La ecología de los ríos es el estudio científico de las especies acuáticas, sus interacciones entre sí y su conexión con los procesos biológicos, químicos y físicos desde múltiples dimensiones dentro de los ríos. [1] Los ríos muestran una gran variabilidad en su fuerza y generan gradientes espaciales y temporales en las actividades abióticas y bióticas. [2] La estructura física de las redes de ríos muestra que los sistemas de cabecera se comportan de manera diferente a los sistemas de orden medio-bajo, con un caudal medio anual, tamaño del canal, hábitat aluvial y área de contribución, todos factores clave. [3]
Los arroyos, junto con lagos, ríos y humedales dentro de las áreas protegidas, se consideraban una idea de último momento. [3] Sin embargo, los ecosistemas acuáticos de agua dulce , como los arroyos, están conectados por el agua que fluye y cambia a escala espacial y temporal. [3] Los arroyos (así como los ríos), son una parte crucial de las muchas características pasadas y actuales de las ciudades, y potencialmente de cualquier futuro. Los primeros asentamientos y el desarrollo de las ciudades se dieron alrededor de los arroyos, ya que brindan muchos servicios como: transporte, comercio, recreación, suministro de agua y mucho más. [4] Por lo tanto, ha habido un cambio en la investigación de la estructura biofísica de los ecosistemas fluviales a sus propiedades funcionales. [5]
Los arroyos transportan sedimentos y nutrientes a los ríos, lagos y posteriormente a los océanos.
Los arroyos tienen dos funciones principales: transportar agua desde elevaciones más altas a elevaciones más bajas; y transportar sedimentos. [6] Un arroyo saludable tendría una cantidad igual de sedimentos recogidos y movidos río abajo y sedimentos depositados en el arroyo. Esto también puede dar como resultado lagos, ríos y estuarios saludables . [7] El exceso de deposición en el arroyo puede dar lugar a barras de sedimentos en medio del canal. La erosión excesiva del canal puede dar lugar a una rápida profundización o ensanchamiento del cauce del arroyo, todo lo cual afecta las funciones y servicios del ecosistema del arroyo. [6] También proporcionan servicios esenciales a su vida acuática y organismos asociados, como los caballos, que pueden depender del arroyo para beber agua, o los peces que dependen de ellos para su hábitat. Por lo tanto, los ecosistemas fluviales no se pueden estudiar de forma aislada.
Los arroyos son dinámicos y, por lo tanto, producen mucha energía. Esto ocurre debido al movimiento de agua y sedimentos a través de un sistema fluvial. "Cuanto más rápido fluye el arroyo, mayor es el poder que tiene para erosionar y transportar sedimentos". [6] Una forma en que un arroyo puede disipar esta energía del agua que fluye es alterando su patrón de flujo o serpenteando formando curvas a lo largo de la distancia que recorre el flujo. Por lo tanto, es normal que los canales de los arroyos se muevan lentamente con el tiempo. [6] Las zonas ribereñas son igualmente importantes en los arroyos, ya que las plantas amantes del agua, profundas o con raíces densas en esta zona a lo largo del canal del arroyo, agregan otra capa de protección a esta energía. [6]
Las comunidades microbianas en los ecosistemas fluviales son la base trófica y desempeñan un papel importante en la renovación y el reciclaje de nutrientes. [5] La descarga y la velocidad de un arroyo generalmente determinan las especies (especialmente las algas ) que ocupan un sistema. Los procariotas y los eucariotas descomponen la materia orgánica y son consumidos por otros organismos a un nivel trófico superior . [5] En conjunto, la productividad de estas comunidades microbianas representa la productividad general de los ecosistemas fluviales. [5] Otros organismos habitan los ecosistemas fluviales, como: plantas, insectos acuáticos, hongos, peces, mamíferos y muchos más. [8]
La zona que se encuentra a lo largo de un arroyo cubierta de vegetación se denomina zona ribereña . La vegetación que prospera depende de la ubicación geológica del arroyo, como el continente, el clima, la hidrología del arroyo, etc. [8] Estas zonas aportan nutrientes, sombra, materiales orgánicos, hábitats, protección para el arroyo y mucho más. [8]
El campo de la ecología de los ríos urbanos ha evolucionado rápidamente en los últimos treinta años, lo que demuestra la creciente necesidad de establecer normas y difundir recursos educativos sobre los ríos. [4] Sin embargo, con el aumento del desarrollo urbano, esto ha provocado la alteración de los sistemas fluviales, como la cobertura terrestre de sus cuencas y las vías de flujo, las zonas ribereñas, los canales, etc., lo que ha provocado la devastación de sus estructuras y funciones ecosistémicas naturales. [4]
La urbanización reemplaza los paisajes naturales por superficies impermeables, como las carreteras. [9] A medida que la urbanización se extiende a las zonas rurales y la gente abandona la vida en el centro de la ciudad, aumenta la demanda de infraestructura y se eliminan los espacios naturales. Uno de los efectos más perjudiciales ha sido la introducción de complejas mezclas químicas de contaminantes y nutrientes en los ecosistemas naturales, incluidos los arroyos. [9] Esto suele provocar niveles excesivos de nutrientes en estos sistemas, sobre todo nitrógeno y fósforo . [9]
Existen muchos procesos hidrológicos y biogeoquímicos diferentes que funcionan por separado o en conjunto para contribuir a la eliminación de nitrógeno y fósforo. [10] Los procesos comunes que ocurren en los ecosistemas fluviales incluyen: desnitrificación , nitrificación , retención de sedimentos, asimilación y adsorción, entre otros procesos. [10]
La salinización del agua dulce es una amenaza creciente para los arroyos urbanos, las cuencas hidrográficas y otras fuentes de agua dulce, principalmente debido al síndrome de salinización del agua dulce . [11] Un factor importante en la movilización de sales, nutrientes y metales son los factores antropogénicos, como la salinización de las carreteras, los sistemas de alcantarillado y la adición de superficies impermeables. [11]
Una de las principales razones para la restauración de los ríos es la eliminación de la contaminación por nitrógeno y fósforo. El exceso de nitrógeno y fósforo proveniente de actividades antropogénicas ha contribuido a generar problemas de calidad en los ríos y arroyos, como la contaminación del agua potable, la hipoxia y la proliferación de algas. [10] Existen diferentes enfoques que se pueden adoptar para compensar estos efectos. Sin embargo, el enfoque utilizado variará según el ecosistema fluvial en cuestión.
También es importante señalar que la implementación de proyectos no solo produce resultados positivos. Existen muchas ventajas y desventajas que surgen con cada enfoque.
Se emplea para intentar influir en la calidad del agua al reducir la velocidad del flujo del río a través de la reconexión de un arroyo a su llanura de inundación . [12] Este enfoque funciona mejor en lugares donde el exceso de agua de lluvia se puede almacenar temporalmente en la llanura de inundación, lo que reduce los flujos máximos y, por lo tanto, mejora el procesamiento de nutrientes, como la desnitrificación. [12] Sin embargo, una limitación es que puede deteriorarse con el tiempo debido a la erosión, la falla de las características de restauración o incluso por no realizar el mantenimiento del sitio. [12]
Este enfoque apunta a la reconexión del arroyo con su zona hiporreica . Su objetivo es mejorar el intercambio de agua entre el arroyo y la zona hiporreica. [12] Por lo tanto, funciona mejor cuando existe la necesidad de aumentar el procesamiento de nutrientes, mejorar la calidad del agua o incluso ralentizar el flujo de agua, lo que permite una mayor interacción entre las zonas. [12] Sin embargo, una limitación es que puede haber menos efectividad en las áreas urbanas debido a que tienen superficies más impermeables y menos espacio para implementar la reconexión.
Esto incluye cambiar la morfología de un arroyo agregando características al arroyo, como meandros, charcas escalonadas, meandros , etc., para crear más área de superficie para los procesos e interacciones de nutrientes. [10] De manera similar al enfoque de reconexión del lecho del arroyo, una limitación es la falta de espacio para implementarlo de manera efectiva. Sin embargo, funciona mejor cuando se desea facilitar las interacciones biológicas, la captura de sedimentos, la absorción de nutrientes, etc., para mejorar los procesos de nutrientes. [10]
Este enfoque implica una infraestructura que pueda ralentizar el flujo de las aguas pluviales para que puedan infiltrarse y reducir los flujos repentinos y las cargas de nutrientes. [12] Por lo tanto, se implementa mejor para objetivos y planificación a largo plazo, ya que el tiempo que tarda un arroyo en recuperarse después de los proyectos de construcción para aguas pluviales puede variar y puede llevar varios años. [12] Su objetivo es mitigar los impactos negativos del flujo/escorrentía de las tormentas en la salud del arroyo. [12] Sin embargo, una limitación de este enfoque es que la infraestructura existente puede complicarlo. Por lo tanto, podría haber agua contaminada y puede ser costoso.
Este enfoque tiene como objetivo aumentar la superficie de humedales a través de la restauración o creación, ya que los humedales son muy eficaces para retener nutrientes. [10] Por ejemplo, la creación de humedales dentro del cauce de un río puede aumentar la retención de nutrientes. Los humedales también pueden almacenar aguas de inundación y filtrar nutrientes antes de que entren en los arroyos. [12] Por lo tanto, es mejor tenerlo en cuenta cuando se desea crear un tipo de zona de amortiguación para mejorar los procesos de nutrientes. Una limitación de este enfoque es que los humedales pueden secarse o sufrir degradación si no se mantienen las características del cauce o la conectividad hidrológica. [12]
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