October 13, 2022

Interacciones Debajo del Río

La importancia de la zona hiporreica

Por Nicole Hucke 

Editada por Angelique Rosa Marín

¿Qué es la zona hiporreica?  

Los acuíferos son comúnmente considerados cuerpos de agua estáticos ubicados bajo tierra, y no interactúan con la superficie terrestre. Sin embargo, esto no es cierto. La interacción entre acuíferos y el agua de la superficie terrestre sí ocurre, en una zona de transición llamada la zona hiporreica. El nombre “hiporreico” proviene de la combinación de dos palabras griegas:  ‘hypo-’ (υπο) debajo y ‘rheos’ (ρε) flujo. ¡Por lo que su significado es literalmente el flujo bajo el río!

Este flujo ocurre cuando el agua de un río ingresa a los poros de los sedimentos por  una corriente descendente o cuando el agua de los poros emerge hacia el agua superficial por una corriente ascendente. Estas corrientes generalmente son inducidas por diferencias de presión y velocidad en el lecho del río, y gracias a ellas se producen intercambios entre el agua superficial y subterránea. Por lo tanto, podemos pensar en el intercambio hiporreico como el flujo de agua que ocurre dentro del lecho del río, bajo el cauce de este. La zona hiporreica ha sido estudiada principalmente por su importancia en la dinámica del flujo de un río, pero recientemente se ha resaltado su importancia ecológica, bioquímica y reguladora de temperatura del río. 

Importancia de la zona hiporreica

Su importancia puede ser vista en acción cuando las corrientes descendentes traen solutos y nutrientes hacia el lecho y mezclan las concentraciones del agua superficial con la del agua subterránea. Esto se ve cuando peces, como salmones, depositan sus huevos en un nido de grava, enterrando sus huevos aproximadamente 40-50 centímetros bajo el lecho (Figura 1. A). Un estudio dirigido por Thomas Stuart (1953) demostró que la corriente descendente del río introduce agua rica en oxígeno a los poros de los sedimentos, permitiendo a los huevos consumir suficiente oxígeno mientras están bajo tierra. Si no fuera por esta corriente descendente, los huevos no tendrían suficiente oxígeno al estar bajo el sedimento, y gracias a esta adición de agua con altas concentraciones de oxígeno, los huevos sobreviven y las crías de salmón son capaces de nacer.

Otro buen ejemplo es cómo microbios que residen en el sedimento del río consumen compuestos de nitrógeno y los modifican (Master, et al., 2005). Digamos que se tienen altas concentraciones de nitrógeno reactivo en el río (tal como el amonio) y a través de las corrientes descendentes, este nitrógeno ingresa a los poros del sedimento. Los microbios consumen la gran mayoría del nitrógeno reactivo a través de un proceso llamado desnitrificación microbiana, por lo que podemos considerar este proceso como una “limpieza de nitrógeno”, ya que una vez que es consumido en el sedimento, volverá a surgir al agua superficial con menores concentraciones gracias a las corrientes ascendentes. Algunos estudios tales como Hill, et al., (1998) y Wagenschein & Rode (2008) han demostrado que el proceso de desnitrificación microbiana elimina entre un 30-70% del nitrógeno reactivo en un río. 

Figure 1. A) Corriente descendente introduce agua rica en oxígeno a los poros de los sedimentos, permitiendo a los huevos de salmón consumir suficiente oxígeno estando bajo tierra. B) Corriente descendente introduce nitrógeno reactivo a los poros del sedimento, microbios consumen este nitrógeno y lo transforman en nitrógeno elemental, el cual no es dañino. Finalmente, a través de corrientes ascendentes,  el nitrógeno elemental es incorporado en la columna de agua. Creado por Nicole Hucke.

Este proceso es increíblemente importante ya que el nitrógeno reactivo en exceso puede causar que el agua no sea apta para el consumo humano y, además, afectar el funcionamiento general del río. Cuando se tiene demasiado nitrógeno disuelto en un río, la vegetación ribereña comienza a crecer en exceso, la cual consume grandes cantidades de oxígeno, dejándole poco o nada al resto de las especies acuáticas en el ecosistema. Este proceso es llamado eutrofización, el cual trae severas consecuencias al medio ambiente, tales como la muerte de peces, por la falta de oxígeno, y contribución a la acidificación oceánica. Si no fuera por el flujo hiporreico, estas altas concentraciones de nitrógeno no podrían ingresar a los sedimentos y los microbios no serían capaces de consumirlo.

Llamado de acción:  Exploremos más la zona hiporreica

Muchísimos procesos bioquímicos como estos ocurren dentro de la zona hiporreica, y cuando se incluye la influencia antropogénica, todo comienza a complicarse aún más. Actividades tales como la agricultura y producción de energía aumentan la inserción de contaminantes (tales como el nitrógeno reactivo) en muchos ecosistemas acuáticos, los cuales pueden causar efectos tales como los mencionados anteriormente. Este es uno de los principales motivos por los cuales el flujo hiporreico se ha considerado como un foco importante en la restauración de ríos con respecto al ciclo de nutrientes en sistemas ribereños. 

Últimamente la zona hiporreica se ha destacado como un factor fundamental en el manejo y conservación de la calidad del agua y hábitat ribereño de especies acuáticas y terrestres. Sin embargo, todavía queda un largo camino por recorrer en lo que respecta a la investigación, ya que aún es un tópico reciente y por ello hay mucho de lo que no sabemos. ¿Cómo podemos determinar la extensión física de la zona hiporreica? ¿Cómo se cuantifica la magnitud de agua que está siendo intercambiada entre la superficie y el lecho? ¿Cómo varían estos factores espacial y temporalmente en un río? Estas son preguntas  a las que todavía se les está buscando una respuesta, ¡pero todos los ríos son tan diferentes que hay muchas cosas aún por explorar y descubrir!

Referencias

Artículos científicos: 

Esta entrada es producto del trabajo de los Coquites Cohorte 1 durante el programa CoCo, 2021- 2022.