Aquecimento encurta a mistura de inverno e a limpeza de nitrogênio no Lago Baldegg

O senso comum sugere que um lago mais quente deveria ser também um lago mais “ativo”. Temperaturas elevadas aceleram microrganismos capazes de decompor poluentes.

Seguindo essa lógica, um lago que aquece mais depressa deveria, em teoria, conseguir se limpar com maior rapidez. A ideia parece plausível - mas não se sustenta.

Ao acompanhar de perto um lago na Suíça, pesquisadores observaram que grande parte do trabalho essencial de depuração acontece nos meses frios, e não no verão. Com o aquecimento do clima, justamente a estação que mais contribui para a limpeza tende a ser enfraquecida.

Uma equipe de limpeza escondida

O poluente em questão é o nitrogênio, que chega arrastado da enxurrada de áreas agrícolas e de ruas urbanas. Em excesso, ele desequilibra ecossistemas aquáticos. Os lagos reagem a essa carga - e contam com a ajuda de microrganismos que vivem no lodo do fundo.

Esses micróbios separam o nitrogênio dissolvido e o convertem em gás nitrogênio inofensivo - o mesmo gás que compõe a maior parte do ar que respiramos. Ele forma bolhas, sobe e se perde na atmosfera. Esse processo é conhecido, na ciência, como desnitrificação.

E não se trata de um papel pequeno: cerca de um quinto do nitrogênio removido por águas continentais passa por esse único mecanismo.

O estudo foi liderado pelo cientista ambiental Cameron M. Callbeck, da Universidade de Basileia, em colaboração com o instituto suíço de pesquisa em água Eawag.

O processo de autolimpeza nos lagos

Como área de estudo, a equipe escolheu o Lago Baldegg, um lago rico em nutrientes com aproximadamente 5,2 km², no centro da Suíça. Como muitos lagos de clima frio, ele se mistura de cima a baixo apenas uma vez por ano, durante os meses gelados.

Na maior parte do ano, a água permanece estratificada: a camada superior fica mais quente, a inferior se mantém fria, e quase não há troca entre elas. Quando o inverno resfria a superfície, porém, o lago “vira” e as camadas se misturam.

Foi essa mistura de inverno que se revelou o motor da depuração. Durante os meses de turbulência e circulação, o lago removeu nitrogênio quase 50% mais rápido do que nos períodos parados do verão. O inverno carregou a maior parte do esforço.

“"A capacidade dos lagos de remover nitrogênio da água depende fortemente da estação do ano. E isso está sendo alterado pela mudança climática"”, afirmou Callbeck.

Estudos indicam que o aquecimento já vem empurrando esse ciclo anual para fora do seu ritmo tradicional.

Micróbios que trabalham em conjunto

O motivo do pico no inverno não era óbvio. Detectar o aumento foi relativamente simples; justificar por que ele ocorria foi bem mais difícil.

Ainda assim, o grupo identificou no sedimento um tipo provável de parceria que ajuda a sustentar a limpeza.

Tudo começa com a quitina, um material resistente presente nas carapaças de pequenos organismos do lago e também como uma espécie de revestimento em algas mortas. À medida que esses restos afundam, acumulam-se no leito, formando uma reserva de matéria orgânica rica em carbono.

Uma comunidade de bactérias parece consumir a quitina e quebrá-la em componentes menores. O que sobra desse processo, ao que tudo indica, alimenta um segundo grupo - os microrganismos responsáveis pela desnitrificação, que concluem a remoção do nitrogênio.

Segundo os autores, ninguém havia descrito antes um “trabalho em equipe” desse tipo.

Medindo o invisível

Observar a remoção de nitrogênio por microrganismos em escala de lago é um desafio. O gás produzido se dispersa rapidamente no ar, e sobra pouco para ser quantificado.

Para contornar isso, a equipe usou uma forma de nitrogênio marcada e rastreável, acompanhando seu caminho através do sedimento.

Ao medir quanto desse nitrogênio marcado se transformava em gás, eles conseguiram quantificar diretamente a depuração. Em seguida, construíram um modelo computacional do lago inteiro para verificar se as amostras pequenas refletiam o funcionamento em grande escala.

E refletiam: medições e modelo concordaram. E, repetidas vezes, os resultados apontaram o inverno como o período mais intenso do ano.

Lagos que perdem seu tempo de limpeza

Com o modelo operacional, os pesquisadores avaliaram o que poderia ocorrer em um futuro mais quente. Eles simularam um cenário de pior caso, com emissões altas por décadas, e observaram como as estações do lago se alongariam ou encolheriam.

Nesse cenário, a janela de mistura de inverno diminuiu em cerca de 27 dias - quase um mês do melhor período de limpeza do lago simplesmente desaparecendo.

A remoção de nitrogênio caiu aproximadamente 10%. O valor pode parecer modesto, mas o efeito se amplia quando aplicado em escala.

Em milhares de lagos que passam por essa circulação anual, um pequeno encurtamento da temporada de depuração altera o quanto de nitrogênio permanece no sistema em vez de seguir adiante, rio abaixo.

E não é uma tendência apenas teórica: pesquisas mostram que lagos no mundo todo já estão aquecendo e misturando menos, à medida que o clima continua a esquentar.

O problema segue rio abaixo

O nitrogênio que o lago não consegue remover não “some”. Ele continua viagem pelos rios em direção ao litoral, levando adiante uma carga que o lago deveria ajudar a reduzir.

No mar, esse excesso alimenta proliferações intensas de algas. Quando elas morrem e se decompõem, consomem o oxigênio dissolvido, formando áreas sufocadas conhecidas como zonas mortas, onde quase nada consegue sobreviver.

Essas regiões pobres em oxigênio já marcam trechos costeiros próximos às desembocaduras de grandes rios. Se um lago deixa passar mais nitrogênio, ele aumenta a pressão - conectando uma mudança silenciosa em um lago suíço a impactos em águas oceânicas distantes.

O que vem a seguir

Antes deste trabalho, já era conhecido que lagos retiram nitrogênio da água. O que faltava era demonstrar com clareza o quanto essa função fica concentrada em uma única estação.

Agora, há evidência direta de que a mistura de inverno responde pela maior parte da remoção - e que o aquecimento vai estreitar essa janela.

Isso muda o que pode ser monitorado. Gestores de recursos hídricos podem tratar a duração da mistura de inverno como um indicador a ser protegido, e modelos globais de nitrogênio podem incorporar uma sazonalidade que antes passava despercebida.

A próxima questão do grupo é saber se esses mesmos processos também liberam óxido nitroso, um gás de efeito estufa potente associado ao nitrogênio.

Se isso ocorrer, um lago mais quente poderia piorar o clima ao mesmo tempo em que o clima reduz a capacidade de limpeza do lago - um ciclo que vale a pena compreender.