Lago Baldegg: mistura de inverno impulsiona a desnitrificação e a remoção de nitrogênio

O senso comum sugere que um lago mais quente deveria ser mais “ativo”. Em temperaturas mais elevadas, os microrganismos aceleram o metabolismo e tendem a decompor poluentes com mais rapidez.

Seguindo essa lógica, um lago que aquece mais depressa também deveria se “autolimpar” mais depressa. Parece uma suposição razoável - mas ela não se confirma.

Ao acompanhar de perto um lago na Suíça, pesquisadores descobriram que a maior parte do trabalho essencial de limpeza acontece nos meses frios, e não no verão. E, ao que tudo indica, o aquecimento vai enfraquecer justamente a estação que mais contribui para essa remoção.

Uma equipe de limpeza escondida

O poluente em questão é o nitrogênio, levado para o lago pelo escoamento de áreas agrícolas e por águas que correm de ruas e zonas urbanas. Em excesso, ele desestabiliza ecossistemas aquáticos. Os lagos conseguem reagir - em grande parte graças a microrganismos que vivem no lodo do fundo.

Esses micróbios “desmontam” o nitrogênio dissolvido e o transformam em gás nitrogênio inofensivo - o mesmo gás que compõe a maior parte do ar que respiramos. Esse gás sobe em bolhas e se perde na atmosfera. Os cientistas chamam esse processo de desnitrificação.

E não é um detalhe: aproximadamente um quinto do nitrogênio removido por águas interiores passa por esse caminho.

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

O processo de autolimpeza nos lagos

Como local de estudo, a equipe escolheu o Lago Baldegg, um corpo d’água rico em nutrientes com cerca de 5,2 km² (aproximadamente duas milhas quadradas), na região central da Suíça. Como muitos lagos de clima frio, ele se mistura completamente - da superfície ao fundo - apenas uma vez por ano, durante os meses gelados.

No restante do ano, o lago fica estratificado: água mais quente por cima, água mais fria embaixo, com pouca troca entre as camadas. Quando o inverno resfria a superfície, esse “tampo” térmico enfraquece e o lago inteiro vira e se mistura.

Foi justamente essa mistura de inverno que se mostrou o motor da limpeza. Nos meses de agitação, o lago removeu nitrogênio quase 50% mais rápido do que nos dias estáveis do verão. Em outras palavras, o inverno foi responsável pela maior parte do esforço.

“A capacidade dos lagos de remover nitrogênio da água depende muito da estação do ano. E isso está sendo alterado pelas mudanças climáticas”, disse Callbeck.

Evidências anteriores já indicavam que o aquecimento está empurrando o ritmo anual desses eventos para fora do seu calendário histórico.

Micróbios que trabalham em conjunto

O que causava esse pico no inverno não estava totalmente explicado. Medir o aumento era relativamente simples; entender o motivo, bem menos.

Ainda assim, o grupo identificou uma parceria provável no sedimento que ajuda a sustentar a remoção.

Tudo começa com a quitina, um material resistente presente nas carapaças de pequenos organismos do lago e também na cobertura de algas mortas. À medida que esses restos afundam, vão se acumulando no leito, formando uma reserva de material rico em carbono.

Ao que parece, um conjunto de bactérias se alimenta dessa quitina e a degrada. Os subprodutos desse processo, por sua vez, parecem alimentar um segundo grupo - os microrganismos que realizam a desnitrificação e concluem a remoção do nitrogênio.

Segundo os autores, ninguém havia descrito antes um tipo de cooperação como essa.

Medindo o que não se vê

Observar micróbios retirando nitrogênio de um lago inteiro é um desafio. O gás produzido desaparece no ar, deixando poucos sinais diretos para quantificar.

Para contornar isso, a equipe usou uma forma marcada e rastreável de nitrogênio e acompanhou o seu destino no sedimento.

Ao medir quanto desse nitrogênio marcado se transformava em gás, eles quantificaram diretamente a “limpeza”. Em seguida, construíram um modelo computacional do lago inteiro para verificar se amostras pequenas realmente representavam o funcionamento do sistema como um todo.

Representavam. Os dados observados e o modelo coincidiram - e, repetidamente, os resultados apontaram o inverno como o período mais intenso do ano.

Lagos que perdem seu tempo de limpeza

Com um modelo funcional, os pesquisadores perguntaram o que aconteceria em um futuro mais quente. Eles simularam um cenário de pior caso, com emissões elevadas por décadas, e acompanharam como as estações do lago se alongariam e encurtariam.

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

A remoção de nitrogênio caiu em aproximadamente um décimo. À primeira vista parece pouco, mas o efeito cresce quando se pensa em escala.

Em milhares de lagos que se misturam anualmente, um pequeno corte no tempo de “autolimpeza” altera o quanto de nitrogênio permanece no sistema e o quanto segue adiante, em vez de escapar como gás.

E não se trata de algo apenas teórico: estudos mostram que lagos no mundo todo já estão aquecendo e se misturando menos à medida que o clima continua esquentando.

O problema desce o rio

O nitrogênio que o lago não remove não some. Ele segue pelos rios em direção ao litoral, carregando um fardo que o lago, em condições ideais, ajudaria a reduzir.

No mar, esse excesso alimenta florações explosivas de algas. Quando as algas morrem e se decompõem, consomem o oxigênio da água, criando áreas sufocadas conhecidas como zonas mortas, onde pouco consegue sobreviver.

Essas regiões pobres em oxigênio já marcam trechos costeiros próximos a grandes desembocaduras de rios. Ao deixar passar mais nitrogênio, um lago 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 se sabia que lagos removem nitrogênio da água. O que faltava era demonstrar de forma tão clara que essa função se concentra em uma estação específica.

Agora há evidências diretas de que a mistura de inverno faz a maior parte do serviço - e que o aquecimento deve 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 um ritmo sazonal que antes era subestimado.

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

Se a resposta for positiva, um lago aquecido poderia piorar o clima ao mesmo tempo em que o próprio clima reduz sua capacidade de limpeza - um ciclo que vale a pena compreender.