Dove i fiumi incontrano gli oceani, ogni ciclo della marea sposta l'acqua dentro e fuori dagli estuari. La miscelazione e la mescolanza di acqua dolce e salata, combinato con il clima stagionale, crea un ambiente unico per gli ecosistemi negli estuari costieri e nei fiumi di marea a monte.

Ma cosa significa il cambiamento climatico per queste comunità delle zone umide? E in che modo attività come le operazioni di dighe e lo sviluppo del territorio potrebbero influire su di loro?

Per aiutare a rispondere a queste domande, i ricercatori del Laboratorio di ricerca marina e costiera del Pacific Northwest National Laboratory hanno sviluppato un quadro predittivo di indicatori e analisi ecologici per la ricerca e la gestione dei fiumi estuari e di marea. Un decennio in preparazione, il quadro innovativo fornisce un mezzo per comprendere come le forze naturali e umane governano l'idrologia e le comunità vegetali in questi complessi ecosistemi delle zone umide, ora e nel futuro.

Il quadro è descritto in "Ecoidrologia delle comunità vegetali delle zone umide lungo un estuario al gradiente del fiume di marea, " apparso il 18 settembre sulla rivista ad accesso aperto della Ecological Society of America Ecosfera . La ricerca è l'ultima di una serie di studi su scala regionale supportati dalla Bonneville Power Administration e dall'U.S. Army Corps of Engineers, Distretto di Portland, che stanno implementando un programma per ricollegare e ripristinare le zone umide nella pianura alluvionale del fiume Columbia.

Una novità per l'ecoidrologia

Dal 2005 al 2016, il gruppo di studio ha registrato l'elevazione del terreno, elevazione dell'acqua, e tipi di piante da 50 paludi lungo la pianura alluvionale del fiume Columbia inferiore. Questa pianura alluvionale si estende per 145 miglia dalla foce del fiume Columbia alla diga di Bonneville, 40 miglia a est di Portland, Oregon.

Amy Bordo, uno scienziato della Terra del PNNL e autore principale dello studio, ha combinato i dati del sondaggio con un algoritmo per misurare l'inondazione:quanta acqua è rimasta per quanto tempo in un determinato sito. Borde ha affermato che il valore cumulativo risultante ha permesso ai ricercatori di unire i diversi tipi di informazioni idrologiche in un unico numero.

"Potremmo quindi confrontare le quote altimetriche di un singolo sito, o tra siti lungo il gradiente del fiume, " ha detto Borde. "Era uno strumento prezioso per analizzare l'idrologia".

Heida Diefenderfer, un collega scienziato della Terra al PNNL e coautore dello studio, ha affermato che il nuovo quadro potrebbe fornire una base per la modellazione e la previsione di cambiamenti futuri in ecosistemi di marea simili in tutto il mondo.

"Il lavoro di Amy ha permesso di confrontare le zone umide in tutto questo tipo di pendenza, dalla costa a un sistema dominato dai fiumi, che non era mai stato fatto prima, ", ha detto Diefenderfer.

Il giocatore di utilità della natura

Come spugne giganti, le zone umide svolgono funzioni ambientali chiave, come il controllo delle inondazioni, immagazzinare carbonio, e filtraggio dell'inquinamento. Gli habitat delle zone umide forniscono anche protezione e cibo per gli uccelli, pesce, e mammiferi. Per esempio, piccoli bocconcini di salmone lungo le rive del fiume Columbia, crescere e acquisire forza nel loro viaggio lungo il fiume verso l'Oceano Pacifico.

Ma Diefenderfer ha affermato che questi importanti ecosistemi costieri spesso passano inosservati o sono visti come terre desolate.

"Tendono a essere riempiti e ricostruiti o coltivati, " ha detto Diefenderfer, "quindi comprendere le soglie idrologiche e la competizione tra le specie è importante sia per informare il ripristino dell'ecosistema sia per migliorare la comprensione di come le zone umide si relazionano al cambiamento globale".

La diga di Bonneville ha rappresentato un confine naturale per lo studio. Di numerose dighe sul fiume Columbia, che ha origine in Canada e scorre attraverso diversi stati degli Stati Uniti prima di dirigersi a ovest verso l'Oceano Pacifico, Bonneville è il fiume più lontano. Durante la tarda estate e l'autunno, quando i flussi del fiume sono più bassi, le maree possono risalire fino alla diga, o la "testa di marea".

Salinità e specie

Lo sforzo di ricerca a lungo termine, un focus del team di ricerca sugli ecosistemi costieri del PNNL, ha permesso agli scienziati di registrare le risposte delle piante in condizioni di bassa, medio-, e anni ad alto flusso. I risultati hanno mostrato che le specie vegetali variavano a seconda dell'altitudine all'interno delle zone umide e lungo il fiume. Le variazioni dipendevano dalla distanza dal sale e dalle maree sulla costa, e il volume del flusso del fiume al di sotto della testa della marea.

Il team ha anche scoperto che l'umidità, o l'inondazione, determinava in gran parte le comunità vegetali e la resistenza alle specie non autoctone. Più vicino all'Oceano Pacifico, la salinità ha impedito alle specie non autoctone di prendere piede. appena a monte, nella zona di forte marea ma di acqua dolce, la diversità delle specie vegetali era più alta, un indicatore di resilienza nelle zone umide di marea.

Più a monte, cambiamenti nel quotidiano, di stagione, e i cicli annuali di bagnatura e asciugatura hanno aumentato l'invasione di specie non autoctone. Questi cicli hanno anche ridotto la diversità delle piante acquatiche e altre coperture vegetative. In media, la qualità delle comunità vegetali è notevolmente migliorata più vicino all'oceano.

In base al quadro, il team ha identificato cinque distinte zone di vegetazione associate a specie indicatrici e modelli unici di salinità e inondazioni. Due specie di piante, il carice di Lyngbye (autoctono) e il canarino (non autoctono), si sono distinte per la loro copertura e gli effetti competitivi su altre piante. Il ruolo dominante di queste due specie si è scambiato tra zone influenzate da oceani e fiumi, rispettivamente.

Il quadro ecoidrologico del team può essere utilizzato per approcci su scala paesaggistica alla ricerca e alla gestione ecologica nelle zone di transizione dei fiumi di marea in tutto il mondo. Lo studio si riferisce anche agli sforzi di modellazione del sistema terrestre globale del PNNL per il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti attraverso la sua ricerca per comprendere e modellare meglio l'interfaccia terrestre-acquatica, dove gli ecosistemi passano tra terra e acqua.