11º Sinageo - SISTEMAS LACUSTRES NA PENÍNSULA FILDES, ILHA REI GEORGE, ANTÁRTICA

Resumo

O artigo objetiva apresentar a caracterização geomorfológica e sedimentar dos sistemas lacustres da Península Fildes, Ilha Rei George, incluindo experimentos sobre os efeitos do aquecimento atmosférico na decomposição anaeróbica sobre os sedimentos orgânicos lacustres. A geomorfologia glacial e periglacial da Fildes foi analisada com imagens de satélite e atividades de campo com a coleta e análise granulométrica dos sedimentos. Foi realizado um mapa da classificação preliminar dos lagos. Os pontos de análise granulométrica mostram predomínio de classes de tamanho silte e areia. As análises biogeoquímicas de amostras de sedimentos de fundo e superfície da água foram base para testar o efeito do aquecimento sobre os diferentes sedimentos lacustres coletados em lagos da Península com incubações experimentais de concentrações de nutrientes e carbono orgânicos.

Palavras chaves

processos glaciais; sedimentologia; mudanças glaciais

Introdução

A influência das mudanças climáticas atuais e futuras podem ser investigadas através de informações paleoambientais, como registros sedimentares lacustres e marinhos, assim como denotam diversos autores (LEVENTER et al. 1993; DOMACK et al. 1995; RATHBURN et al. 1997; KIRBY et al. 1998; YOON et al. 2000; TATUR et al. 2004). Os lagos são considerados como locais com importantes arquivos paleoclimáticos e paleoambientais por estarem sujeitos a múltiplas forçantes que regulam sua história, tais como clima, embasamento rochoso, atividade tectônica e vulcânica, vegetação, biota e atividade humana. Por consequência preservam arquivos importantes que contam sua história. Os sedimentos lacustres também são importantes no fator de acumulação e preservação do carbono orgânico em escala global, captando mais carbono (C) anualmente do que sedimentos oceânicos. A origem terrestre ou aquática orgânica pode ser mineralizada e liberar gases como o dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4) por intenso metabolismo biológico nos lagos (Marotta et al., 2014). Esses gases possuem reconhecida propriedade de intensificar o aquecimento global (IPCC, 2007). Desta forma, os aportes terrestres de carbono, uma vez mineralizado na forma gasosa (Jones e Mulholland 1998; Marotta et al. 2010) e de matéria orgânica, subsidiando a produção de gases de C pela decomposição biológica em meio aquático (Duarte e Agusti 1998; Bastviken et al. 2003; Duarte y Prairie 2005; Sobek et al. 2005), tornando os lagos fontes notáveis de CO2 (Cole et al. 1994, Cole et al 2007, Marotta et al, 2009) e de CH4 (Bastviken et al. 2004, Bergstreom et al., 2007) para a atmosfera. A temperatura é reconhecidamente uma das condições mais importantes da atividade biológica (Brown et al. 2004; Dillon et al. 2010). Como consequência, o aumento da temperatura tem um controle importante na intensificação e liberação de gases de C por decomposição biológica, ainda que outros fatores, como a quantidade e qualidade dos substratos orgânicos também possa interferir na magnitude de seus efeitos (Davidson e Janssens, 2006). A temperatura média superficial do ar tem elevado de 2.8°C a 3,5°C nos últimos cinquenta anos (Turner et al. 2005; Hansen et al. 2010). O artigo objetiva apresentar a caracterização geomorfológica e sedimentar dos sistemas lacustres da Península Fildes, Ilha Rei George, Antartica Marítima, incluindo experimentos sobre os efeitos do aquecimento atmosférico na decomposição anaeróbica de sedimentos orgânicos lacustre. A Península Fildes (62°08´/62°14´S - 59°02´/58°51´W) está localizada no sudoeste da ilha Rei George, e é a península mais extensa do arquipélado das Shetlands do Sul com aproximadamente 1.400 km2 (Peter et al. 2008). Cerca de 29 km2 da Península Fildes possui áreas livres de gelo. A península está limitada a nordeste pela geleira Collins, a norte e oeste pelo Passo Drake, pela baía Maxwell. Algumas áreas da península são caracterizadas por áreas diretamente influenciadas pela geleira Collins, ao norte, com lagos proglacial e até mesmo recentes depósitos glaciais, ao passo que as características periglaciais das áreas central e sul são modificados pela ação de outros agentes dominantes, como vento, neve derretida, precipitação líquida, bacias hidrográficas e atividades marítimas. Os setores mais altos não excedem 170 metros e vales são fluem para a Passagem de Maxwell Cove e Drake. No entanto, o estudo revela que a geleira tem apresentado retração no período 1983-2006, em resposta à tendência regional de aumento da temperatura do ar. Tais alterações podem também estar relacionadas com o aumento da ocorrência de precipitação líquida e aumento do número de graus de dias de fusão (SIMÕES, 2014). Os dias de verão com precipitação líquida aumentaram em nos últimos 30 anos, ao longo de dias com quando a temperatura superou 0°C, acelerando o processo de fusão da neve e gelo (ROSA, 2011).

Material e métodos

A geomorfologia da área de estudo foi mapeada usando imagens QuickBird RGB 432 do ano de 2006. Amostras de depósitos sedimentares obtidas em campo e formas identificadas foram mapeadas por pontos de controle com GPS. Para a coleta de sedimento no fundo de lagos e alagados foram utilizados dois tipos de instrumentos: para as partes mais profundas um amostrador de sedimento que está ligado um tubo de acrílico; para as partes rasas, pequeno amostrador de plástico para testemunhos de 10 centímetros que podem ser acoplados a tubos de PVC, de acordo com a profundidade. Nas partes mais rasas foram coletadas de quatro a cinco amostras para cada ponto, de acordo com a configuração do fundo e profundidade. Foram realizadas observações e mensurações de: (1) feições erosivas (diferentes escalas) para a classificação e análise (processo, morfologia, dimensão linear); (2) características de deposição, em particular, identificação e classificação dos diversos tipos de morainas e seu contraste com outros depósitos subglaciais e origem, para a reconstrução de parâmetros atuantes nos processos e dinâmicas de geleiras basais. A análise estatística da distribuição de tamanho de partícula foi calculada e utilizou-se o software Gradistat incluindo: grau médio de assimetria para seleção e distribuição logarítmica (método de Folk e Ward, 1957), a distribuição de cascalho, areia e silte. A identificação foi feita com microscópio binocular em frações > 250 mícrons e 500 mícrons>. Foram consideradas características macroscópicas tais como textura, brilho e cor (COSTA, 2008). As rochas vulcânicas foram classificados de acordo com Le Bas (1986). Para a análise biogeoquímica, as amostras de sedimentos de fundo e da superfície da água foram coletadas para análise das incubações experimentais e concentrações de nutrientes e carbono orgânico (APHA, 1992). A experiência tinha por objetivo testar o efeito do aquecimento sobre os diferentes sedimentos lacustres e foi realizada em frascos de vidro de 100 ml previamente lavados e selados com rolha de borracha maciça impermeável ao gás butilo e um selo de alumínio. Foram condicionados 20-30 ml dos sedimentos de lagos em cada frasco. Com os frascos selados, amostras de sedimentos foram submetidos ao fluxo de gás de N2 de pureza elevada para obter condições anóxicas. As garrafas fechadas com amostras de sedimentos foram dispostos em dois banhos termostáticos um para a temperatura média observada (1°C) e outro para aquecer cerca de 4°C previsto por cenários (IPCC, 2007). Análises CO2 e CH4 foram realizadas num cromatógrafo de gás. O efeito do aquecimento global, o tempo de incubação e a interação entre ambos sobre a concentração de CH4 e CO2 em cada sedimento lacustre foi avaliada e as taxas de produção destes gases calculadas e comparadas entre os diferentes lagos estudados.

Resultado e discussão

A geomorfologia glacial e periglacial da Península Fildes foi analisada com a interpretação de imagens de satélite e dados de atividades de campo e dados preliminares da análise granulométrica dos sedimentos. Foi elaborado o mapa com uma classificação preliminar dos lagos para a localização do lago principal e fluxos. No Vale do Norte, morainas têm alturas que variam de 1- 10 metros com íngremes cristas assimétricas. Canais e alagados gerados pelo derretimento de geleiras produzem dois tipos de drenagem: uma interna e outra para o Maxwell Cove. No Vale do Klotz foram observados fluxos de canais de formação de água de degelo muito mais desenvolvidos do que os observados na imagem de satélite e sujeitos a ação marinha. A fusão da geleira Collins (SIMÕES, 2013) também contribuiu com canais de fluxo. Como as partes sul e central da península foram deglaciadas antes dos vales do norte, a identificação de formações morâinicas tornou-se mais difícil devido à ação da chuva, neve derretendo e permafrost, e vento, que alterou os depósitos glaciais originais. Análises granulométricas das amostras indicam o predomínio de areias (99,8%). A dinâmica da geleira na escala espacial e temporal tem contribuído para a variação de algumas características dos sedimentos. As análises biogeoquímicas de amostras de sedimentos de fundo e superfície da água foram base para testar o efeito do aquecimento sobre os diferentes sedimentos lacustres coletadas em lagos da Fildes Península com incubações experimentais de concentrações de nutrientes e carbono orgânico. Sedimentos superficiais coletados em lagos na Fildes Península concentram informações climáticas e ambientais ao longo dos pontos norte-sul. A análise granulométrica possibilitou evidenciar classes de tamanho de partículas e predomínio silte e areia e mineralogia de sedimentos em conjunto com análise óptica aponta para a predominância de elementos de composição original da formação de rocha de basalto dominantes na península e controle de sedimentos terrígenos. No entanto, fatores geográficos e da dinâmica da geleira em escala espacial e temporal têm contribuído para a variação de algumas características dos sedimentos. A grande produção de CH4 em sedimentos de algumas amostras, apesar das condições experimentais frias, confirmou que a quantidade e/ou qualidade de substratos orgânicos podem determinar os efeitos mais intensos sobre decomposição biológica do que alterações da temperatura (FIERER et al., 2005; BOKHORST et al., 2007). Estudos anteriores relataram que a mineralização de carbono orgânico em ecossistemas mais frios, em latitudes elevadas (GUDASZet al. 2010, WADHAM et al., 2012) podem ser sensíveis aos aumentos de temperatura. No entanto, o efeito fraco ou inexistente da temperatura na produção de C observada em alguns lagos reforça o papel potencial de recursos (por exemplo, substratos orgânicos e aceitadores de elétrons) associados com condições de temperatura (por exemplo) para determinar as taxas de mineralização e liberação subsequente de gás C (DAVIDSON e JANSSENS, 2006). Embora o nível de explicação do aquecimento experimental sobre a variação total de concentrações de CO2 e de CH4 foi restringido apenas a uma parte do sedimentos lacustres estudados, esta variável apresentou efeitos significativos sobre a análise, o que também não pode ser desconsiderado.

Considerações Finais

Foram apresentadas evidências preliminares de que as amostras coletadas em ambientes rasos de quatro lagos de Fildes Peninsula, distribuído no transecto norte-sul, origem terrígena mostram-se, dependendo da composição química, ser coerentes com as características geológicas da área. Com base nas caraterísticas geomorfológicas e sedimentares, são sugeridos três fontes: (1) sedimentos glaciais derivadas das áreas expostas da geleira Collins, deslocadas em distâncias curtas e em períodos recentes, devido à pouca alteração por intemperismo químico; (2) sedimentos transportados pelo vento sempre presente na área e capaz de diferentes fontes; (3) a água do derretimento áreas de neve e permafrost e encostas que cercam os lagos, ação mais eficaz intemperismo químico. O tamanho de grão e as variações geoquímicas ao longo do transecto norte-sul pode estar relacionada ao clima e à evolução ambiental na área, as consequentes mudanças nas condições atmosféricas.

Agradecimentos

CNPq e FAPERJ

Referências

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