Debido al uso de la tierra y al cambio climático, los lagos y embalses a nivel mundial están experimentando grandes disminuciones en las concentraciones de oxígeno en sus aguas del fondo. Está bien documentado que los niveles bajos de oxígeno tienen efectos perjudiciales sobre los peces y la calidad del agua. pero se sabe poco acerca de cómo estas condiciones afectarán la concentración de dióxido de carbono y metano en el agua dulce.

El dióxido de carbono y el metano son las formas primarias de carbono que se pueden encontrar en la atmósfera de la Tierra. Ambos gases son parcialmente responsables del efecto invernadero, un proceso que aumenta la temperatura global del aire. El metano es un gas de efecto invernadero 34 veces más potente que el dióxido de carbono, por lo que saber cómo los niveles bajos de oxígeno dentro de los lagos y embalses afectan tanto al dióxido de carbono como al metano podría tener importantes implicaciones para el calentamiento global.

Hasta ahora, los investigadores no tenían ningún dato empírico de toda la escala del ecosistema para decir definitivamente cómo el cambio de oxígeno puede afectar estos dos gases de efecto invernadero.

"Descubrimos que los niveles bajos de oxígeno aumentaron las concentraciones de metano entre 15 y 800 veces en la escala de todo el ecosistema, "dijo Alexandria Hounshell, investigador postdoctoral en el Departamento de Ciencias Biológicas de la Facultad de Ciencias. "Nuestro trabajo muestra que los niveles bajos de oxígeno en las aguas del fondo de los lagos y embalses probablemente aumentarán el potencial de calentamiento global de estos ecosistemas en aproximadamente un orden de magnitud".

Los investigadores de Virginia Tech acaban de publicar estos hallazgos en un artículo de alto impacto en Letras de limnología y oceanografía .

Para determinar una correlación entre las concentraciones de oxígeno y metano, los investigadores se concentraron en dos embalses en las afueras de Roanoke. En colaboración con la Autoridad del Agua de Virginia Occidental, el equipo de investigación operó un sistema de oxigenación en el embalse de Falling Creek, que bombea oxígeno a las aguas del fondo y permite a los investigadores estudiar las concentraciones de oxígeno a escala de todo el ecosistema. Al monitorear también el embalse de Beaverdam, un reservorio aguas arriba sin sistema de oxigenación, pudieron comparar las concentraciones de gases de efecto invernadero en las aguas del fondo de ambos embalses. Hicieron el experimento durante tres años para ver qué tan consistentes eran sus hallazgos a lo largo del tiempo.

"Los niveles de metano eran mucho más altos cuando no había oxígeno en las aguas del fondo de estos embalses, mientras que los niveles de dióxido de carbono eran los mismos, independientemente de los niveles de oxígeno, "dijo Cayelan Carey, profesor asociado de ciencias biológicas y miembro de la facultad afiliado del Centro de Cambio Global. "Con niveles bajos de oxígeno, nuestro trabajo muestra que obtendrá una mayor producción de metano, lo que conduce a un mayor calentamiento global en el futuro ".

Este estudio fue uno de los primeros en probar experimentalmente a toda la escala del ecosistema cómo los diferentes niveles de oxígeno afectan los gases de efecto invernadero. Logísticamente Es extremadamente desafiante manipular ecosistemas enteros debido a su complejidad y muchas partes móviles. Aunque los científicos pueden utilizar modelos informáticos y experimentos de laboratorio, nada es tan definitivo como lo real.

"Pudimos hacer una sustitución de tiempo por espacio porque tenemos estos dos reservorios que podemos manipular y contrastar entre sí para ver cómo será el futuro, a medida que los niveles más bajos de oxígeno en el agua del fondo se vuelven más comunes. Podemos decir con gran certeza que veremos que estos lagos se convertirán en emisores de metano más grandes a medida que disminuyan los niveles de oxígeno. "dijo Carey.

Según Hounshell, la fuerza de sus resultados radica en la extensión del estudio durante varios años. A pesar de tener una variedad de condiciones meteorológicas durante los tres años, El estudio afirmó que cada año ocurren concentraciones de metano mucho más altas en condiciones de bajo nivel de oxígeno. no importa la temperatura del aire.

Por último, este estudio es crucial para la forma en que los investigadores, y el público en general, Piense en cómo los ecosistemas de agua dulce producirán gases de efecto invernadero en el futuro. Con bajas concentraciones de oxígeno aumentando en lagos y embalses de todo el mundo, estos ecosistemas producirán concentraciones más altas de metano en el futuro, conduciendo a un mayor calentamiento global.

Por supuesto, estos cambios ecológicos no solo están ocurriendo en la región de Roanoke. Al rededor del mundo, varios estudios han señalado cambios en el ciclo del carbono en los ecosistemas terrestres y marinos. Sin embargo, este estudio es uno de los pocos que aborda este fenómeno en lagos y embalses, que a menudo se pasan por alto en los presupuestos de carbono. Este estudio llenará estas lagunas de conocimiento y destacará lo que podemos hacer como ciudadanos para resolver este problema.

Este estudio sugiere que evitar que los lagos experimenten concentraciones bajas de oxígeno en primer lugar podría evitar que lleguen al punto de inflexión. cuando comienzan a convertirse en grandes productores de metano. Las pequeñas decisiones pueden sumar. Por ejemplo, La disminución de la escorrentía en lagos y embalses puede prevenir el agotamiento de oxígeno en sus aguas del fondo. "No pongas una tonelada de fertilizante en tu césped, y sea realmente estratégico sobre la cantidad de fertilizante que usa y cómo lo usa, "dijo Hounshell.

Y los gases de efecto invernadero son solo una pequeña parte del panorama general de cómo funcionan los reservorios en el ciclo global del carbono. En la actualidad, el equipo de investigación está realizando estudios de seguimiento de manipulación de oxígeno para dilucidar otros componentes que contribuyen al cambio del ecosistema. Continuarán monitoreando las manipulaciones de oxígeno en los dos reservorios de Roanoke para ver cómo el reservorio puede afectar el ecosistema a largo plazo.