El 6 de junio 2018, el Centro de Limnología informó que una floración de algas tóxicas había comenzado a extenderse por el lago Mendota. Rápidamente condujo al cierre de playas alrededor del lago más grande de Madison.

También coincidió con el lanzamiento de un nuevo esfuerzo de cuatro años por el condado de Dane, llamado Suck the Muck, diseñado para succionar literalmente un siglo de fósforo de 33 millas de arroyos que alimentan los lagos del condado.

Fósforo, un nutriente que se encuentra en el estiércol aplicado a los campos agrícolas, llega a las aguas de Wisconsin (y vías fluviales en otros lugares) en la escorrentía después de las tormentas de lluvia. Cuando el clima es cálido, puede conducir al agua maloliente y al florecimiento de algas tóxicas que plagan lagos como Mendota, que se encuentra en un paisaje agrícola.

Esta escorrentía puede estar empeorando, según un estudio reciente de investigadores del Proyecto Clima y Sostenibilidad del Agua de la Universidad de Wisconsin-Madison. Con un clima cambiante, la frecuencia de los eventos de lluvia de alta intensidad va en aumento. Estas tormentas traen fuertes lluvias durante un corto período de tiempo y exacerban la escorrentía de fósforo de los campos agrícolas cubiertos de estiércol. más de lo que esperaban los científicos.

"Ambas cosas son malas para la calidad del agua:demasiado estiércol es malo y demasiadas tormentas intensas son malas, también, "dice el autor principal del estudio en Cartas de investigación ambiental , Melissa Motew. "Esta es una historia sobre cómo un problema realmente agrava otro problema".

En efecto, la floración de algas en el lago Mendota se produjo inmediatamente después del segundo mayo más húmedo en la historia registrada de Madison, y su octavo más cálido. El Servicio Meteorológico Nacional informó que mayo de 2018 fue el más húmedo registrado en los Estados Unidos contiguos.

Pero Motew no comenzó preguntando cómo las fuertes tormentas y el estiércol interactúan sinérgicamente para afectar la calidad del agua. Fue mientras estudiaba el fósforo heredado en los suelos, la acumulación del nutriente a lo largo del tiempo, que ella y el equipo de investigación notaron algo interesante en los datos.

"Sabíamos que las fuertes lluvias transportan mucho fósforo fuera de un campo y en 2014, (coautor Stephen Carpenter, profesor emérito y director de CFL) encontró que una cantidad relativamente pequeña de eventos de lluvia cada año entregaba la mayor parte del fósforo a los lagos, "Ella explica." Nos dimos cuenta de que parecía que cuando teníamos períodos de fuertes lluvias estábamos viendo una peor calidad del agua de lo que esperábamos. Nos impulsó a crear este estudio ".

El cambio climático está trayendo lluvias más intensas en los EE. UU., particularmente en el Medio Oeste y Noreste. El estudio de 2014 de Carpenter y sus colegas mostró que el 74 por ciento de la carga de fósforo en el lago Mendota ahora se distribuye en solo 29 días al año. y un estudio de 2016 de científicos de la Universidad de Marylhurst en Oregon y UW-Madison mostró que la precipitación anual en la cuenca del Yahara, que incluye el lago Mendota, aumentó en 2,1 mm cada año entre 1930 y 2010.

Esto equivale a un aumento de aproximadamente siete pulgadas de lluvia adicional hoy, Motew explica. Ese mismo estudio también mostró que, si bien la frecuencia de grandes tormentas en la región promedió 9.5 eventos por década entre 1930 y 1990, entre 1991 y 2010, el número de grandes tormentas casi se duplicó, alcanzando 18 eventos por década.

Usando modelos de simulación, Motew y el equipo del estudio preguntaron cómo los eventos de lluvia más extremos podrían interactuar con el suministro de fósforo de estiércol y fertilizantes en las tierras de cultivo para afectar la escorrentía al nivel de un lago individual y los arroyos que lo alimentan. Es decir, ¿Qué sucede cuando una determinada cantidad de lluvia cae sobre un campo en el transcurso de dos horas en lugar de 24 horas?

"El modelo nos permite ampliar y hacer observaciones interesantes desde la escala de un campo hasta la cuenca hidrográfica completa, "Ella dice." Los modelos nos permiten entrar y estudiar el proceso de cómo se mueve el fósforo con gran detalle ".

Usando dos escenarios climáticos de 60 años, uno que asumió la precipitación diaria, temperaturas máximas y mínimas, velocidades del viento, humedad relativa y radiación solar similares a los valores medios anuales actuales en Madison, y otro asumiendo eventos de lluvia más extremos, El modelo de Motew exploró lo que sucede con las concentraciones de fósforo en el lago Mendota y sus corrientes tributarias en condiciones de precipitación de baja y alta intensidad.

Tomó en cuenta las prácticas de la vida real de los agricultores en la cuenca, incluidas sus aplicaciones típicas de fertilizantes y estiércol y sus prácticas de labranza. la cantidad de fósforo ya almacenada en las capas superficiales del suelo, y la composición de la tierra alrededor del lago Mendota. Más de la mitad de la tierra que lo rodea es agrícola.

Motew descubrió que el fósforo disuelto, del tipo que se encuentra en el estiércol, en comparación con otros fertilizantes y el que se encuentra en el suelo, combinado sinérgicamente con eventos de fuertes lluvias para aumentar la cantidad de fósforo que se escurre hacia el lago Mendota y sus arroyos.

"Esto nos pone en un riesgo aún mayor de empeorar la calidad del agua, "dice Christopher Kucharik, coautor del estudio y ex asesor de posgrado de Motew. "Este resultado también tiene implicaciones de gran alcance porque la relación sinérgica probablemente estará presente en muchas cuencas hidrográficas agrícolas de todo el mundo, donde coexisten el ganado y las aguas superficiales ".

El fósforo es un nutriente fundamental para los organismos vivos como los cultivos. Pero lo que hace en tierra también lo hace en el agua:estimula el crecimiento de organismos como plantas y algas. Cuando mueran estos organismos caen al fondo de una vía fluvial afectada, descomponer y consumir oxígeno. Esto mata la vida silvestre y estimula el crecimiento de cianobacterias, el organismo detrás de las floraciones de algas tóxicas. En algunas partes del país, puede conducir a zonas muertas, como en el Golfo de México.

Los agricultores en el condado de Dane y en otros lugares ya están aplicando menos estiércol y lo están haciendo con mayor precisión, Motew dice:y tiene la esperanza de que estas estrategias ayuden a reducir la escorrentía de fósforo de sus tierras de cultivo.

Motew, quien ahora es investigador en The Nature Conservancy, también cree que los agricultores deberían ser parte de los esfuerzos continuos para mejorar la calidad del agua. "Necesitamos asociarnos más con los agricultores para que no solo podamos mejorar nuestra propia investigación utilizando mejores datos, pero para que podamos trabajar juntos y basarnos en sus ideas, también ". Ella dice." Ellos conocen los problemas de cerca y personalmente y pueden proporcionar ideas que no hemos considerado. Nosotros, como científicos, podemos ayudar a explorar a dónde pueden conducir esos conocimientos ".

Motew agrega:"Los agricultores son clave para resolver el problema, a pesar de que con frecuencia se les culpa. Todos debemos asumir la responsabilidad de nuestro sistema alimentario y encontrar formas de ayudar a los agricultores a gestionar mejor el estiércol ".