A experiência da maioria das pessoas com ervas marinhas, caso existam, equivale a pouco mais do que uma cócega em seus tornozelos ao vadear em águas costeiras rasas. Mas acontece que essas plantas onipresentes, variedades dos quais existem em todo o mundo, poderia desempenhar um papel fundamental na proteção de costas vulneráveis ​​enquanto enfrentam ataques do aumento do nível do mar.

Uma nova pesquisa quantifica pela primeira vez, por meio de experimentos e modelagem matemática, quão grande e quão denso um prado contínuo de ervas marinhas deve ser para fornecer um amortecimento adequado das ondas em uma determinada região geográfica, climático, e configuração oceanográfica.

Em um par de artigos publicados nas edições de maio de duas revistas de pesquisa, Engenharia Costeira e a Jornal de Fluidos e Estruturas , O professor de engenharia civil e ambiental do MIT, Heidi Nepf, e o estudante de doutorado Jiarui Lei descrevem suas descobertas e os benefícios ambientais significativos que as ervas marinhas oferecem. Isso inclui não apenas a prevenção da erosão da praia e a proteção de paredões e outras estruturas, mas também melhorando a qualidade da água e sequestrando carbono para ajudar a limitar as mudanças climáticas futuras.

Esses serviços, juntamente com serviços mais conhecidos, como fornecer habitat para peixes e comida para outras criaturas marinhas, significa que a vegetação aquática submersa, incluindo ervas marinhas, fornece um valor global de mais de US $ 4 trilhões globalmente a cada ano, como estudos anteriores mostraram. Ainda hoje, algumas áreas importantes de ervas marinhas, como a Baía de Chesapeake, reduziram para cerca de metade de sua cobertura histórica de ervas marinhas (tendo recuperado de uma baixa de apenas 2 por cento), limitando assim a disponibilidade desses valiosos serviços.

Nepf e Lei recriaram versões artificiais de ervas marinhas, montados a partir de materiais de rigidez diferente para reproduzir o longo, lâminas flexíveis e bases muito mais rígidas que são típicas de plantas de ervas marinhas, como Zostera marina, também conhecido como eelgrass comum. Eles montaram uma coleção parecida com um prado dessas plantas artificiais em um tanque de ondas de 24 metros de comprimento no Laboratório Parsons do MIT, que pode imitar as condições de ondas e correntes naturais. Eles sujeitaram o prado a uma variedade de condições, incluindo água parada, correntes fortes, e balançando como uma onda para frente e para trás. Seus resultados validaram as previsões feitas anteriormente usando um modelo computadorizado de plantas individuais.

Os pesquisadores usaram os modelos físicos e numéricos para analisar como as ervas marinhas e as ondas interagem sob uma variedade de condições de densidade de plantas, comprimentos de lâmina, e movimentos de água. O estudo descreve como o movimento das plantas muda com a rigidez da lâmina, período de onda, e amplitude de onda, fornecendo uma previsão mais precisa do amortecimento das ondas sobre prados de ervas marinhas. Embora outras pesquisas tenham modelado algumas dessas condições, o novo trabalho reproduz com mais fidelidade as condições do mundo real e fornece uma plataforma mais realista para testar ideias sobre a restauração de ervas marinhas ou maneiras de otimizar os efeitos benéficos de tais prados submersos, eles dizem.

Para testar a validade do modelo, a equipe então fez uma comparação dos efeitos previstos das ervas marinhas nas ondas, olhando para um prado específico de ervas marinhas na costa da ilha espanhola de Maiorca, no Mar Mediterrâneo, que é conhecido por atenuar a força das ondas que chegam por um fator de cerca de 50 por cento em média. Usando medições de morfologia de prados e velocidades de onda coletadas em um estudo anterior conduzido pelo Professor Eduardo Infantes, atualmente da Universidade de Gotemburgo, Lei conseguiu confirmar as previsões feitas pelo modelo, que analisou a forma como as pontas das lâminas de grama e as partículas suspensas na água tendem a seguir caminhos circulares conforme as ondas passam, formando círculos de movimento conhecidos como orbitais.

As observações lá corresponderam muito bem às previsões, Lei diz, mostrando como a força das ondas e o movimento das ervas marinhas variavam com a distância da borda do prado ao seu interior de acordo com o modelo. Então, "com este modelo, os engenheiros e profissionais podem avaliar diferentes cenários para projetos de restauração de ervas marinhas, o que é importante agora, "ele diz que isso pode fazer uma diferença significativa, ele diz, porque agora alguns projetos de restauração são considerados muito caros para realizar, enquanto uma análise melhor poderia mostrar que uma área menor, menos caro para restaurar, pode ser capaz de fornecer o nível de proteção desejado. Em outras áreas, a análise pode mostrar que um projeto não vale a pena ser feito, porque as características das ondas ou correntes locais limitariam a eficácia das gramíneas.

O prado particular de ervas marinhas em Maiorca que eles estudaram é conhecido por ser muito denso e uniforme, então, um projeto futuro é estender a comparação a outras áreas de ervas marinhas, incluindo aqueles que são mais irregulares ou menos densamente vegetados, Nepf diz, para demonstrar que o modelo pode realmente ser útil sob uma variedade de condições.

Ao atenuar as ondas e, assim, fornecer proteção contra a erosão, as ervas marinhas podem reter sedimentos finos no fundo do mar. Isso pode reduzir significativamente ou prevenir o crescimento descontrolado de algas alimentadas por nutrientes associados ao sedimento fino, que, por sua vez, causa um esgotamento do oxigênio que pode matar grande parte da vida marinha, um processo denominado eutrofização.

A erva marinha também tem um potencial significativo para sequestrar carbono, tanto por meio de sua própria biomassa quanto pela filtragem de material orgânico fino da água circundante, de acordo com Nepf, e este é o foco da pesquisa em andamento dela e de Lei. Um acre de ervas marinhas pode armazenar cerca de três vezes mais carbono do que um acre de floresta tropical, e Lei diz que cálculos preliminares sugerem que, globalmente, prados de ervas marinhas são responsáveis ​​por mais de 10 por cento do carbono enterrado no oceano, embora ocupem apenas 0,2 por cento da área.

Enquanto outros pesquisadores estudaram os efeitos das ervas marinhas em correntes constantes, ou em ondas oscilantes, "são os primeiros a combinar esses dois tipos de fluxos, a que as plantas reais estão normalmente sujeitas. Apesar da complexidade adicional, eles realmente classificam a física e definem diferentes regimes de fluxo com diferentes comportamentos, "diz Frédérick Gosselin, professor de engenharia mecânica na Polytechnique Montréal, no Canadá, que não estava ligado a esta pesquisa.

Gosselin acrescenta, "Esta linha de pesquisa é crítica. Os desenvolvedores de terras são rápidos para preencher e dragar áreas úmidas sem pensar muito sobre o papel que esses ambientes úmidos desempenham." Este estudo "demonstra como a vegetação submersa tem um efeito precisamente quantificável no amortecimento das ondas que chegam. Isso significa que agora podemos avaliar exatamente o quanto um prado protege a costa da erosão. ... Esta informação permitiria melhores decisões por nossos legisladores."

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.