Por causa do uso da terra e mudanças climáticas, lagos e reservatórios em todo o mundo estão vendo grandes diminuições nas concentrações de oxigênio em suas águas profundas. Está bem documentado que os baixos níveis de oxigênio têm efeitos prejudiciais sobre os peixes e a qualidade da água, mas pouco se sabe sobre como essas condições afetarão a concentração de dióxido de carbono e metano em águas doces.

Dióxido de carbono e metano são as principais formas de carbono que podem ser encontradas na atmosfera terrestre. Ambos os gases são parcialmente responsáveis ​​pelo efeito estufa, um processo que aumenta as temperaturas globais do ar. O metano é 34 vezes mais potente como gás de efeito estufa do que o dióxido de carbono, Portanto, saber como os baixos níveis de oxigênio nos lagos e reservatórios afetam o dióxido de carbono e o metano pode ter implicações importantes para o aquecimento global.

Até agora, os pesquisadores não tinham nenhum dado empírico da escala de todo o ecossistema para dizer definitivamente como a mudança de oxigênio pode afetar esses dois gases de efeito estufa.

"Descobrimos que os baixos níveis de oxigênio aumentaram as concentrações de metano em 15 a 800 vezes na escala de todo o ecossistema, "disse Alexandria Hounshell, um pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Ciências Biológicas da Faculdade de Ciências. "Nosso trabalho mostra que os baixos níveis de oxigênio nas águas do fundo de lagos e reservatórios provavelmente aumentarão o potencial de aquecimento global desses ecossistemas em cerca de uma ordem de magnitude."

Os pesquisadores da Virginia Tech acabaram de publicar essas descobertas em um artigo de alto impacto em Cartas de limnologia e oceanografia .

Para determinar uma correlação entre as concentrações de oxigênio e metano, pesquisadores concentraram-se em dois reservatórios fora de Roanoke. Em colaboração com a Western Virginia Water Authority, a equipe de pesquisa operou um sistema de oxigenação no reservatório Falling Creek, que bombeia oxigênio para as águas profundas e permite aos pesquisadores estudar as concentrações de oxigênio em uma escala de todo o ecossistema. Ao monitorar também o reservatório de Beaverdam, um reservatório a montante sem um sistema de oxigenação, eles foram capazes de comparar as concentrações de gases de efeito estufa nas águas de fundo de ambos os reservatórios. Eles realizaram o experimento durante três anos para ver a consistência de suas descobertas ao longo do tempo.

"Os níveis de metano eram muito mais elevados quando não havia oxigênio nas águas inferiores desses reservatórios; enquanto os níveis de dióxido de carbono eram os mesmos, independentemente dos níveis de oxigênio, "disse Cayelan Carey, professor associado de ciências biológicas e membro do corpo docente afiliado do Global Change Center. "Com baixos níveis de oxigênio, nosso trabalho mostra que você obterá maior produção de metano, o que leva a mais aquecimento global no futuro. "

Este estudo foi um dos primeiros a testar experimentalmente em toda a escala do ecossistema como os diferentes níveis de oxigênio afetam os gases de efeito estufa. Logisticamente, é extremamente desafiador manipular ecossistemas inteiros devido à sua complexidade e muitas partes móveis. Mesmo que os cientistas possam usar modelagem computacional e experimentos de laboratório, nada é tão definitivo quanto a coisa real.

“Conseguimos fazer uma substituição de espaço por tempo porque temos esses dois reservatórios que podemos manipular e contrastar para ver como será o futuro, à medida que os níveis mais baixos de oxigênio na água do fundo se tornam mais comuns. Podemos dizer com grande certeza que veremos esses lagos se tornarem maiores emissores de metano conforme os níveis de oxigênio diminuam, "disse Carey.

De acordo com Hounshell, a força de seus resultados reside na extensão do estudo ao longo de vários anos. Apesar de ter uma série de condições meteorológicas ao longo dos três anos, o estudo afirmou que concentrações muito mais altas de metano em condições de baixo oxigênio acontecem de forma consistente a cada ano, não importa a temperatura do ar.

Em última análise, este estudo é crucial para como os pesquisadores, e o público em geral, pense em como os ecossistemas de água doce produzirão gases de efeito estufa no futuro. Com baixas concentrações de oxigênio aumentando em lagos e reservatórios em todo o mundo, esses ecossistemas irão produzir maiores concentrações de metano no futuro, levando a mais aquecimento global.

Claro, essas mudanças ecológicas não estão acontecendo apenas na região de Roanoke. Ao redor do globo, uma série de estudos apontou para a mudança do ciclo do carbono em ecossistemas terrestres e marinhos. Contudo, este estudo é um dos poucos a abordar esse fenômeno em lagos e reservatórios, que são frequentemente negligenciados nos orçamentos de carbono. Este estudo irá preencher essas lacunas de conhecimento e destacar o que podemos fazer como cidadãos para resolver este problema.

Este estudo sugere que evitar que os lagos experimentem baixas concentrações de oxigênio, em primeiro lugar, poderia impedi-los de atingir o ponto de inflexão, quando começam a se tornar grandes produtores de metano. Pequenas decisões podem somar. Por exemplo, diminuir o escoamento para lagos e reservatórios pode prevenir o esgotamento do oxigênio em suas águas profundas. "Não coloque uma tonelada de fertilizante em seu gramado, e ser realmente estratégico sobre a quantidade de fertilizante que você usa e como você o usa, "disse Hounshell.

E os gases do efeito estufa são apenas uma pequena parte do quadro geral de como os reservatórios funcionam no ciclo global do carbono. Atualmente, a equipe de pesquisa está conduzindo estudos de manipulação de oxigênio de acompanhamento para elucidar outros componentes que contribuem para a mudança do ecossistema. Eles continuarão a monitorar as manipulações de oxigênio nos dois reservatórios de Roanoke para ver como o reservatório pode afetar o ecossistema a longo prazo.