A microcistina é uma toxina desagradável que pode causar reações na pele, Problemas de estômago, e até mesmo danos ao fígado. É produzida por uma minúscula alga azul-esverdeada (cianobactérias) chamada Microcystis, que se multiplica como um louco no calor, água rica em nutrientes. Infelizmente, A proliferação de Microcystis está se tornando cada vez mais comum nos Grandes Lagos, que fornecem água potável para milhões de pessoas. Este mês, pesquisadores do MBARI e da Administração Nacional Oceanográfica e Atmosférica (NOAA) estão testando um novo robô subaquático que nadará ao redor do Lago Erie medindo a quantidade de microcistina e algas na água, e enviar suas descobertas de volta à costa em tempo real.

O robô é um dos veículos subaquáticos autônomos de longo alcance do MBARI (LRAUVs). Com cerca de 30 centímetros (um pé) de diâmetro e 230 centímetros (7,5 pés) de comprimento, parece um pequeno, torpedo amarelo e laranja. Mas é muito mais lento do que um torpedo e foi projetado especificamente para passar semanas na água coletando dados científicos.

Nos últimos oito anos, Os cientistas e engenheiros do MBARI vêm construindo LRAUVs ​​e usando-os para estudar algas microscópicas e a química dos oceanos na costa da Califórnia. Em 2018, eles construíram um novo LRAUV que carrega um laboratório de bioquímica robótica. Este laboratório automatizado é chamado de Processador de Amostras Ambientais de terceira geração (3G ESP). Enquanto o LRAUV se move pela água, o 3G ESP coleta amostras de água, filtra-os, e então processa as amostras para detectar organismos microscópicos ou toxinas como a microcistina. Depois de analisar as amostras, o 3G ESP pode enviar suas descobertas aos cientistas em terra por meio de um link de satélite.

Os engenheiros da MBARI trabalham no 3G ESP há cerca de cinco anos. Esta primavera marcou seu primeiro grande teste, com LRAUVs ​​carregando 3G ESPs no oceano aberto ao largo do Havaí para coletar amostras das algas microscópicas que sustentam as teias alimentares do oceano aberto. No final de julho de 2018, um LRAUV semelhante coletou algas nocivas e monitorou as toxinas das algas nas águas frias da Baía de Monterey. Agora, esse mesmo veículo está sendo usado para monitorar a microcistina nas águas do Lago Erie.

Como muitas cidades obtêm água potável dos Grandes Lagos, A NOAA já emite previsões que prevêem onde e quando a proliferação de algas prejudiciais provavelmente produzirá microcistina. Os pesquisadores esperam que os dados do LRAUVs ​​eventualmente ajudem com essas previsões. Como Steve Ruberg, um cientista do Laboratório de Pesquisa Ambiental dos Grandes Lagos da NOAA, apontou, "Obter informações sobre a profundidade das toxinas de uma proliferação de algas nocivas e o quão perto estão dos canos de entrada de água municipais pode ajudar a NOAA a melhorar as previsões e as ferramentas de apoio à decisão das quais as comunidades dos Grandes Lagos dependem."

Os engenheiros do MBARI implantaram uma versão de segunda geração do ESP no Lago Erie em 2017. No ano passado, este instrumento tem medido as concentrações de microcistina de um ancoradouro a cerca de 6,5 quilômetros (quatro milhas) a oeste da principal fonte de água potável da cidade de Toledo, Ohio.

O projeto de 2018 envolve vários "primeiros". É a primeira vez que os veículos autônomos do MBARI encontrarão seu caminho em um corpo de água relativamente raso, como o Lago Erie, que tem em média cerca de 19 metros (62 pés) de profundidade. É também a primeira vez que o 3G ESP da MBARI foi equipado com instrumentos automatizados para detectar microcistina.

Depois de lançar o LRAUV de um pequeno barco, os pesquisadores voltarão à costa para monitorar seu progresso. O robô ficará submerso na maior parte do tempo, mas surgem periodicamente para que os cientistas saibam onde está e o que está "vendo". Ele também irá coletar e preservar amostras de água para análise posterior em terra.

Microbiologistas irão extrair DNA dessas amostras preservadas para descobrir não apenas sobre a Microcystis, mas toda a comunidade de micróbios do lago. Isso os ajudará a compreender as condições que contribuem para a proliferação de algas perigosas.

"Esta abordagem é única no sentido de que estamos mesclando elementos de robótica, bioquímica, e sistemas autônomos de alcance livre, "disse Chris Scholin, presidente do MBARI e inventor do Environmental Sample Processor. “Nosso objetivo é detectar e rastrear as toxinas conforme elas mudam no espaço e no tempo. Dessa forma, não dependeremos de sensores fixos e de enviar pessoas para coletar amostras e processá-las. capacidade de detecção, esperamos, eventualmente, fornecer novas opções para gestores de recursos e agências de saúde pública. "