A proliferação anual de algas no verão do Lago Erie é acionada, pelo menos em parte, por células de cianobactérias que sobrevivem ao inverno nos sedimentos do fundo do lago, em seguida, surgem na primavera para "semear" a flor do próximo ano, de acordo com uma equipe de pesquisa liderada por cientistas da Universidade de Michigan.

As descobertas aumentam a compreensão dos cientistas sobre a biologia básica que impulsiona as flores anuais de verão, que são um incômodo desagradável e um perigo potencial para a saúde pública. Além disso, o trabalho identifica um mecanismo para explicar o rápido aumento no tamanho da floração do Lago Erie e na extensão espacial no início do verão.

"O estudo sugere que o acúmulo inicial de florações pode acontecer em uma taxa muito mais alta e em uma extensão espacial maior do que seria possível de outra forma, devido à ampla presença de células viáveis ​​em sedimentos ao longo do lago, "disse a autora principal do estudo, Christine Kitchens, um técnico de pesquisa no Instituto Cooperativo para Pesquisas dos Grandes Lagos (CIGLR) da U-M.

"Essas células de invernagem podem ser rapidamente arrastadas para a coluna de água - principalmente após uma tempestade - e começar a crescer ativamente."

O estudo está programado para publicação em 21 de novembro na revista. PLOS ONE . Kitchens conduziu o trabalho de sua dissertação de mestrado na Escola de Meio Ambiente e Sustentabilidade. Os outros autores são Thomas Johengen, diretor associado do CIGLR, e Timothy Davis, professor associado da Bowling Green State University.

O Lago Erie Ocidental há muito tempo é atormentado por proliferações de algas nocivas, ou HABs, alimentado em grande parte por nutrientes do escoamento agrícola. As flores são compostas principalmente por Microcystis, um gênero de cianobactérias formadoras de colônias que às vezes produzem toxinas hepáticas chamadas microcistinas.

O Lago Erie é uma fonte de água potável para 11 milhões de pessoas. Em 2014, uma flor de cianobactéria infiltrou-se na entrada de água de Toledo, resultando em um aviso de dois dias "não beba" para mais de 400, 000 pessoas.

O florescimento deste ano foi relativamente pequeno e ficou aquém das previsões dos cientistas. Johengen disse que os cientistas devem considerar a incorporação das novas informações sobre a hibernação das células Microcystis nos modelos de computador usados ​​para fazer as previsões anuais de proliferação.

Estudos anteriores de outros lagos temperados em todo o mundo indicam que as populações de células de Microcystis durante o inverno possuem alta capacidade de sobrevivência e podem semear florações sazonais. Contudo, a contribuição exata das células nos sedimentos tem sido menos clara.

Para o Lago Erie, um estudo de 2009 concluiu que os rios Maumee e Sandusky eram uma fonte potencial de células Microcystis - conhecidas pelos cientistas como "inóculos" porque inoculam o lago - que iniciam o florescimento de cianobactérias no verão. Mas outro trabalho sugere que as populações do rio não semeiam as flores de Erie.

Acredita-se que o novo estudo liderado pelo U-M seja o primeiro a avaliar a abundância e a viabilidade das células Microcystis em hibernação de sedimentos nos Grandes Lagos.

Os pesquisadores coletaram amostras de sedimentos em 16 locais cobrindo 145 milhas quadradas na porção oeste do Lago Erie, onde a proliferação de cianobactérias prejudiciais é mais prevalente e persistente. A amostragem foi feita ao longo de um período de dois anos em profundidades de água variando de 10 a 30 pés.

De volta ao laboratório, testes genéticos revelaram a abundância total de células Microcystis e a fração dessas células que eram potencialmente tóxicas. Em seguida, os experimentos foram conduzidos para avaliar a viabilidade de células Microcystis em hibernação e para fazer crescer algumas das células em laboratório.

Enquanto as concentrações de células Microcystis diminuíram significativamente durante o inverno, as células que sobreviveram permaneceram viáveis ​​- o que significa que eram capazes de crescer - na primavera seguinte. Além disso, os experimentos de crescimento mostraram que cepas de Microcystis potencialmente tóxicas foram cultivadas com sucesso em uma taxa ligeiramente mais alta do que cepas não tóxicas.

Esse resultado pode ajudar a explicar uma observação anterior do programa de monitoramento Lake Erie da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional:que a porcentagem de células potencialmente tóxicas de Microcystis é mais alta durante os estágios iniciais de uma floração e diminui durante o verão.

Johengen disse que ainda não se sabe se as células da Microcystis durante o inverno pegam nutrientes vitais dos sedimentos e usam esses nutrientes para alimentar seu surto de crescimento no início da temporada. Se isso está acontecendo, isso poderia complicar os esforços para conter o florescimento do Lago Erie, reduzindo o escoamento de fertilizantes das terras agrícolas, ele disse.