Como a água altera a dinâmica da vida vegetal? Este é um quebra-cabeça abordado por Kaj Sand-Jensen e colegas em uma revisão “Lagos rasos dominados por plantas – extrema variabilidade ambiental, ciclo de carbono e desafios ecológicos de espéciesEles observam que, embora tenha havido muito estudo sobre a distribuição de plantas, houve muito menos trabalho sobre a dinâmica físico-química e os desafios biológicos.
Um exemplo seria o ciclo diário da fotossíntese. Durante o dia, a vida vegetal produzirá oxigênio em abundância, mas com o cair da noite, o ciclo muda. À medida que as plantas respiram, o oxigênio do lago é usado, reduzindo a disponibilidade para outras espécies. Como as algas e plantas lidam com essas mudanças?
Não há apenas variabilidade ao longo do dia. Você também tem variabilidade no espaço, com diferentes condições em diferentes profundidades, como explicou o professor Sand-Jensen: “Demos um passo adiante no estudo ao seguir/analisar a estratificação e mistura recorrentes, bem como a precipitação e dissolução de carbonato de cálcio, e essas aspectos são importantes para físicos e químicos aquáticos também.”
“As temperaturas, o oxigênio e o pH altamente variáveis com o tempo e a profundidade são extremamente importantes para pequenos animais e peixes e, portanto, para um grupo muito amplo de ecologistas animais, bem como entomologistas e pescadores amadores.”
O ciclo diário da fotossíntese causa mudanças químicas significativas. Perto do topo, à luz do sol, a saída de oxigênio causa a criação de carbonatos, cal, a partir do dióxido de carbono na água. Essa reação bloqueia o dióxido de carbono que as plantas usariam de outra forma. A cal afunda, puxando o carbono dentro dela para baixo. Se este fosse o fim da história, Sand-Jensen diz que a fotossíntese pararia em poucos dias. No entanto, mais fundo no lago, um processo diferente está acontecendo.
Na sombra não há fotossíntese, apenas respiração. Nesse processo, o dióxido de carbono é liberado à medida que a matéria orgânica se decompõe. O dióxido de carbono faz com que a água se torne mais ácida. Isso permite que ele ataque a cal que cai, liberando o dióxido de carbono de volta na água. A queda da água refrescante à noite contorna a circulação do lago, empurrando a água rica em dióxido de carbono refrescada de volta ao topo do lago.
Um lago é um ecossistema complexo, mas grande parte dele também é um ecossistema oculto. O que levou o professor Sand-Jensen a olhar abaixo da superfície? “Quando menino, vi o declínio da erva-enguia marinha no fiorde perto de onde eu morava e ia nadar e pescar. Meu plano como estudante era examinar por que algumas plantas terrestres crescem aqui e não ali, estando particularmente interessado em juncos. No entanto, não consegui encontrar um supervisor com conhecimentos experimentais e ecológicos suficientes sobre juncos. Consequentemente, decidi fazer minha dissertação de mestrado examinando: A dinâmica de crescimento do eelgrass e as etapas críticas em seu ciclo de vida. No entanto, sendo imediatamente contratado como professor assistente no instituto de água doce da Universidade de Copenhague, mudei de plantas marinhas para estudos de plantas de água doce em lagos e riachos. Simultaneamente, tenho estudado ocasionalmente macroalgas marinhas e ervas marinhas e, mais recentemente, até plantas terrestres. Atualmente sou co-autor de um livro sobre 'biologia e identificação de plantas de água doce do norte da Europa'.”
Uma das linhas que me impressionou do resumo foi Pequenos lagos dominados por plantas funcionam como laboratórios de campo naturais…. Destaca um dos atrativos dos pequenos lagos para estudo, mas também uma dúvida. O que faz um lago pequeno? O professor Sand-Jensen disse: “Pequenos lagos são geralmente rasos e as plantas submersas podem cobrir a maior parte do fundo do lago e, assim, ditar os processos em todo o ecossistema do lago. Sendo também um fisiologista de plantas, é fascinante trazer os resultados de experimentos de laboratório controlados para “teste real no ambiente verdadeiramente relevante – o lago – em que as condições ambientais variam naturalmente controladas pelo dia e pela noite, céu ensolarado ou nublado, o vento e a existência e processos das plantas. Alguém pensou com antecedência que as condições críticas de oxigênio podem ocorrer durante o dia, quando a produção de oxigênio pela fotossíntese está acelerada? Bem não."
O professor Sand-Jensen disse que essas mudanças dinâmicas são importantes. Eles ocorrem porque mesmo pequenos lagos não são homogêneos. “Este é o caso porque a depleção de oxigênio se desenvolve pela respiração nas águas escuras do fundo abaixo do dossel da superfície, à medida que a mistura vertical é interrompida pelo aquecimento da superfície, formando água superficial leve flutuando em águas profundas pesadamente densas. À noite, o resfriamento da superfície induz a mistura vertical, trazendo novo oxigênio para as águas profundas e as partes basais das plantas para respiração”.
“A dinâmica físico-química me surpreendeu muito em lagos pequenos (e podemos encontrar as mesmas condições em canteiros rasos em lagos maiores). Bem, não sabíamos porque não o procuramos antes. E o desenvolvimento de sensores de operação contínua abriu este mundo. Antes precisávamos fazer – noite e dia – amostragem pontual.”
Os desafios agora são descobrir como a água se move horizontal e verticalmente através dos lagos. Há também a interação com a vida animal para mapear. O professor Sands-Jensen disse: “Gostaríamos muito de rastrear on-line o movimento vertical e horizontal de peixes e pequenos animais, juntamente com as mudanças dramáticas nas condições ambientais. Eles se movem de acordo com as mudanças das condições ambientais? Ou eles ficam parados e toleram, digamos, altas temperaturas de superfície ou anoxia em águas profundas por muitas horas?” Ele também identifica sensores automáticos para fósforo e cálcio como um desenvolvimento necessário. Isso acrescentaria às informações que os ecologistas já possuem sobre oxigênio e pH.
Com sensores como esses, Sand-Jensen seria capaz de investigar um dos quebra-cabeças ambientais que o interessam. “Gostaria de testar se as plantas estão limpando o ambiente por si mesmas, precipitando o carbonato de cálcio e co-precipitando o fosfato ligado ao carbonato de cálcio.”
A adição de água ao meio ambiente não apenas torna a vida mais úmida. Isso o torna muito mais quimicamente diverso e dinâmico. A revisão de Sand-Jensen e colegas fornece uma plataforma para muitos projetos possíveis.
