p Laboratórios robóticos no fundo do Lago Erie revelaram que os sedimentos lamacentos liberam quase tanto do fósforo nutriente nas águas circundantes quanto entra na bacia central do lago a cada ano pelos rios e seus afluentes. p Fósforo excessivo, em grande parte de fontes agrícolas, contribui para o florescimento anual de cianobactérias no verão que assola a bacia ocidental do Lago Erie e a "zona morta anual da bacia central", "uma região carente de oxigênio que cobre vários milhares de quilômetros quadrados de fundo de lago e que reduz o habitat de peixes e outros organismos.

p A liberação de fósforo dos sedimentos do Lago Erie durante os períodos de baixo oxigênio - um fenômeno conhecido como autofecundação ou carregamento interno - é reconhecida desde a década de 1970. Mas o novo estudo liderado pela Universidade de Michigan marca a primeira vez que o processo foi monitorado passo a passo durante uma temporada inteira usando sensores no fundo do lago.

p Os autores do novo estudo, publicado online em 18 de fevereiro no jornal Ciência Ambiental e Tecnologia Água , dizem que a autofecundação provavelmente está aumentando a gravidade da zona morta da bacia central do Lago Erie e pode dificultar o controle no futuro, à medida que o clima continua a aquecer.

p "Até agora, faltou evidência para identificar quando e onde esse fenômeno ocorre no Lago Erie e quanto ele contribui para os nutrientes do lago, "disse a autora principal do estudo, Hanna Anderson, um técnico de pesquisa do Instituto Cooperativo de Pesquisas dos Grandes Lagos da U-M que fez o trabalho para uma tese de mestrado na Escola de Meio Ambiente e Sustentabilidade.

p "Essas novas medições nos permitiram estimar que esse processo de autofecundação contribui com até 11, 000 toneladas métricas de fósforo na água do lago a cada verão, uma quantidade que está próxima do escoamento total anual de fósforo dos rios e afluentes para a parte central do lago, "disse Casey Godwin, um cientista assistente de pesquisa no instituto e um co-autor do artigo.

p Esforços para controlar a poluição de nutrientes do Lago Erie, ou eutrofização, têm se concentrado na redução da quantidade de escoamento rico em fósforo de fazendas e outras fontes que flui para o lago de rios e seus afluentes. Em 2016, os governos dos EUA e do Canadá adotaram uma meta de redução de fósforo de 40%.

p Os autores do novo Ciência Ambiental e Tecnologia Água estudos dizem que a autofecundação pelo fósforo (P) liberado dos sedimentos do fundo do lago também precisa ser considerada.

p "Os gestores ambientais encarregados da redução da carga tributária devem levar em consideração as estimativas de carregamento interno ao determinar como equilibrar a carga P total, "eles escreveram." O carregamento histórico e persistente de P nos sedimentos representa uma resposta atrasada do lago à eutrofização e impede o gerenciamento bem-sucedido de um sistema quando apenas o carregamento externo de P é considerado. "

p Além de vários cientistas U-M, autores do artigo incluem pesquisadores do Laboratório de Pesquisa Ambiental dos Grandes Lagos da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional. Cientistas da U-M e funcionários do CIGLR colaboram com o NOAA GLERL em uma série de projetos como este.

p Os pesquisadores implantaram dois pequenos laboratórios autônomos no fundo do lago na bacia central do Lago Erie - um a uma profundidade de 67 pés e o outro a uma profundidade de 79 pés - no final de julho de 2019 e os deixaram lá por mais de dois meses.

p Os laboratórios de química independentes, fabricado pela SeaBird Scientific e de propriedade dos colaboradores da equipe NOAA, são cilindros de 22 polegadas de comprimento e 7 polegadas de largura. Os laboratórios e suas baterias foram colocados dentro de uma estrutura de aço protetora que foi baixada da popa de um navio. A gaiola de metal estava presa a um peso de 150 libras e dois flutuadores brancos que a mantinham fora do fundo.

p Os analisadores autônomos foram programados para medir as concentrações de fósforo na água a cada seis horas. Eles também monitoraram a temperatura da água e os níveis de oxigênio dissolvido. Mais de 300 medições de fósforo foram feitas em cada local antes que os dispositivos fossem recuperados no início de outubro.

p Este conjunto de dados anteriormente inalcançável rendeu algumas descobertas surpreendentes.

p Por exemplo, estudos anteriores sugeriram que os nutrientes começam a fluir para fora dos sedimentos do fundo do lago quando as concentrações de oxigênio dissolvido nas águas circundantes caem para níveis muito baixos, uma condição chamada hipóxia.

p Mas os robôs químicos mostraram que o fluxo de fósforo não começou durante a hipóxia - mesmo quando os níveis de oxigênio caíram abaixo do ponto em que os peixes podem sobreviver.

p Em vez de, o "fluxo positivo de P" dos sedimentos começou 12 a 24 horas depois que os níveis de oxigênio dissolvido na água do fundo do lago caíram para zero, uma condição chamada anoxia. Nos dois locais da bacia central do Lago Erie, esse período começou no final do verão e continuou no início de outubro.

p "Dentro de 24 horas de quando o oxigênio foi embora completamente, registramos um rápido aumento de fósforo na água, e isso continuou até que a concentração no fundo do lago fosse mais de cem vezes maior do que na superfície, "disse o autor sênior do estudo, Thomas Johengen, diretor do Instituto Cooperativo de Pesquisas dos Grandes Lagos da U-M.

p "Nossas descobertas sobre o tempo de liberação de fósforo em relação aos níveis de oxigênio na água são as primeiras de seu tipo para os Grandes Lagos e representam uma nova aplicação desta tecnologia, "Disse Johengen.

p Saber quando a liberação de fósforo começou, a taxa de fluxo dos sedimentos, e a duração do período anóxico permitiu aos pesquisadores estimar a quantidade total de fósforo adicionado à bacia central do Lago Erie a cada ano devido ao carregamento interno.

p Os pesquisadores estimaram que os sedimentos do fundo do lago de Erie liberam anualmente entre 2, 000 e 11, 500 toneladas métricas de fósforo. O limite superior desta faixa é igual ao influxo anual aproximado de fósforo para a bacia central do Lago Erie proveniente de rios e afluentes:10, 000 a 11, 000 toneladas métricas.

p O fósforo liberado está em uma forma prontamente disponível chamada fósforo reativo solúvel, ou SRP, que provavelmente alimenta o crescimento de algas da bacia central. Quando essas algas morrem e afundam, as bactérias decompõem a matéria orgânica e consomem oxigênio no processo. O resultado:uma região carente de oxigênio nas águas do fundo e quase do fundo da bacia central, conhecida como zona morta.

p "O carregamento interno de fósforo dos sedimentos do fundo do lago pode se tornar um ciclo de feedback positivo:a hipóxia leva à liberação de P dos sedimentos, o que causa mais crescimento de algas, e as algas mortas e moribundas consomem o oxigênio da água e contribuem para a hipóxia no verão seguinte, "Godwin disse.

p "Este tipo de feedback foi visto em lagos em todo o mundo, e interage com os esforços contínuos para reduzir as cargas de fósforo dos afluentes do Lago Erie, " ele disse.

p Como os Grandes Lagos continuam a aquecer nos próximos anos devido às mudanças climáticas causadas pelo homem, A zona morta da bacia central do Lago Erie deve se formar mais cedo e durar mais a cada ano, resultando em um maior suprimento de fósforo liberado dos sedimentos, de acordo com os autores do estudo.

p O estudo atual demonstra o potencial de uso de laboratórios robóticos para monitorar essas mudanças, bem como quaisquer mudanças que possam ocorrer devido à diminuição do fluxo de nutrientes para o Lago Erie dos rios e afluentes, de acordo com os autores. O carregamento interno de sedimentos da bacia central provavelmente não afeta a gravidade da proliferação de algas da bacia ocidental do Lago Erie, de acordo com os pesquisadores.

p "A missão da NOAA nos Grandes Lagos inclui observar, compreensão e previsão de eventos significativos, como carregamento interno. Muitas vezes, o desenvolvimento e aplicação de tecnologia avançada como esta pode confirmar uma hipótese ou fornecer uma nova visão que antes era impossível, "disse o co-autor do estudo Steve Ruberg, cientista sênior do Laboratório de Pesquisa Ambiental dos Grandes Lagos da NOAA.

p "Este importante resultado observacional contribuirá para a colaboração da NOAA com o Escritório do Programa Nacional dos Grandes Lagos da EPA sob o Acordo de Qualidade da Água dos Grandes Lagos, melhorando significativamente nossa compreensão do carregamento de fósforo da zona hipóxica e o impacto subsequente no ecossistema do Lago Erie, "Ruberg disse.