A análise de DNA ambiental das comunidades microbianas pode nos ajudar a entender como funciona o ciclo da água de uma determinada região. Oliver Schilling, professor da Eawag (Instituto Federal Suíço de Ciência e Tecnologia Aquática) e da Universidade de Basel (Suíça), recentemente usou esse método para examinar o ciclo da água no Monte Fuji (Japão).
Oliver Schilling analisando a água da nascente no Monte Fuji (Japão). (Foto: T. Schilling)
De onde vem a água que fornece água potável para as pessoas de uma determinada região? O que alimenta essas fontes e quanto tempo leva para as águas subterrâneas retornarem à superfície?
Este ciclo hidrológico é uma interação complexa de vários fatores. Uma melhor compreensão do sistema nos permite entender, por exemplo, por que a contaminação é pior em alguns pontos do que em outros, e possibilitando nos ajudar a implementar políticas e práticas sustentáveis de gestão da água.
O DNA ambiental (eDNA) fornece alguns dados importantes para melhorar nossa compreensão. Em combinação com a avaliação de outras substancias naturais, gases nobres, por exemplo esses dados microbianos fornecem informações importantes sobre o fluxo, circulação e funcionamento de sistemas complexos de águas subterrâneas. “É uma vasta caixa de ferramentas que é nova em nosso campo de pesquisa”, diz Oliver Schilling, professor de hidrogeologia na Universidade de Basel e da Eawag. A hidrogeologia quantitativa mapeia onde e com que rapidez novas águas subterrâneas se acumularão.
A partir de 2018, Schilling realizou várias medições no Monte Fuji, no Japão, a fim de determinar de onde vem a água da nascente, ou seja, por onde a água subterrânea flui antes de chegar de volta à superfície e formar as centenas de nascentes naturais intocadas que estão espalhadas ao redor do Monte Fuji. Seus resultados estão publicados na primeira edição da revista Nature Water, que saiu recentemente.
Determinando as origens da água a partir do eDNA
A escolha dessa montanha em particular não foi coincidência: “O cenário geológico do Monte Fuji é único na Terra, pois é justamente ali que três placas tectônicas se encontram. Isso torna o sistema de águas subterrâneas altamente complexo e, portanto, pouco adequado para investigação usando os métodos padrão”, explica Oliver Schilling.
Foi graças a um colega japonês que ele teve a ideia de examinar o eDNA microbiano da região. “Ele me contou sobre fontes de água no Monte Fuji que exibem assinaturas dignas de nota, ou seja, que o eDNA contido na água mostra a presença de organismos que só podem crescer a uma profundidade de 500 a 1.000 metros”, lembra ele. Este é um indicador de que parte da fonte de água vem de águas subterrâneas profundas. “Esta foi a primeira indicação de que o eDNA microbiano pode fornecer algumas pistas sobre a trajetória do fluxo das águas subterrâneas quando combinado com outros marcadores independentes, como gases nobres”, explicou o hidrólogo de Basel.
Sua curiosidade foi despertada. Durante o seu período de pós-doutorado na Universidade Laval em Québec (Canadá), ele viajou para o Japão durante suas férias e realizou várias medições junto com seu colega japonês. Ele também se aprofundou na literatura científica existente, que é principalmente em japonês. Juntamente com o eDNA, Schilling também analisou dois rastreadores de águas subterrâneas com maior incidência devido ao cenário geológico único do Monte Fuji: o gás nobre hélio e o oligoelemento vanádio. “Todos os três rastreadores naturais contam a mesma história: há uma circulação profunda sistemática da água dentro do Monte Fuji. Essas análises são a chave para entender o sistema”, conclui Schilling.
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Possíveis descobertas para a Suíça
Esta nova aplicação de rastreadores pode ser usada para examinar sistemas de águas subterrâneas em todo o mundo. Na Suíça, por exemplo, pode ser aplicado para determinar de onde vem a água que é bombeada do subsolo para ser tratada como água potável. “Uma grande proporção de eDNA de micróbios amantes do frio nas águas subterrâneas, por exemplo, indicaria que a água derretida da neve e das geleiras formam uma proporção significativa das águas subterrâneas”, explica Schilling.
Visando o futuro, isso significa: “Se soubermos da importância dessas reservas naturais de água, podemos buscar alternativas com antecedência para proteger ao máximo as regiões afetadas da escassez sazonal de água”, continua o hidrogeólogo. Como resultado da mudança climática, na Suíça as geleiras estão derretendo e a neve está diminuindo, o que significa que essas importantes fontes de água para riachos e lençóis freáticos estão desaparecendo lentamente. Isso afetará negativamente a disponibilidade de água, especialmente nos meses de verão quentes e secos, cada vez mais frequentes.
Uma forma de evitar a escassez severa de água no verão, seria coletar mais água da chuva em reservatórios durante o inverno, por exemplo, melhorando artificialmente os reservatórios de água subterrânea ou adaptando a forma como os reservatórios acima do solo são gerenciados. “A análise do eDNA microbiológico nos oferece uma nova ferramenta para calibrar melhor os modelos hidrológicos usados na gestão das águas subterrâneas”, explica Schilling. Isso, por sua vez, é uma parte importante de fazer prognósticos realistas para a qualidade e disponibilidade da água e permite um planejamento sustentável e de longo prazo para a gestão das águas subterrâneas, nossa fonte mais valiosa e abundante de água potável.
Publicação Original
Oliver Schilling et al., Revisiting Mt. Fuji’s groundwater origins with helium, vanadium nde DNA tracers, Nature Water (2023); doi: 10.1038/s44221-022-00001-4
Cooperação
- Universidade de Neuchâtel
- Universidade de Shizuoka
- Universidade Laval
- Entracers GmbH
- ETH Zurique
Fonte: Eawag (Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology) e Noëmi Kern, Universidade de Basel
Adaptado por Digital Water
