Onde os rios encontram os oceanos, cada ciclo da maré move a água para dentro e para fora dos estuários. A mistura e mistura de água doce e salgada, combinado com o clima sazonal, cria um ambiente único para ecossistemas em estuários costeiros e rios de maré a montante.

Mas o que as mudanças climáticas significam para essas comunidades de zonas úmidas? E como podem atividades como operações de barragens e desenvolvimento de terras afetá-los?

Para ajudar a responder a essas perguntas, pesquisadores do Laboratório de Pesquisa Marinha e Costeira do Pacific Northwest National Laboratory desenvolveram uma estrutura preditiva de indicadores ecológicos e análises para pesquisa e gestão de rios com marés estuarinas. Uma década em construção, a estrutura inovadora fornece um meio para compreender como as forças naturais e humanas governam a hidrologia e as comunidades de plantas nesses complexos ecossistemas de pântanos, agora e no futuro.

A estrutura é descrita em "Ecohidrologia de comunidades de plantas úmidas ao longo de um gradiente de rio estuarino a maré, "que apareceu em 18 de setembro no jornal de acesso aberto da Ecological Society of America Ecosfera . A pesquisa é a mais recente de uma série de estudos em escala regional apoiados pela Bonneville Power Administration e pelo Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA, Distrito de Portland, que estão implementando um programa para reconectar e restaurar áreas úmidas na planície de inundação do Rio Columbia.

A primeira em ecohidrologia

De 2005 a 2016, a equipe de estudo registrou a elevação do terreno, elevação da água, e tipos de plantas de 50 pântanos ao longo da planície de inundação do baixo rio Columbia. Esta planície de inundação se estende por 145 milhas da foz do rio Columbia até a represa Bonneville, 40 milhas a leste de Portland, Oregon.

Amy Borde, um cientista da Terra PNNL e autor principal do estudo, combinou os dados da pesquisa com um algoritmo para medir a inundação - quanta água persistiu por quanto tempo em um determinado local. Borde disse que o valor cumulativo resultante permitiu aos pesquisadores mesclar os diferentes tipos de informações hidrológicas em um único número.

"Poderíamos então comparar as elevações em um único local, ou entre locais ao longo do gradiente do rio, "disse Borde." Foi uma ferramenta valiosa para analisar a hidrologia. "

Heida Diefenderfer, um colega cientista da Terra no PNNL e co-autor do estudo, disse que a nova estrutura pode fornecer uma base para modelar e prever mudanças futuras em ecossistemas de marés semelhantes em todo o mundo.

"O trabalho de Amy tornou possível comparar os pântanos ao longo deste tipo de gradiente, do litoral a um sistema dominado por rio, que nunca tinha sido feito antes, "disse Diefenderfer.

Jogador utilitário da natureza

Como esponjas gigantes, pântanos atendem a funções ambientais essenciais, como controlar inundações, armazenando carbono, e filtragem de poluição. Os habitats dos pântanos também fornecem proteção e alimento para as aves, peixe, e mamíferos. Por exemplo, minúsculos salmões mordiscam ao longo das margens do rio Columbia, crescendo e ganhando força em sua jornada rio abaixo até o Oceano Pacífico.

Mas Diefenderfer disse que esses importantes ecossistemas costeiros muitas vezes passam despercebidos ou são vistos como terrenos baldios.

"Eles tendem a ser preenchidos e construídos ou cultivados, "disse Diefenderfer, "portanto, compreender os limites hidrológicos e a competição entre as espécies é importante tanto para informar a restauração do ecossistema quanto para melhorar a compreensão de como as zonas úmidas se relacionam com a mudança global."

A Barragem Bonneville representou um limite natural para o estudo. Das inúmeras represas no rio Columbia - que se origina no Canadá e flui por vários estados dos EUA antes de seguir para o oeste em direção ao Oceano Pacífico - Bonneville é a mais distante rio abaixo. Durante o final do verão e outono, quando o fluxo do rio é menor, as marés podem viajar rio acima até a barragem, ou a "cabeça da maré".

Salinidade e espécie

O esforço de pesquisa de longo prazo, um foco da equipe de Pesquisa de Ecossistemas Costeiros do PNNL, permitiu que os cientistas registrassem as respostas das plantas em baixas, médio-, e anos de alto fluxo. Os resultados mostraram que as espécies de plantas variam entre as elevações dentro das zonas húmidas e ao longo do rio. As variações dependiam da distância do sal e das marés na costa, e o volume do fluxo do rio abaixo da cabeça da maré.

A equipe também descobriu que a umidade - ou inundação - determinou em grande parte as comunidades de plantas e a resistência a espécies não nativas. Mais perto do Oceano Pacífico, a salinidade impedia que espécies não nativas se instalassem. Apenas rio acima, na zona de marés fortes, mas de água doce, a diversidade de espécies de plantas era a mais alta - um indicador de resiliência nas zonas úmidas das marés.

Mais acima, mudanças no dia a dia, sazonal, e os ciclos anuais de umedecimento e secagem aumentaram a invasão por espécies não nativas. Esses ciclos também diminuíram a diversidade de plantas aquáticas e outras coberturas vegetais. Na média, a qualidade das comunidades de plantas melhorou significativamente perto do oceano.

Com base na estrutura, a equipe identificou cinco zonas de vegetação distintas associadas a espécies indicadoras e padrões únicos de salinidade e inundação. Duas espécies de plantas - cana de Lyngbye (nativa) e capim-canário (não nativa) - se destacaram por sua cobertura e efeitos competitivos em outras plantas. O papel dominante dessas duas espécies foi negociado entre zonas influenciadas pelo oceano e pelo rio, respectivamente.

A estrutura eco-hidrológica da equipe pode ser usada para abordagens em escala de paisagem para pesquisa e gestão ecológica em zonas de transição de rios de maré em todo o mundo. O estudo também se refere aos esforços de modelagem do sistema global da Terra do PNNL para o Departamento de Energia dos EUA por meio de sua pesquisa para melhor compreender e modelar a interface terrestre-aquática - onde os ecossistemas fazem a transição entre a terra e a água.