Contexto

1Em 25 de junho de 1999, um pequeno avião propulsor sobrevoa a planície de inundação da Amazônia na região de Óbidos. A bordo, dois pesquisadores do IRD estão procurando um local de estudo para descobrir por que faltavam milhões de toneladas de sedimentos no balanço de exportação de sedimentos da Amazônia. Há vários anos, a quantidade de sedimentos transportados pela Amazônia e todos os seus principais afluentes tem sido medida regularmente pelo observatório HyBAm. Foi constatado que a quantidade de sedimentos medida em Óbidos, a última estação de medição da Amazônia antes de fluir para o Oceano Atlântico, é menor do que a soma desses fluxos de sedimentos. Além disso, alguns elementos químicos (como ferro, manganês, arsênico) não têm a mesma forma bioquímica a montante e a jusante dessas áreas inundadas.

2Mais de 6.500 lagos de várias formas e tamanhos foram identificados ao longo da Amazônia. Eles cobrem uma área estimada entre 300.000 e 800.000 km², ou seja, até 20% da superfície da bacia. A bacia é um mosaico de lagos, florestas inundadas, canais interligados permanentemente ou sazonalmente. No Brasil, estes lagos são conhecidos como várzeas. São planícies alagáveis enriquecidas com sedimentos e adequadas para a agricultura e a pecuária quando secam em águas baixas. Na língua tupi-guarani, o termo significa “onde há água”. A área de estudo foi finalmente escolhida para ser a planície chamada “várzea do Lago Grande de Curuai”, uma das maiores áreas a jusante da bacia amazônica e localizada no Estado do Pará, entre a cidade de Óbidos e a cidade de Santarém, na margem direita do Amazonas. Vários canais o conectam com o Amazonas, mas apenas o mais a jusante é permanente e pode funcionar como uma entrada ou saída de água, dependendo da diferença de nível de água entre o Amazonas e a várzea. Esta última é composta por corpos de água diferentes, temporariamente interligados, com diferentes cores e qualidades de água, especialmente em termos de turbidez e produção biológica (pigmentos de clorofila). A superfície da área inundada varia linearmente com o nível da água no Amazonas, entre 500 e 2.500 km² para um nível de água que varia entre 3 e 11,5 m na escala hidrométrica de Óbidos. Em sua margem sul, ela recebe influxos de vários pequenos rios (igarapés), que drenam uma área total de aproximadamente 1.400 km². A cobertura vegetal é distribuída na parte inundável entre floresta aluvial e pastagens temporárias, e na terra seca, que nunca é inundada, entre floresta primária e secundária, pastagens e áreas cultivadas. Esta várzea tem sido estudada nos últimos vinte anos para compreender e quantificar seu impacto na evolução da composição da água, dos sedimentos e dos elementos químicos que entram neste mosaico de lagos de água pretos ou brancos (ou melhor, marrom claro), alguns dos quais são depositados ali e outros que se juntam ao rio Amazonas após serem transformados por complexos processos químicos e biológicos. A várzea é um ambiente muito dinâmico, com vegetação emergindo a cada período de águas baixas e morrendo a cada época de enchentes. Portanto, também procuramos entender e medir seu impacto no balanço de carbono da Amazônia até o Oceano Atlântico e, por extensão, no balanço de gases de efeito estufa para a atmosfera.

Barco de pesca submerso, Lago Grande de Curuai, Brasil

A várzea do Lago Grande de Curuai visto do ar.

Como fazemos isso?

3Para isso, criamos uma rede permanente de meia dúzia de estações de medição (o número tem variado com o tempo), monitoradas por observadores recrutados entre os ribeirinhos. Em cada ponto desta rede, o observador mede a altura da água todos os dias, recolhe uma amostra de água a cada dez dias que é então analisada no laboratório em Brasília para medir a quantidade de matéria em suspensão, e a cada mês outra amostra de água é coletada para análise química dos principais cátions. Um cátion é um átomo ou molécula que perdeu uma ou mais cargas elétricas ou elétrons, tornando-se assim positivamente carregado. Diz-se que é maior se este elemento for encontrado em quantidades relativamente grandes (concentração de mais de 1 mg.l-1), em comparação com elementos traços que são encontrados em quantidades mínimas no ambiente (concentração de alguns µg.l-1). Para completar esta rede, organizamos campanhas com nossos colegas de numerosas universidades (ver quadro de parceiros) duas vezes por ano, em águas baixas e altas, para medir os fluxos nos diversos canais e recolher outras amostras, desta vez para a análise de dados biogeoquímicos mais completos e complexos (elementos principais e oligoelementos, carbono orgânico dissolvido e particulados, clorofila-a, traçadores isotópicos). As condições físico-químicas também são medidas por meio de sondas (pH, condutividade). A rede de medição e as numerosas campanhas de campo (uma dúzia entre 1997 e 2004) permitiram estabelecer um banco de dados excepcional sobre uma zona de inundação em uma região tropical e desenvolver um modelo que permite compreender as variações sazonais e interanuais do balanço hidrológico: fluxos trocados e fontes de água, balanço sedimentar, balanço de carbono dissolvido e particulados e um certo número de elementos químicos maiores e traços.

4O modelo hidrológico e sedimentar, baseado em vários anos de medições, nos permitiu representar a evolução temporal da várzea em termos de fonte, estoque e mistura de água e elementos químicos, e determinar o impacto das várzeas sobre os fluxos trocados com a Amazônia.

5Durante um ciclo hidrológico, observamos uma fase de enchimento da planície de novembro até o final de maio e uma fase de esvaziamento do início de junho a novembro, com um tempo de residência variando de 3 a 5 meses. Durante o período estudado (1997-2003), a superfície da várzea varia em média por um fator de 3 entre o período de águas baixas em novembro e o período de águas altas em junho. O período de armazenamento, durante o qual os volumes de água importados na planície são maiores que os exportados, começa entre dezembro e fevereiro, dependendo do ano, e dura até junho. A partir deste mês, e até o final de cada ciclo, a planície exporta mais água para o rio principal do que recebe, sendo que a exportação máxima, geralmente ocorre em agosto e setembro.

6Como os fluxos nas planícies de inundação são mais lentos do que no rio, estas áreas são locais privilegiados para a captação de sedimentos. O fluxo de partículas que entra na várzea varia relativamente pouco (na ordem de 1,5 106 t ± 9% do sedimento de entrada). A retenção de sedimentos em suspensão é estimada em média entre 41% e 53% da entrada (cerca de 800.000 t por ano), variando de ano para ano dependendo da velocidade e intensidade da inundação. Quanto mais lenta ou fraca for a inundação, mais a armadilha é reduzida sob a influência de processos de ressuspensão que favorecem a exportação de material.

7Além de sua influência sobre a hidrologia e o transporte de sedimentos, as planícies aluviais têm um impacto importante sobre a biogeoquímica e a ecologia da bacia amazônica. Comparando as concentrações de cálcio e potássio medidas in situ e as previstas pelo modelo hidrológico, pode-se observar uma diferença que mostra um armazenamento desses elementos durante o período de subida da água e um desarmazenamento durante o esvaziamento. Este ciclo de armazenamento/estocagem de certos elementos químicos está em grande parte ligado à influência de plantas semiaquáticas (por exemplo, jacintos de água) capazes de retirar nutrientes diretamente da água. Durante o período de descarga, a degradação destas plantas leva à remoção destes elementos. Em uma escala anual, a saída de cálcio (Ca) e potássio (K) representa entre 10% e 30% do fluxo de entrada. Manganês (Mn) e ferro (Fe) estão claramente presos nos sedimentos da várzea, com o armazenamento representando 47% e 97% da entrada, respectivamente.

8As várzeas são muito ricas em biodiversidade e são sistemas muito produtivos. A produção primária (produção de biomassa de algas, bactérias, plânctons) nas várzeas é estimada em 110 t de peso seco por hectare por ano (em comparação com 10 a 20 t/ha/ano em uma floresta de clima temperado). Esta produtividade se deve à fertilidade dos sedimentos do lago, que são enriquecidos com elementos importantes trazidos pelo rio, essenciais para o desenvolvimento do fitoplâncton e das espécies vegetais. Como resultado, as várzeas interferem significativamente na transferência de carbono na bacia amazônica e, em última instância, no Oceano Atlântico, tanto em termos do tipo de matéria orgânica como em termos de fluxos. Mostramos, graças às medições de carbono-14, que a matéria orgânica que entra na várzea durante a elevação do nível da água é aquela transportada pela Amazônia desde a Cordilheira dos Andes até a planície de inundação. Trata-se de uma matéria orgânica envelhecida (várias dezenas a centenas de anos) e não muito degradável. Ela tem origem na erosão das rochas andinas e na lixiviação dos solos da região da bacia a montante. Em contraste, a matéria orgânica produzida nas várzeas tem origem na produção primária (macrófitas e fitoplâncton) de produção recente (alguns meses a alguns anos), rica em nitrogênio e facilmente degradável. É esta matéria orgânica que se degradará de forma progressiva nas várzeas e produzirá naturalmente dióxido de carbono e, em menor escala, metano, que são gases de efeito estufa.

Em conclusão

9A criação de um observatório do ambiente amazônico incluindo a planície de inundação, levou a numerosos avanços científicos na maior bacia hidrológica do mundo. Na escala da bacia amazônica, as várzeas têm uma influência importante sobre a dinâmica hidrológica, sedimentar e bioquímica do rio. Entre 20% e 30% da água da Amazônia é armazenada nas várzeas ou flui através delas. Isto explica porque as inundações amazônicas não são tão poderosas quanto deveriam ser, pois grande parte da água da inundação é temporariamente armazenada nas várzeas e depois devolvida ao rio (e ao aquífero aluvial) durante o período de recessão. Estima-se que 80% dos sedimentos removidos dos Andes e transportados pelo rio transitam através das várzeas. A cada ano, 2 bilhões de toneladas entram no sistema de várzeas e 1,5 bilhões de toneladas o deixam, sendo o restante temporariamente (ou permanentemente em escala humana) preso nas várzeas. Enquanto a água é retida apenas por alguns meses, o sedimento pode permanecer armazenado por centenas ou mesmo milhares de anos. Finalmente, estas áreas são caracterizadas por uma produtividade primária muito alta, cuja degradação bacteriana está na origem das emissões de gases de efeito estufa. Em escala global, os fluxos de dióxido de carbono e metano das planícies de inundação dos rios tropicais estão longe de ser insignificantes.

10Nosso estudo concentrou-se em um sistema que ainda é muito pouco influenciado pelas atividades humanas. Somente as atividades artesanais de pesca e criação estavam presentes na várzea do Curuai. Hoje, as transformações ligadas às atividades humanas (pesca semi-industrial e pecuária, fábricas de tijolos, etc.), levando gradualmente à degradação desses ambientes, estão aumentando a vulnerabilidade das populações e o êxodo rural. Uma das vias de pesquisa atuais é o estudo das interações entre as populações locais e as mudanças ambientais, bem como os processos de adaptação das sociedades em resposta às variações climáticas e às mudanças socioambientais. Como em todas as aéras inundadas do mundo, as várzeas amazônicas são ecologicamente sensíveis a pressões antropogênicas e climáticas. Atualmente são consideradas como estando entre os ambientes mais ameaçados por alterações na bacia, particularmente por mudanças no uso do solo, desmatamento, gestão dos rios (para produção de energia hidrelétrica) e por variações climáticas que influenciam diretamente o regime hidrológico dos rios aos quais estão associados.

Paisagem da planície de inundação, Brasil.