À medida que a cobertura de gelo dos lagos diminui, os cientistas trabalham para entender o que acontece debaixo d’água no inverno

Novas pesquisas sobre as condições sob o gelo estão desafiando o que os limnologistas pensavam entender sobre o comportamento dos lagos no inverno.

Durante os meses de verão, grande parte da vida nos lagos fica limitada às áreas próximas à costa, onde a luz atinge o fundo. Mas no primeiro dia de gelo no inverno, um peixe poderia olhar para cima e ver um vasto e temporário microecossistema contendo tapetes de algas e dezenas de microorganismos circulando. Para Stephanie Hampton, vice-diretora da Divisão de Ciências e Engenharia da Biosfera da Carnegie Science, este é o dia mais mágico do ano.

“É como acordar num dia de neve, mas vai durar seis meses”, disse Hampton.

Os pesquisadores que estudam lagos, conhecidos como limnologistas, presumiram há muito tempo e incorretamente que o inverno é uma estação relativamente sem importância em comparação com os meses mais ativos do verão. Mas à medida que as temperaturas aumentam em todo o mundo e a duração da cobertura de gelo nos lagos de água doce diminui rapidamente, muitos limnologistas enfrentam, e apressam-se a resolver, uma séria lacuna de conhecimento sobre o papel que a cobertura de gelo no inverno desempenha nos ciclos e no funcionamento dos lagos.

Mais da metade dos 117 milhões de lagos do mundo congelam durante o inverno. Mas à medida que as temperaturas sobem, a extensão média da cobertura de gelo nos lagos diminuiu mais de 30 dias no último século e meio. Milhares de lagos que costumavam congelar durante parte do ano já não têm mais gelo, de acordo com uma revisão recente da Science. À medida que o inverno aquece mais rapidamente do que qualquer outra estação em grande parte dos Estados Unidos, os investigadores estão a debater-se com o que isso significa para os lagos e para as comunidades e criaturas que deles dependem.

Os registros da própria cobertura de gelo são, para alguns lagos selecionados, alguns dos maiores e mais longos conjuntos de dados climáticos coletados pelas pessoas. Os mais antigos, recolhidos por monges xintoístas no Japão, datam de 1443. Mas as investigações sobre o que acontece sob o gelo e os seus impactos no lago durante todo o ano são consideradas inexistentes por muitos no terreno.

“É uma espécie de ciclo de ignorância”, disse Ted Ozersky, professor associado da Universidade de Minnesota-Duluth que estuda limnologia de inverno. “Você não sabe muito sobre o que está acontecendo lá e não lê muito sobre o inverno, então você assume implicitamente que nada de interessante ou importante acontece… e isso desencoraja as pessoas de estudar o inverno.”

Suposições desafiadoras

Foi no Lago Baikal, na Sibéria, que Hampton começou a perceber os danos que estas suposições causaram. Na maioria dos lagos, a quantidade de algas que fotossintetizam no inverno é menor do que no verão. Mas o gelo do Lago Baikal é bastante claro e sustenta grandes tapetes de algas que crescem por baixo. Quando o gelo se quebra, as algas caem em direção ao fundo para que outros organismos se alimentem.

Tornou-se óbvio para Hampton que o inverno era uma época importante para os lagos. Quando ela começou a discutir o assunto em conferências, muitos outros pesquisadores disseram a mesma coisa. Na época, apenas 2% da literatura sobre lagos de água doce examinava os processos lacustres que ocorrem sob o gelo.

Ela e os seus colegas acabaram por sintetizar os dados existentes e, em 2016, publicaram um artigo que concluiu que a quantidade de plâncton sob o gelo do lago é superior ao esperado, em média cerca de metade da quantidade registada no verão. Alguns lagos, como o Lago Baikal, têm gelo mais claro, o que permite a passagem de mais luz e mais crescimento de algas no inverno em comparação com o verão.

Hoje, essa literatura ainda é escassa em comparação com os meses de verão. Sapna Sharma, professora da Universidade de York, em Toronto, que estuda os estressores ambientais em lagos, disse que houve um interesse concentrado na limnologia do inverno durante as décadas de 1960 e 1970. Então, por alguma razão, houve uma pausa antes de o trabalho recomeçar lentamente, há cerca de uma década.

Hampton ajudou a escrever a recente revisão na Science que examina o que os pesquisadores sabem sobre os efeitos do gelo dos lagos e seu declínio nos ecossistemas lacustres. Os cientistas começaram agora a compreender como a cobertura de gelo desempenha um papel crítico na moderação da qualidade da água e a investigação sugere que o gelo pode ajudar os lagos a reter carbono. A perda de gelo do lago também ameaça a pesca, criando mudanças na cadeia alimentar que podem impactar a qualidade nutricional das espécies de peixes de água fria e limitar a sua reprodução. O gelo do lago também cria um conjunto muito específico de condições ambientais que podem limitar a propagação de espécies invasoras.

Esses avanços na pesquisa de lagos de inverno são feitos quando grande parte da teoria sobre as relações entre algas e nutrientes em sistemas lacustres é construída em torno de pesquisas que ocorrem durante a temporada de águas abertas, disse Hampton.

Quando se trata de determinar o papel que os lagos desempenham no ciclo global do carbono, essas estimativas são frequentemente extraídas de dados de verão. Apenas usar esse pequeno subconjunto de dados cria erros nas estimativas de interações atmosféricas e outros efeitos a jusante, disse Hilary Dugan, professora associada do Departamento de Limnologia da Universidade de Wisconsin.

“Uma das coisas de que precisamos é uma teoria ampliada”, disse Hampton. “Porque a teoria orienta os experimentos e as observações que fazemos.”

Ficando desconfortável por causa da pesquisa

Hampton acredita que a maioria dos limnologistas agora entende que o inverno é uma época importante do ano para estudar, mas essa constatação não se traduziu exatamente em mais pesquisas sobre o inverno. Além dos desafios de fazer trabalho de campo durante o ano letivo, muitos pesquisadores não estão preparados para entrar em campo no inverno.

Grande parte do equipamento que os pesquisadores usam para pesquisas em limnologia no inverno é o mesmo usado no verão, o que pode criar desafios. Cordas e redes usadas para colocar equipamentos no gelo podem congelar e formar um “pretzel sólido”, disse Ozersky. Alguns sensores podem quebrar em temperaturas abaixo de zero. As baterias não funcionam tão bem no frio. Colocar redes para pesquisas de peixes sob o gelo é possível com o equipamento certo, mas é um desafio.

Além disso, como abrir um buraco no gelo o abre à luz e ao ar livre, a água na área circundante não é necessariamente representativa das condições de subgelo. Usar uma haste de extensão pode ajudar a afastar os sensores do orifício. Mergulhadores treinados para lidar com o frio também podem nadar sob o gelo para coletar essas amostras.

Certamente existem soluções para estas questões, como a criação de um abrigo e a colocação de bolsas de água quente no gelo, mas os desafios podem ser intimidantes para os limnologistas que são treinados apenas para o trabalho de campo no verão. Mas para cientistas bem treinados, a investigação no gelo quando as condições são seguras é, em muitos aspectos, mais fácil do que em mar aberto, porque não estão limitadas pelo acesso a um barco.

Não existe um método infalível para determinar se é seguro aventurar-se no gelo. O julgamento depende da compreensão da espessura e qualidade do gelo, disse Sharma. Qualquer pessoa que entre no gelo precisa estar preparada para cair nele. Ter trajes flutuantes especializados que forneçam calor é fundamental – roupas normais de inverno e uma jaqueta de gelo funcionam muito bem. Os cientistas também devem saber como se auto-resgatar e voltar para o gelo caso caiam.

Todos esses problemas podem ser amenizados com treinamento. Ozersky, Hampton e Dugan ajudaram a organizar uma “escola de inverno” na Trout Lake Station da UW, onde pesquisadores em início de carreira foram treinados em técnicas de amostragem para pesquisas de inverno. Instrutores profissionais de segurança no gelo que normalmente trabalham com socorristas treinaram alunos em auto-resgate e avaliação da segurança no gelo. Foi a primeira vez que esses instrutores trabalharam com pesquisadores, e os cientistas ficaram entusiasmados em ensinar-lhes a palavra “limnologia”.

A formação em segurança no gelo é importante, mas à medida que a cobertura de gelo diminui, também diminui a janela de tempo em que o gelo é suficientemente seguro para apoiar a investigação. Há um limite de dados que os pesquisadores podem coletar sem estar no gelo. Aerobarcos como os usados ​​pelos socorristas para resgate no gelo são uma opção viável para se mover no gelo e na água, disse Dugan, mas exigem um investimento sério e pilotos especialmente treinados.

Um inverno extremamente quente no ano passado causou estragos nos planos de pesquisa de Sharma, que não conseguiu amostrar certos lagos devido ao gelo fino. Em alguns de seus locais de pesquisa, a polícia disse à sua equipe para ficar longe do gelo por questões de segurança. Ozersky teve experiências semelhantes.

“Certamente tivemos que ter mais cuidado quando estávamos lá”, disse Ozersky. “Mas em muitos lagos que normalmente são muito pescados, às vezes éramos as únicas pessoas no gelo, o que nem sempre era confortável.”