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Coastal & Estuarine Science News (CESN)

Coastal & Estuarine Science News (CESN) es una publicación electrónica gratuita, que brinda resúmenes breves de artículos seleccionados de la publicación científica Estuaries & Coasts, que hace énfasis en las aplicaciones de gestión de los hallazgos científicos.

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2023, Edición 1 (Español)

Contenido

La Especie Nativa S. alterniflora Supera a la Especie Invasora P. australis, en las Pruebas de Reducción de Energía del Oleaje
¿Acaso la Madera Debe Formar Parte de los Proyectos de Restauración de las Marismas Mareales?
La Acuicultura Flotante de Ostras Puede Eliminar el Exceso de Nitrógeno
Bolas de Arrecife o Estructuras de Piedra con Vegetación de Marisma: ¿Cuál de Estos Diseños de Costas Vivas Contribuye a Disipar Mejor la Energía del Oleaje?

La Especie Nativa S. alterniflora Supera a la Especie Invasora P. australis, en las Pruebas de Reducción de Energía del Oleaje

Aunque la especie invasora brinda mayor protección que el sedimento desnudo

La expansión de la especie invasora Phragmnites australis puede alterar significativamente la estructura y función de las marismas, reduciendo, potencialmente, los servicios ecosistémicos que proveen estos humedales. Sin embargo, por otro lado, esta especie invasora, también, contribuye a mejorar otros servicios ecosistémicos asociados con los humedales. Se conoce que esta planta invasora puede mejorar la filtración del agua de los humedales, la acreción de sedimentos y reducir la biodisponibilidad de metales tóxicos, con mayor rapidez, que las especies nativas de los humedales. Ahora bien, un servicio ecosistémico, que no ha sido debidamente estudiado, con respecto a la invasión de Phragmites australis, es la protección costera que brinda esta especie. En este estudio, un equipo de investigación científica midió la altura de las olas y los niveles del agua, en un humedal, dominado por la presencia de la especie invasora P. australis, en la bahía de Chesapeake, así como en un sitio de referencia cercano, dominado por la presencia de la especie nativa S. alterniflora, con el fin de comprender mejor la capacidad que posee la especie invasora para reducir la energía del oleaje. Posteriormente, se usó un modelo hidrodinámico para simular la propagación de las olas y comparar el nivel de reducción del oleaje, en los dos sistemas, bajo las distintas condiciones del estudio.

Los resultados de este estudio muestran que ambas especies fueron más capaces de reducir la energía de las olas entrantes que el suelo desnudo. Sin embargo, su desempeño varió, según el nivel del agua y la estación: la especie Spartina alterniflora superó significativamente a la especie Phragmites australis, durante los niveles más bajos de agua y en las estaciones de verano y, especialmente, en otoño, lo cual coincide con la temporada de huracanes, a lo largo de la costa Atlántica de los Estados Unidos de Norteamérica. Estas diferencias estacionales se deben, probablemente, a que la densidad del tallo de la Spartina alterniflora alcanza su punto máximo, más tarde, en la época de crecimiento, dado que el estudio muestra que la densidad de tallos fue la característica de la vegetación, que tuvo la correlación más alta con la reducción de la energía del oleaje. Ahora bien, ambas especies ofrecieron un nivel de protección reducido y similar, durante los niveles más altos de agua y en las estaciones de primavera e invierno.

Finalmente, este estudio proporciona un argumento adicional a favor de la especie Spartina alterniflora, en comparación con la especie Phragmites australis. Sin embargo, dado que ambas especies de plantas tuvieron mucho mejor desempeño para reducir la energía de las olas que el sedimento desnudo, no sería recomendable eliminar la especie invasora sin haber restaurado las especies nativas – especialmente, dada la probabilidad de que, debido al cambio climático, ocurran, con mayor frecuencia, riesgos costeros relacionados con el aumento e intensidad del oleaje.

Fuente: Coleman, D.J. et al. 2022. The Role of Invasive Phragmites australis in Wave Attenuation in the Eastern United States (El papel que cumple la especie invasora Phragmites australis en la reducción de la energía del oleaje, en los Estados Unidos del Este). Estuaries and Coasts. DOI: 10.1007/s12237-022-01138-x

¿Acaso la Madera Debe Formar Parte de los Proyectos de Restauración de las Marismas Mareales?

Inspección de troncos de madera, de gran tamaño, en los alrededores del estrecho de Puget Sound

Generalmente, los encargados de planificar los proyectos de restauración costera recomiendan la adición de troncos, de gran tamaño, en los canales de marea, en los sitios de restauración de las marismas mareales – aplicando, de este modo, paradigmas fluviales a los sistemas estuarinos. Sin embargo, no existe una orientación o estudios previos, de referencia, sobre qué cantidad o dónde se deben incorporar estos troncos, de gran tamaño. En este estudio y con el fin de dar a conocer los diseños de restauración, se usó un análisis SIG[1] de fotografías aéreas, de alta resolución, para mapear la distribución de los troncos, de más de dos metros de longitud, en la superficie de las marismas y en los canales de marea, en cinco de los deltas más grandes del estrecho de Puget Sound y en dos deltas, mucho más pequeños, en el canal Hood, situado en el lado oeste del estrecho.

El análisis mostró que las redes de distribución, el tamaño del canal, el tamaño de la marisma, la longitud del área generadora de olas[2], asociadas a tormentas, la topografía y la vegetación afectan la distribución de los troncos de madera, de gran tamaño, en la superficie de las marismas y en los canales de marea. Ahora bien, las tormentas constituyen fenómenos importantes, ya que permiten atrapar estos troncos, de gran tamaño, en los deltas. Sin embargo, cuando la longitud del área generadora de olas, asociadas a tormentas, es insignificante, las mareas crecientes constituyen el proceso principal, que ayuda a empujar estos troncos de madera, al interior de los canales de marea y en las márgenes de los ríos. Generalmente, en los canales de marea pequeños, los troncos se acumularon cerca de la desembocadura, mientras que, en los canales más grandes, se acumularon cerca de la boca del canal. Por su parte, las islas grandes de las marismas poseen troncos de mayor longitud, y en mayor cantidad, que las islas pequeñas. Finalmente, las cuencas con una menor alteración antropogénica poseían zonas ribereñas más intactas, lo que condujo a un mayor reclutamiento de troncos de madera, de gran tamaño.

Según el autor del estudio, aplicar, sin sentido crítico, el paradigma fluvial de los troncos, de gran tamaño, en la restauración de los hábitats estuarinos, resulta, probablemente, poco atinado, dado que existen diferencias significativas en la hidrodinámica y geomorfología de estos sistemas. Además, la adición o retención de los troncos de madera, de gran tamaño, es, probablemente, menor en los sistemas estuarinos que en los sistemas riverinos: la densidad de los troncos, de gran tamaño, en los cursos de agua de tierras bajas (marismas de marea), de referencia, fue hasta cincuenta (50) veces mayor que en los canales de marea de los deltas de ríos. El presente estudio sirve de orientación y referencia para saber cuándo es apropiado incorporar troncos, de gran tamaño (ej. cuando las fuentes están limitadas por la presencia de diques o deforestación) y dónde podrían colocarse (ej. en los tramos más angostos de los canales de marea). Finalmente, se recomienda que los encargados del diseño de la restauración del hábitat consideren todos los detalles del sitio específico a restaurar con el fin de incorporar las cantidades adecuadas de troncos, de gran tamaño, en los sitios correctos.

Fuente: Hood, W.G. 2022. Distribution of Large Wood in River Delta Tidal Marshes: Implications for Habitat Restoration (Distribución de troncos, de gran tamaño, en las marismas mareales de los deltas de ríos: repercusiones para la restauración del hábitat). Estuaries and Coasts. DOI: 10.1007/s12237-022-01122-5

[1] Siglas en español de Sistema de información geográfica.

[2] Longitud máxima de una gran masa de agua superficial de mares u océanos, que es uniformemente afectada, en dirección y fuerza del viento, generando un determinado tipo de oleaje.

La Acuicultura Flotante de Ostras[3] Puede Eliminar el Exceso de Nitrógeno

Mejorando la desnitrificación[4]de sedimentos, en una charca de marea salina, en cabo Cod

La acuicultura flotante de ostras puede contribuir a aumentar la eliminación del nitrógeno antropogénico mediante la asimilación en la biomasa de la ostra, el enterramiento de sedimentos, a largo plazo, y una mejor desnitrificación de sedimentos. En este estudio y con la finalidad de determinar la efectividad de este enfoque, un equipo de investigación científica cuantificó los efectos en el ciclo del nitrógeno, asociados con la acuicultura flotante de ostras, en una pequeña charca de marea salina, en cabo Cod (Massachusetts, EE.UU.). El equipo colocó millones de ostras, en bolsas de malla, sujetas a flotadores, y comparó la demanda de oxígeno por sedimentos y la desnitrificación de los núcleos de sedimentos, recopilados bajo las bolsas de cultivo de ostras, en las áreas con un alto nivel de biodeposiciones[5], con los núcleos de sedimentos, recopilados, en cualquier lugar de la charca de marea.

Los resultados del estudio muestran que, de las tres vías de remoción de N, mediante la acuicultura de ostras, su asimilación en los tejidos y en la concha de la ostra y su, posterior, cosecha, fue la que más contribuyó a remover el exceso de nitrógeno (64%), seguida por una mejor desnitrificación de sedimentos (22%) y el enterramiento de sedimentos (14%). Durante todos los tres años del estudio, se observó mejores tasas de desnitrificación de sedimentos, con valores, que varían desde 265% hasta 388% del fondo (sin ostras). Por su parte, las tasas de biodeposición en el sedimento, así como la demanda de oxígeno por sedimentos, también, fueron significativamente más altas, bajo las bolsas de malla flotantes, que, en las áreas sin presencia de acuicultura de ostras, especialmente, durante los meses más cálidos. La biodeposición realmente mejoró la desnitrificación de sedimentos, siempre que los sedimentos superficiales permanecieron oxidados. Sin embargo, durante las temporadas en que se experimentó hipoxia[6], en el agua del fondo, se inhibió el efecto de las tasas de desnitrificación de sedimentos.

La acuicultura flotante de ostras puede constituir una estrategia viable para cumplir con los objetivos de reducción de nitrógeno. Sin embargo, esta estrategia no se podrá aplicar en todas partes: los ecosistemas estratificados, que experimentan un elevado nivel de hipoxia, en el fondo, no mostrarán un efecto en la remoción del nitrógeno, procedente de un mejor nivel de desnitrificación de sedimentos. Igualmente, una acuicultura excesiva podría mejorar la demanda de oxígeno por sedimentos hasta el punto de originar condiciones hipóxicas en el fondo.

Fuente: Labrie, M.S. et al. 2022. Quantifying the Effects of Floating Oyster Aquaculture on Nitrogen Cycling in a Temperate Coastal Embayment (Cuantificando los efectos de la acuicultura flotante de ostras en el ciclo del nitrógeno, en una bahía costera templada). Estuaries and Coasts. DOI: 10.1007/s12237-022-01133-2

[3] Sistema de cultivo flotante o suspendido para moluscos bivalvos.

[4] Parte del ciclo del nitrógeno en el cual el nitrato se convierte, por acción de las bacterias, en nitrógeno (N) y es devuelto a la atmósfera.

[5] Acumulación bajo las áreas de cultivo.

[6] Bajas concentraciones de oxígeno disuelto.

Bolas de Arrecife[7] o Estructuras de Piedra con Vegetación de Marisma: ¿Cuál de Estos Diseños de Costas Vivas Contribuye a Disipar Mejor la Energía del Oleaje?

Comparando dos diseños distintos de costas vivas[8], en la misma bahía de Virginia

Las costas vivas combinan el uso de elementos naturales y estructurales para estabilizar la línea de costa, lo cual contribuye a disipar la energía de las olas, a la vez que sirve de hábitat para numerosas especies. En este estudio, un equipo de científicos centró su atención en una pequeña bahía abrigada, situada en Norfolk (Virginia, EE. UU.). En este lugar, se instaló una estructura de piedra con vegetación de marisma (marisma plantada sobre una elevación, detrás de un rompeolas de piedra de cresta baja[9]) y una disposición de bolas de arrecife de ostras (estructura hueca de cresta baja[10], de hormigón y diseñada para atraer y proteger el crecimiento de las ostras) con el fin de estudiar la eficacia de los distintos tipos de costas vivas para reducir la energía de las olas. El equipo de científicos midió la altura de las olas, alrededor de los dos componentes estructurales instalados (bolas de hormigón y rompeolas de piedra) y realizó un análisis espectral[11] para cuantificar la pérdida relativa de energía del oleaje, asociada con cada una de las estructuras de costas vivas.

Los hallazgos de este estudio muestran que ambos tipos de costas vivas pueden reducir la energía del oleaje, producida por acción del viento. No obstante, el diseño de la estructura de piedra, con vegetación de marisma plantada, era mucho más alto y estaba sumergida, solo un cuarto del tiempo, en comparación con las bolas de arrecife, que casi siempre estaban sumergidas. Cuando la estructura de piedra, con plantación de vegetación de marisma, estaba expuesta, o casi expuesta, en la marea baja, logró reducir la altura de las olas en un 40%, en comparación con las bolas de arrecife, que solo lograron una reducción del 13%. No obstante, una vez que ambos diseños de costas vivas (vegetación de marisma plantada en rompeolas de piedra y bolas de arrecife de ostras) estuvieron sumergidos, en la marea alta, fueron, igualmente, ineficientes para amortiguar la energía de las olas, de modo que solo se pudo observar una mínima reducción en la altura de las olas. Este hallazgo sugiere que la elevación de la cresta de la estructura es un factor clave y, quizás, más importante que el tipo de estructura.

Este ambiente de baja energía es típico de los buenos candidatos para la implementación de medidas de reducción de la erosión con el uso de soluciones basadas en la naturaleza[12] (costas vivas). Asimismo, comprender cómo es que funcionan los distintos tipos de diseño de costas vivas, puede ayudar a los encargados de la gestión costera a elegir la alternativa de diseño más adecuada.

Ahora bien, aunque las estructuras de piedra, con vegetación de marisma, fueron más eficaces para disipar la energía de las olas, las bolas de arrecife de ostras poseen un impacto más pequeño, además, las ostras también contribuyen a mejorar la calidad del agua. Finalmente, comparar los beneficios relativos de los distintos tipos de costas vivas, expuestas a las mismas condiciones de oleaje, puede ayudar a los encargados de la gestión costera a realizar evaluaciones, más fundamentadas, sobre los tipos de diseño, que mejor se adapten a sus objetivos y ubicación geográfica.

Fuente: Leone, A. & N. Tahvildari. 2022. Comparison of Spectral Wave Dissipation by Two Living Shoreline Features in a Sheltered Tidal Bay (Comparación, mediante análisis espectral, de la disipación de la energía del oleaje, en dos diseños estructurales de costas vivas, en una bahía de marea abrigada). Estuaries and Coasts. DOI: 10.1007/s12237-022-01140-3

[7] Esferas de hormigón, que funcionan como arrecifes artificiales, en los que crecen las ostras y otros organismos, y que sirven para estabilizar las costas, a la vez que se crea un hábitat similar a las comunidades de ostras.

[8] Técnica de protección y estabilización de la zona costera, basada en la naturaleza, que incorpora vegetación u otros elementos vivos, y que reduce la erosión, crea un hábitat nuevo para las especies y mejora la resiliencia costera ante el aumento del nivel del mar y los fenómenos meteorológicos extremos.

[9] Estructura de piedra de cresta sumergida (cresta por debajo de MSL), que sirve de protección en áreas, donde las condiciones de las olas necesitan ser modificadas.

[10] Construcción de arrecifes artificiales de ostras, de cresta sumergida, donde la energía de las olas se disipa, poco a poco, a diferencia de los rompeolas de piedra, dónde las olas chocan con toda su fuerza.

[11] Análisis de espectro. Examen de rango de frecuencias o cantidades relacionadas como a energía. El espectro de energía muestra la energía de la ola como una función de la frecuencia de la ola.

[12] Métodos o enfoques blandos, que usan los principios de la naturaleza para dar solución a distintos problemas como el control de la erosión y la protección y estabilización de la zona costera, disipando la energía de las olas, aumentando la resistencia de la costa y proporcionando hábitats para las especies.