La zona hiporreica en la región mediterránea (Península Ibérica): importancia ecológica y su integración en la gestión hídrica

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Rubén Rasines Ladero, IMDEA-Agua, Grupo de Ecología de las Aguas Subterráneas 

Las regiones mediterráneas, entre las que se encuentra gran parte del territorio de la península ibérica (Figura 1a), se caracterizan por una marcada diferenciación entre las estaciones de invierno (periodo húmedo y frío) y verano (periodo seco y cálido). Debido a estas variaciones, la mayor parte de los cursos fluviales de la península ibérica presentan caudales elevados en otoño, asociados a fenómenos de avenida; y cauces con caudales bajos (incluso secos) durante el periodo estival (sequía) [1]. Además, estas regiones se caracterizan por soportar una intensa actividad antrópica que genera diferentes impactos y que condiciona, no solo las características ambientales de los ecosistemas acuáticos superficiales (fenómenos de contaminación, eutrofización, variaciones en caudales), sino también  la de los ecosistemas acuáticos con los que éstos se relacionan [2]. Entre éstos ambientes, destaca la zona hiporreica o ecotono hiporreico (Figura 1b).

La zona hiporreica, entendida como un hábitat para la fauna, fue descrita por primera vez por Pierre-Alfred Chappuis hace 50 años, tras haber realizado muestreos muy intensos en los sedimentos de los ríos de las Montañas Apuseni (noroeste de Rumania) [1]. Chappuis describió este nuevo hábitat acuático como “una corriente de agua subsuperficial por debajo del cauce del río” basándose, sobre todo, en las observaciones respecto a las variaciones que presentaba la fauna acuática presente en estos ambientes [1]. No obstante, este ambiente fue descrito y estudiado en profundidad por el investigador rumano Traian Orghidan. Sus investigaciones supusieron el punto de partida para numerosos investigadores, quienes, a lo largo de los años, han continuado y contribuido al progreso respecto a la comprensión del papel funcional de este compartimento situado en la interfase entre las aguas superficiales y subterráneas [2].

Hoy la zona hiporréica se define como una zona de transición (ecotono) localizada en los sedimentos del lecho de los ríos en la que convergen y se producen intercambios entre las aguas de origen superficial y subterráneo [2]. Su estudio ha evolucionado a lo largo de los años, apareciendo definiciones con un enfoque más hidrológico o hidroquímico; y, a partir de los años 90, más ecológico. No obstante, y a pesar de las diferentes definiciones realizadas, todas ellas ponen de manifiesto la importancia de este ecotono respecto al mantenimiento de la funcionalidad e integridad de los ecosistemas acuáticos con los que se relaciona (ríos, humedales) debido a que este ecotono es el soporte en el que se producen los intercambios de agua, energía, nutrientes y organismos entre el ambiente acuático superficial (río) y el subterráneo (acuífero) [3].

Figura 1. a) Mapa de distribución de las áreas con clima mediterráneo (imagen de dominio público); b) Esquema de la zona hiporreica mostrando la dinámica de flujos de agua que soporta (Fuente:Sandoval Montes, Ismael del Carmen y Rodríguez Rocha, José. 2012. “Evidencias de interacción entre aguas superficiales y subterráneas a través de las zonas hiporreicas mediante el uso de la hidroquímica y el análisis multivariado en el acuífero de Cuajinicuilapa, Guerrero, México“. International Journal of statistics and geography. 3(2): 116-129).

En la región mediterránea, debido a que las condiciones ambientales (temperatura, precipitación, caudales, etc.) son más variables, y las presiones antrópicas presentan una intensidad creciente, las funciones y servicios ambientales generados en la zona hiporreica adquieren una gran relevancia, especialmente ante los fenómenos de avenida y/o sequía, así como ante variaciones de caudal producidos por sobre-explotación de agua para el riego y/o embalsamientos de agua en los cauces, que provocan una modificación en las interacciones entre el ambiente acuático superficial y subterráneo (Figura 2). En este sentido, las características más relevantes del ambiente hiporreico en las regiones mediterráneas responden a: i) su capacidad de actuar como filtro ante la introducción de sustancias tóxicas hacia el medio subterráneo (acuíferos); ii) su capacidad de servir como refugio para la fauna, especialmente cuando las condiciones en el ambiente superficial y/o subterráneo no son adecuadas para permitir el establecimiento y/o el mantenimiento de sus poblaciones [4]. Además, también aparecen otras características inherentes al propio ecotono hiporreico mediterráneo, como son: iii) su capacidad de albergar una gran diversidad de organismos (la región Mediterránea está considerada como uno de los 25 puntos calientes de biodiversidad global) [5]. La región mediterránea es una de las más vulnerables ante los fenómenos asociados al cambio climático, de modo que las capacidades del ecotono hiporreico de actuar como zona de refugio para la fauna bentónica, zona de recolonización del ambiente superficial y/o subterráneo, filtro ante contaminación y/o como reservorio de nutrientes, podrían verse comprometidos en un futuro [3,6].Figura 2. Diferente situaciones indicando conexión entre un río y un acuífero a través de la zona hiporreica: a) río que recarga a un sistema acuífero; b) río que infiltra agua a un sistema acuífero desconectado a través de la zona hiporreica (zona de descarga); c) río que recibe aporte de aguas subterráneas (zona de recarga/surgencia). (Fuente: Arumí, J.L.; Rivera, Diego; Muñoz, Enrique; y Billib, M. 2012. “Interacciones entre el agua superficial y subterránea en la región del Bío Bío de Chile“. Obras y proyectos. 12: 4-13).

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Figura 3. Diferente situaciones indicando conexión entre un río y un acuífero a través de la zona hiporreica: a) río que recarga a un sistema acuífero; b) río que infiltra agua a un sistema acuífero desconectado a través de la zona hiporreica (zona de descarga); c) río que recibe aporte de aguas subterráneas (zona de recarga/surgencia).

(Fuente: Arumí, J.L.; Rivera, Diego; Muñoz, Enrique; y Billib, M. 2012. “Interacciones entre el agua superficial y subterránea en la región del Bío Bío de Chile“. Obras y proyectos. 12: 4-13).

En España, los estudios respecto a la zona hiporreica son escasos. Los primeros datan del año 1978 y se centraron en la descripción de la fauna presente en ríos de la zona del Levante (sureste de España) [7]. Los estudios siguientes se centraron en la caracterización respecto a la dinámica de nutrientes y su importancia como almacenamiento transitorio; mientras que, en los últimos años, también se ha considerado la inclusión de este ecotono en los procesos de restauración fluvial [8]. No obstante, en España, el principal impulso respecto al conocimiento del ambiente hiporreico y su fauna, se ha producido recientemente, sobre todo a partir de estudios realizados en ríos de la Comunidad de Madrid, y de la Comunidad Valenciana. Estos estudios están encaminados a realizar una caracterización de las condiciones ambientales (hidroquímicas, geológicas, estructura de los sedimentos que conforman el lecho fluvial, etc.) y su relación con las comunidades faunísticas que aparecen en él[9,10,11]. A pesar de que en los últimos años se ha producido un incremento respecto al conocimiento de las características, funciones, dinámicas, fauna y servicios ambientales presentes o generados en el ambiente hiporreico, tanto a nivel nacional como global, existen aún ciertos aspectos en los que se requiere seguir investigando [12,13]. Entre estos aspectos se encuentran: i) la determinación de la importancia de los procesos físicos respecto a la funcionalidad del ecotono hiporreico; ii) el papel de los organismos invertebrados y de las comunidades microbianas en los procesos hiporreicos; iii) la importancia de la zona hiporreica y su biota en el metabolismo global del ecosistema fluvial; iv) la contribución de la fauna hiporréica en la degradación de distintos contaminantes; y v) la necesidad de permitir una mayor accesibilidad a los resultados científicos que permitan el desarrollo de legislación y medidas para el manejo, la protección y la restauración de este ecotono [14].

Pese al conocimiento sobre el ambiente hiporreico, y la vulnerabilidad que éste tiene ante fenómenos de contaminación, variabilidad climática, etc., en la actualidad no se contempla su protección desde un punto de vista legislativo (ni global, ni europeo, ni nacional), ni se integra dentro de la legislación vigente referente a otros ecosistemas acuáticos como los superficiales y/o subterráneos. Por este motivo, y a pesar de la aprobación de la Directiva Marco del Agua (2000/60/CE), en la que se ha establecido un marco legal respecto a la caracterización y protección de las aguas superficiales, incluyendo aspectos relacionados con las aguas subterráneas, aún es necesario implementar e incluir otros elementos, como el ecotono hiporreico, para conseguir una caracterización, protección y gestión integrada de todos los elementos que conforman los ecosistemas acuáticos continentales.

Desde el instituto IMDEA-Agua, el grupo de Ecología de Aguas Subterráneas, dirigido por la Dra. Iepure, se están llevando a cabo las investigaciones necesarias para caracterizar el ambiente hiporreico asociado a diferentes ríos de la Comunidad de Madrid (cuenca del Jarama) desde un punto de vista ecológico (función y procesos ecosistémicos, servicios ambientales, etc.) y, sobre todo, faunístico (centrando sus investigaciones en el grupo de los microcrustáceos: ostrácodos y copépodos). Para ello utilizan, entre otras técnicas, métodos no invasivos basados en técnicas geofísicas como la tomografía de resistividad eléctrica (ERT, según sus siglas en ingles) que permiten caracterizar la estructura interna de los sedimentos que conforman el ecotono hiporreico, así como determinar su tamaño y el grado de conectividad con el río, e incluso con el acuífero aluvial en la vertical y en la horizontal. Estas investigaciones podrían suponer, no solo una mejora en la comprensión de todos los aspectos relacionados con la zona hiporreica desarrollada en ambientes mediterráneos, sino el establecimiento de una base científica que permita el desarrollo de una legislación que integre todos los componentes asociados a los ecosistemas acuáticos continentales (superficiales – hiporreico – subterráneos).(Más información en:http://www.agua.imdea.org/investigacion/proyectos-de-investigacion/ecologia-aguas-subterraneas).

Figura 3. De izquierda a derecha: transecto seleccionado para la realización del perfil eléctrico mediante la técnica de tomografía de resistividad eléctrica (ERT); instalación de los electrodos en el lecho del río para la medición de la resistividad eléctrica y determinación del tamaño del ecotono hiporreico en un punto del río Henares; organismo (copépodo: ciclopoide) encontrado en el ambiente hiporreico; organismo (ostrácodo) identificado en el ambiente hiporreico.

Bibliografía

[1] Chappuis, P. A. 1942. “Eine neue Methode zur Untersuchung der Grundwasser-fauna”. Acta Sci. Math. Nat. Kolozsvar. 6: 3-7.

[2] Orghidan, T. 2010. “A new habitat of subsurface waters: the hyporheic biotope”.Fundamental and Applied Limnology / Archiv für Hydrobiologie. 176(4): 291-302.

[3] Boulton, A.J.; Datry, T.; Kasahara, T.; Mutz, M.; y Stanford, J.A. 2010. “Ecology and management of the hyporheic zone: stream–groundwater interactions of running waters and their floodplains”. Journal of the North American Benthological Society. 29(1): 26-40.

[4] Dole-Olivier, M-J. 2011. “The hyporheic refuge hypothesis reconsidered: A review of hydrological aspects”. Marine and Freshwater Research. 62(11): 1281-1302.

[5] Mellado Díaz, A; Suárez Alonso, M.L.; Vidal-Abarca Gutiérrez, M.R. 2008.“Biological traits of stream macroinvertebrates from a semi-arid catchment: patterns along complex environmental gradients”. Freshwater Biology. 53: 1-21.

[6] Argerich, A; Martí, E.; Sabater, F.; Ribot, M.; von Schiller, D.; Riera, J.L. 2008.“Combined effects of leaf litter inputs and a flood on nutrient retention in a Mediterranean mountain stream during fall”. Limnology and Oceanography. 53(2): 631-641.

[7] Henry, J.P. y Magniez, G. 1978. “1st hyporheic Proasellus from Spain – Proasellus – Jaloniacus -n-sp (Crustacea, Isopoda, Asellota)”. International Journal of Speleology. 9(2): 125-130.

[8] Benda, L.; Miller, D.; Barquín, J. 2011. “Creating a catchment scale perspective for river restoration”. Hydrology and Earth System Sciences. 15(9): 2995-3015.

[9] Iepure, S.; Meffe, R.; Carreño, F.; Rasines-Ladero, R.; de Bustamante, I. 2014. “Geochemical, geological and hydrological influence on ostracod assemblages distribution in the hyporheic zone of two Mediterranean rivers in central Spain”.International Review of Hydrobiology. 99(6): 435-449.

[10] Rasines-Ladero, R. y Iepure, S. 2016. “Parent lithology and organic matter in fl uence the hyporheic biota of two Mediterranean rivers in central Spain”. Limnetica. 35(1): 19-36.

[11] Mezquita, F.; Hernández, R.; Rueda, J. 1999. “Ecology and distribution of ostracods in a polluted Mediterranean river”. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. .148: 87-103.

[12] Mugnai, R; Messana, G; di Lorenzo, T. 2015. “The hyporheic zone and its functions: Revision and research status in Neotropical regions”. Brazilian Journal of Biology. 75(3): 524-534.

[13] Blondel, J.; Aronson, J.; Bodiou, J.Y.; Boeuf, G. 2010. The Mediterranean Region. Biological Diversity in Space and Time. Ed(s): Oxford University Press: Nueva York.

[14] Marmonier, P.; Archambaud, G.; Belaidi, N.; Bougon, N.; Breil, P.; Chauvet, E.; Claret, C.; Cornut, J.; Datry, T.; Dole-Olivier, M.-J.; Dumont, B.; Flipo, N.; Foulquier, A.; Gérino, M.; Guilpart, A.; Julien, F.; Maazouzi, C.; Martin, D.; Mermillod-Blondin, F.; Montuelle, B.; Namour, Ph.; Navel, S.; Ombredane, D.; Pelte, T.; Piscart, C.; Pusch, M.; Stroffek, S.; Robertson, A.; Sanchez-Pérez, J.-M.; Sauvage, S.; Taleb, A.; Wantzen, M.; Vervier, Ph. 2012. “The role of organisms in hyporheic processes: gaps in current knowledge, needs for future research and applications”. Annales de Limnologie – International Journal of Limnology. 48: 253-266.

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