, mas provavelmente serve a algum propósito ainda desconhecido.

Existem várias teorias sobre a razão dessas espécies terem evoluído para fluorescer. Uma ideia é que a fluorescência serve como uma forma de bloqueador solar que pode proteger os corais e outras espécies em águas rasas da energia UV; outras teorias postulam que a fluorescência seja uma forma de comunicação intraespecífica. A biologia evolucionária da fluorescência é uma área de estudo que prospera em muitos institutos marinhos e universidades.


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Entretanto, o mergulho fluo não é apenas para cientistas, se você quiser experimentar o mergulho fluo, a PADI (Professional Association of Diving Instructors) possui uma especialidade distinta de Mergulhador Noturno de Fluorescência que eu escrevi, que vários instrutores certificados ao redor do mundo ensinam. O curso abrange a ciência do mergulho fluo em muito mais detalhes e se concentra especificamente nas implicações de segurança particulares do mergulho fluo.

Se você decidir fazer um mergulho fluo, lembre-se de que não resta quase nenhuma luz quando você coloca seu filtro de azul; a luz de emissão que você vê é suave e não é capaz de iluminar todo o recife, e o filtro elimina sua única outra fonte de luz. Portanto, você deve praticar um controle de flutuabilidade excelente e estar sempre atento ao ambiente. Se uma cabeça de coral não fluoresce, você pode se chocar contra ela, portanto você deve sempre chegar e sair de um local usando sua lanterna reserva de luz branca e tê-la à mão ao entrar em uma área com pouca atividade fluo. Alternativamente você sempre pode remover seu filtro da máscara e ver bem — em azul.
A Física da Fluorescência


A representação esquemática do efeito de fluorescência demonstra o mecanismo que ocorre quando a luz azul atinge a proteína GFP, que absorve a energia da luz azul. A absorção da energia da luz faz com que os elétrons dos átomos da proteína façam um salto quântico de um estado fundamental para um estado mais excitado. O elétron em seguida "cai" instantaneamente de volta para o seu estado fundamental. Quando a queda ocorre, o elétron libera, ou emite, um photon de luz, mas com uma energia mais baixa ou um comprimento de onda maior.

Em resumo, quando você ilumina a proteína com uma luz azul, ela emite de volta outras cores do espetro, incluindo verde, amarelo, laranja e vermelho. A cor emitida é determinada por quantos saltos o elétron faz.
Explore Mais
Leia sobre os estudos de bioluminescência e fluorescência do Explorador Emergente da National Geographic David Gruber, e assista ao seu vídeo sobre a vida marinha brilhante.

© Alert Diver — 4º Trimestre 2014

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