Os níveis de oxigênio nos lagos de água doce temperados do mundo estão diminuindo rapidamente - mais rápido do que nos oceanos - uma tendência impulsionada em grande parte pelas mudanças climáticas que ameaçam a biodiversidade de água doce e a qualidade da água potável.

Pesquisa publicada hoje em Natureza descobriram que os níveis de oxigênio nos lagos pesquisados ​​em toda a zona temperada diminuíram 5,5% na superfície e 18,6% em águas profundas desde 1980. Enquanto isso, em um grande subconjunto de lagos poluídos principalmente por nutrientes, os níveis de oxigênio na superfície aumentaram conforme as temperaturas da água ultrapassaram um limite favorável às cianobactérias, que podem criar toxinas quando florescem na forma de proliferação de algas nocivas.

"Toda vida complexa depende de oxigênio. É o sistema de suporte para cadeias alimentares aquáticas. E quando você começa a perder oxigênio, você tem o potencial de perder espécies, "disse Kevin Rose, autor e professor do Rensselaer Polytechnic Institute. "Os lagos estão perdendo oxigênio 2,75-9,3 vezes mais rápido do que os oceanos, um declínio que terá impactos em todo o ecossistema. "

Os pesquisadores analisaram um total combinado de mais de 45, 000 perfis de oxigênio dissolvido e temperatura coletados desde 1941 em quase 400 lagos em todo o mundo. A maioria dos registros de longo prazo foram coletados na zona temperada, que se estende por 23 a 66 graus de latitude norte e sul. Além da biodiversidade, a concentração de oxigênio dissolvido nos ecossistemas aquáticos influencia as emissões de gases de efeito estufa, biogeoquímica de nutrientes, e finalmente, saúde humana.

Embora os lagos representem apenas cerca de 3% da superfície terrestre da Terra, eles contêm uma concentração desproporcional da biodiversidade do planeta. Autor principal Stephen F. Jane, que completou seu Ph.D. com Rose, disse que as mudanças são preocupantes tanto pelo seu impacto potencial nos ecossistemas de água doce quanto pelo que sugerem sobre as mudanças ambientais em geral.

"Os lagos são indicadores ou 'sentinelas' de mudanças ambientais e ameaças potenciais ao meio ambiente, porque respondem aos sinais da paisagem e da atmosfera ao redor. Descobrimos que esses sistemas desproporcionalmente mais biodiversos estão mudando rapidamente, indicando até que ponto as mudanças atmosféricas em curso já impactaram os ecossistemas, "Jane disse.

Embora as perdas generalizadas de oxigênio dissolvido nos lagos estudados estejam ligadas às mudanças climáticas, o caminho entre o aquecimento do clima e a mudança dos níveis de oxigênio da água doce é conduzido por diferentes mecanismos entre as águas superficiais e profundas.

A desoxigenação das águas superficiais foi conduzida principalmente pelo caminho mais direto:a física. À medida que as temperaturas das águas superficiais aumentaram 0,38 graus centígrados por década, as concentrações de oxigênio dissolvido nas águas superficiais diminuíram 0,11 miligramas por litro por década.

"Saturação de oxigênio, ou a quantidade de oxigênio que a água pode reter, diminui à medida que as temperaturas sobem. Essa é uma relação física conhecida e explica a maior parte da tendência de oxigênio na superfície que vemos, "disse Rose.

Contudo, alguns lagos experimentaram concentrações crescentes de oxigênio dissolvido e temperaturas de aquecimento simultaneamente. Esses lagos tendem a ser mais poluídos com escoamento rico em nutrientes de bacias hidrográficas agrícolas e desenvolvidas e têm altas concentrações de clorofila. Embora o estudo não inclua medições taxonômicas do fitoplâncton, temperaturas quentes e elevado teor de nutrientes favorecem o florescimento de cianobactérias, cuja fotossíntese é conhecida por causar supersaturação de oxigênio dissolvido em águas superficiais.

"O fato de estarmos vendo um aumento no oxigênio dissolvido nesses tipos de lagos é potencialmente um indicador de aumentos generalizados na proliferação de algas, alguns dos quais produzem toxinas e são prejudiciais. Dados taxonômicos ausentes, Contudo, não podemos dizer isso definitivamente, mas nada mais que saibamos pode explicar esse padrão, "Rose disse.

A perda de oxigênio em águas mais profundas, onde as temperaturas da água permaneceram bastante estáveis, segue um caminho mais complexo provavelmente vinculado ao aumento da temperatura da água da superfície e a um período quente mais longo a cada ano. O aquecimento das águas superficiais combinado com temperaturas estáveis ​​de águas profundas significa que a diferença de densidade entre essas camadas, conhecido como "estratificação, "está aumentando. Quanto mais forte for a estratificação, é menos provável que ocorra mistura entre as camadas. O resultado é que o oxigênio em águas profundas tem menos probabilidade de ser reabastecido durante a estação quente estratificada, já que a oxigenação geralmente vem de processos que ocorrem perto da superfície da água.

"O aumento da estratificação torna a mistura ou renovação do oxigênio da atmosfera para águas profundas mais difícil e menos frequente, e o oxigênio dissolvido em águas profundas cai como resultado, "disse Rose. As perdas de clareza da água também foram associadas a perdas de oxigênio dissolvido em águas profundas em alguns lagos. No entanto, não houve um declínio abrangente na clareza através dos lagos.

As concentrações de oxigênio regulam muitas outras características da qualidade da água. Quando os níveis de oxigênio diminuem, bactérias que prosperam em ambientes sem oxigênio, como aqueles que produzem o poderoso gás de efeito estufa metano, começam a proliferar. Isso sugere o potencial de que os lagos estão liberando maiores quantidades de metano para a atmosfera como resultado da perda de oxigênio. Adicionalmente, sedimentos liberam mais fósforo em condições de baixo oxigênio, adicionar nutrientes a águas já estressadas.

"A pesquisa em andamento mostrou que os níveis de oxigênio estão diminuindo rapidamente nos oceanos do mundo. Este estudo agora prova que o problema é ainda mais grave em águas doces, ameaçando nossos suprimentos de água potável e o delicado equilíbrio que permite que ecossistemas complexos de água doce prosperem, "disse Curt Breneman, reitor da Escola de Ciências. "Esperamos que esta descoberta traga maior urgência aos esforços para abordar os efeitos progressivamente prejudiciais da mudança climática."

"Desoxigenação generalizada de lagos temperados" foi publicado com o apoio da National Science Foundation. Rose e Jane se juntaram a dezenas de colaboradores na GLEON, a Rede Global Lake Ecological Observatory, e baseado em universidades, firmas de consultoria ambiental, e agências governamentais em todo o mundo.