Diagramas esquemáticos da pontuação Z e avaliações das necessidades hídricas dos ecossistemas. um , Diagrama esquemático da paisagem que ilustra como o índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI) e as flutuações da profundidade até a água subterrânea (DTG) podem variar temporal e espacialmente em toda a paisagem, dependendo da elevação da superfície do terreno e do posicionamento da paisagem. As profundidades das águas subterrâneas e os valores NDVI associados são específicos do local e fornecidos aqui para fins ilustrativos. A maior parte da vegetação está adaptada às flutuações naturais do DTG (por exemplo, dentro de -1 a +1 desvio padrão (σ) durante um período de referência), mas se o DTG exceder estas flutuações naturais, a vegetação pode ser afetada negativamente. b , o DTG flutua naturalmente ao longo do tempo, mas os eventos de seca e o bombeamento intensivo das águas subterrâneas podem fazer com que os níveis das águas subterrâneas se estendam muito abaixo do intervalo natural de variabilidade observado ao longo do tempo. c , Z as pontuações podem ser usadas para padronizar os níveis das águas subterrâneas como uma métrica alternativa para quantificar limites e metas ecológicas em ambientes com condições locais variáveis. Crédito:Nature Water (2024). DOI:10.1038/s44221-024-00221-w Até agora, as águas subterrâneas – um recurso hídrico crítico em todo o mundo, especialmente em regiões secas – têm sido largamente não estudadas na sua importância e papel na sustentação dos ecossistemas. Um novo esforço de pesquisa liderado pela Faculdade de Ciências Ambientais e Florestais (ESF) da SUNY em parceria com a Universidade da Califórnia em Santa Bárbara (UCSB), a Universidade de Cardiff e o Desert Research Institute (DRI) examina a relação entre as águas subterrâneas e os ecossistemas em toda a Califórnia.
Suas descobertas são apresentadas em Nature Water .
Liderada pela Dra. Melissa Rohde, que concluiu o estudo como parte de sua pesquisa de doutorado no Laboratório de Ecohidrologia Ripariana do Dr. ecossistemas em toda a Califórnia sob a estrutura da Lei de Gestão Sustentável de Águas Subterrâneas do estado.
“A grande maioria da água doce do nosso planeta é subterrânea, mas não a reconhecemos ou gerimos de forma sustentável, resultando em graves consequências para os seres humanos e para os ecossistemas naturais”, disse o Dr. Rohde, agora diretor da Rohde Environmental Consulting, LLC.
"As águas subterrâneas são críticas para muitos ecossistemas, mas as agências hídricas e os conservacionistas raramente contabilizam as suas necessidades de água. Para conciliar isso, o nosso estudo fornece uma abordagem simples e prática para detectar limites e metas ecológicas que os profissionais podem usar para alocar e gerir os recursos hídricos."
Utilizando 38 anos de imagens de satélite Landsat (1985–2022) e dados de poços de águas subterrâneas em todo o estado, o estudo examinou os impactos nas principais comunidades vegetais. Um grande desafio foi desenvolver métricas padronizadas que possam ser aplicadas em diversos ecossistemas com condições de água específicas do local.
A equipa aplicou um método comum de transformação de dados de uma nova forma para identificar limiares de vegetação verdejante e profundidade das águas subterrâneas ao longo do tempo que podem determinar as necessidades de águas subterrâneas para os ecossistemas, ajudando a informar decisões sobre a utilização e planeamento da água.
"Ecossistemas dependentes de águas subterrâneas, como zonas húmidas, planícies aluviais e zonas ribeirinhas, têm uma importância muito descomunal para a biodiversidade. Mais de 80 a 90 por cento das espécies numa região geral podem depender destes ecossistemas de uma forma ou de outra", disse a Dra. , coautor do estudo e vice-presidente de pesquisa da ESF.
“Aplicamos uma abordagem estatística simples a conjuntos de dados muito grandes para identificar sinais de alerta e alvos de conservação para uma grande diversidade de tipos de ecossistemas”.
O vasto âmbito geográfico e o longo prazo abrangido pelo estudo permitiram à equipa avaliar como os sistemas de grande escala respondem a grandes choques climáticos, como a seca histórica da Califórnia que ocorreu de 2012 a 2016, bem como onde os ecossistemas individuais dependentes das águas subterrâneas podem servir como refúgio resiliente à seca.
"Este tipo de estudo, cobrindo todo o estado da Califórnia durante quase quarenta anos, só se tornou realmente possível nos últimos anos e mostra a promessa de estudos semelhantes numa área geográfica muito maior, utilizando a abordagem pioneira do Dr. Rohde, " comentou o co-autor, Dr. Dar Roberts da UCSB.
Descobriu-se que durante os eventos de seca, a vegetação dependente das águas subterrâneas que mantém uma ligação às águas subterrâneas poderia servir como refúgio de seca crítica para espécies associadas, tais como aves ribeirinhas ou peixes. Contudo, quando os níveis das águas subterrâneas se aprofundam para além das zonas de enraizamento das plantas durante a seca, estes refúgios seguros podem ser perdidos.
"Uma conclusão importante deste estudo é que podemos usar o que sabemos sobre a profundidade das raízes de diferentes tipos de plantas para aproximar os níveis de água subterrânea necessários para manter a saúde do ecossistema", disse a co-autora Dra. Christine Albano de DRI. “Descobrimos que a vegetação era mais saudável onde os níveis das águas subterrâneas estavam a cerca de 1 metro da profundidade máxima das raízes, em comparação com onde as águas subterrâneas eram mais profundas”.
A equipe de pesquisa espera que sua abordagem e descobertas possam ajudar a informar as decisões de gestão da água na Califórnia e em outros lugares.
"Este estudo fornece aos gestores de águas subterrâneas uma medida intuitiva e específica do local que pode fornecer uma base baseada em dados para orientar a alocação de água e os esforços de restauração de ecossistemas", disse a coautora e professora Kelly Caylor da UCSB.
"Globalmente, há esforços crescentes para gerir os recursos hídricos subterrâneos para múltiplos fins, não apenas para apoiar as necessidades de água potável ou a agricultura de alto valor. O nosso trabalho fornece uma base sólida para desenvolver directrizes claras sobre como gerir as águas subterrâneas para apoiar uma vasta gama das necessidades nas bacias de drenagem na Califórnia e em outros lugares", disse o co-autor Prof. Michael Singer, da Universidade de Cardiff.
