Formación y estructura

Los Marshlands ocurren donde el océano se encuentra con la tierra en áreas planas y pasa del hábitat acuático (acuático) al hábitat terrestre (terrestre). Pequeños cambios en la elevación y el movimiento del agua con las mareas crean zonas de transición entre la tierra y el océano. Las marismas evolucionan con el tiempo con el movimiento de la placa terrestre (tectónica), la erosión y los cambios en el nivel del mar. Un pantano influenciado por las mareas como el pantano de Petaluma tiene un patrón dendrítico de zanjas que parecen ramas de un roble con vegetación que cambia dramáticamente a centímetros del cambio de elevación y se describe por zonas de hábitat.

Este diagrama de las zonas de transición de una marisma de marea muestra cómo cambia la vegetación con el flujo y la elevación de las mareas. Disponible en línea aquí

El tamaño de los cambios de marea, las tasas de flujo y el contenido de sal tienen una tremenda influencia en la capacidad de supervivencia en estas zonas de transición, por lo que la vegetación aparece en bandas estrechas a lo largo de la vía fluvial que crea nichos de hábitat para una variedad de especies animales.

Vegetación

La vegetación atrapa partículas que caen fuera del agua, llamadas sedimentos, en su mayoría pequeñas partículas del suelo y materia orgánica, y que construyen el suelo alrededor de las plantas. Cordgrasses (Spartina spp.) y Bulrush/Tule (Schoenoplectus spp.) son especies importantes que hacen esto en los bordes del agua. En la marisma más alta, dos especies de plantas dominantes, Pickleweed (Salicornia virginica) y Saltgrass (Distichlis spicata), son especies tolerantes al estrés que pueden mantener su productividad en condiciones adversas independientemente de la deposición local de sedimentación. El valor de la vegetación adaptada a la salinidad variable y elevada del suelo es contribuir sustancialmente a la acumulación de suelo y materia orgánica en las marismas.

Imagen de California Cordgrass,
Sporobolus foliosus
, en el borde de un canal de agua en un estuario de marea en la banda en la marca de marea alta. Fuente: USFWS Pacific Southwest Region. Disponible en línea aquí

Salinidad

El agua en un estuario, donde el agua de los ríos se mezcla con el agua del océano, contiene cantidades variables de sal disuelta. El gradiente de salinidad generalmente aumenta desde la fuente de entrada de un estuario, generalmente un arroyo o río, hasta la fuente de salida, el mar o el océano. La salinidad se mide como partes por mil (ppt) de sólidos en líquido (1% = 10 ppt). La salinidad del océano es generalmente de alrededor de 35 ppt (3,5%). El agua dulce de los ríos tiene niveles de salinidad de 0,5 ppt o menos. Dentro del estuario, los niveles de salinidad se conocen como oligohalina (0.5-5 ppt), mesohalina (5-18 ppt) o polianilina (18 a 30 ppt). Cerca de la conexión con el mar abierto, las aguas del estuario pueden ser euryhalinas, donde los niveles de salinidad son los mismos que el océano a más de 30 ppt (3%).

Un ejemplo de esto se muestra en la siguiente ilustración: Fuente: Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos.

Nuestro río Petaluma es un barranco de marea con salinidad de agua que oscila entre el 0,5 y el 2%, lo que hace de nuestro pantano de Petaluma un estuario oligohalina. La salinidad de un estuario puede variar variable y dependiendo de la cantidad de agua dulce que fluye, las mareas, la elevación, la ubicación física y la evaporación. Los estuarios tienen un balance hídrico que es positivo (los aportes de agua dulce exceden la evaporación), neutro (hay un equilibrio entre los flujos de agua dulce y la evaporación) o negativo (los flujos de agua dulce son menores que la cantidad de evaporación). Estacionalmente, nuestro pantano de Petaluma disminuye en salinidad en los meses de invierno con el aumento de las precipitaciones y las temperaturas más frías y aumenta la salinidad en el verano con la disminución de las entradas de agua dulce y el aumento de la evaporación.

La salinidad afecta la química del suelo y el agua en los estuarios, sobre todo la cantidad de oxígeno disuelto. La solubilidad es la cantidad de oxígeno que puede disolverse en agua, que disminuye a medida que aumenta la salinidad. La solubilidad es importante porque los animales y los organismos más pequeños tienen rangos de salinidad que pueden tolerar antes de experimentar estrés. Algunas especies estuarinas como los peces pueden adaptarse a los cambios en los niveles de oxígeno practicando técnicas de evitación. Otros organismos como los moluscos, las ostras y los organismos que habitan en el barro no pueden viajar grandes distancias. Fuera de sus rangos de tolerancia, los niveles de salinidad causan efectos negativos, incluido el aumento del estrés y la disminución de las tasas de reproducción y supervivencia.

Materia orgánica

La materia orgánica como trozos de plantas y animales, desechos animales, cuerpos descompuestos, animales diminutos y microbios se disuelven y suspenden en el agua y se adhieren al suelo y los sedimentos, y por lo tanto se transportan al pantano. Las plantas y animales en descomposición en el pantano también contribuyen con partículas orgánicas más grandes. Detritus es toda la materia orgánica no viva y la comunidad microbiana asociada. El carbono es el elemento químico que forma las cadenas estructurales de todos los compuestos químicos utilizados por los seres vivos. La red alimentaria de los pantanos que utiliza los detritos como fuente de alimento inicial genera más carbono que las selvas tropicales, lo que hace que las marismas de agua salada sean ecosistemas altamente activos y productivos desde el punto de vista biológico. Las complejas relaciones entre los sistemas vivos (bióticos) y abióticos (no vivos), incluidos los flujos de agua y sedimentos, la vegetación y la red alimentaria de detritos, han evolucionado durante milenios, por lo que el ecosistema de marismas saladas es robusto, se adapta a los cambios y es capaz de sobrevivir a impactos agitados.

La red alimentaria

La red alimenticia en el pantano, como el pantano en sí, es en parte acuática y en parte terrestre. Los productores primarios importantes son las plantas enraizadas y vasculares como las gramíneas, las pequeñas plantas de hoja ancha, las juncias y los juncos y juncias. Muchos de los principales consumidores en el pantano son herbívoros invertebrados, por ejemplo, caracoles, cangrejos y saltamontes, que comen plantas, mientras que otros son detritívoros, como las pulgas de las marismas, los taxones más abundantes en el pantano, dependiendo de la basura producida por las plantas del pantano. Muchos de estos herbívoros y detritívoros se convierten en presa de los peces durante la marea alta, cuando el agua de inundación proporciona acceso a la superficie del pantano. Durante la marea baja, son alimentados por aves y pequeños mamíferos.

A continuación se presentan imágenes de redes tróficas pantanosas con detritus como componente esencial que alimenta a pequeños invertebrados en los niveles tróficos más bajos. El nivel trófico comienza en la fuente de alimento más simple en la parte inferior y luego cada nivel superior consume el nivel inferior hasta que los animales más grandes están en la parte superior de la cadena alimentaria y el nivel trófico más alto. Cada nivel trófico retiene aproximadamente el 10% de la energía en la biomasa y utiliza el 90% para la vida diaria. La Vía Pelágica conduce a formas de vida basadas en el agua y la Vía Bentónica conduce a los habitantes del fondo y al sustrato del suelo. Estas cadenas alimentarias se basan en los detritos, que son materiales orgánicos descompuestos y descompuestos después de la muerte de organismos vivos o partes de plantas. Del Laboratorio de Biología Marina de la Universidad de Chicago. Disponible en línea: https://pie-lter.ecosystems.mbl.edu/content/trophic-structure.

El mecanismo de retroalimentación es un sistema de bucle en el que el sistema responde a la perturbación ya sea en la misma dirección (retroalimentación positiva) o en la dirección opuesta (retroalimentación negativa). Estas relaciones de la red alimentaria implican sistemas de retroalimentación que influyen en la deposición de sedimentos, la formación del suelo y la elevación de las marismas, de modo que incluso con el gran volumen de movimiento, los cambios generales durante mucho tiempo son lentos.

Sedimentos

Los sedimentos son pequeñas partículas de fuentes naturales de rocas erosionadas, suelo y fuentes orgánicas (vivas y muertas), pero también fuentes humanas como escombros de carreteras, basura, plásticos, desechos industriales y aguas residuales que son transportadas por el agua en movimiento y pueden asentarse o quedar atrapadas y convertirse en parte del sistema de pantanos. Los procesos que gobiernan el movimiento del agua y los sedimentos en un pantano son muy complejos. Los sedimentos se agregan y eliminan por las mareas, la lluvia, la erosión, la captura por la vegetación y la cantidad de materia viva (biomasa).

Los sedimentos fluyen por el río Petaluma y los humedales de las mareas oceánicas a través de las bahías de SAN Pablo y San Pablo. Además, los ríos Sacramento y San Joaquín transportan grandes volúmenes de sedimentos a través del delta Sacramento-San Joaquín hasta la bahía de San Pablo, particularmente en la temporada de lluvias, que luego pueden ingresar a la desembocadura del río Petaluma y fluir con las mareas. El flujo de entrada y salida de las mareas, dos veces cada 25 horas, mueve constantemente los sedimentos hacia arriba y hacia abajo del río, haciendo que el agua del río sea «fangosa», reduciendo la penetración de la luz solar. Algunos sedimentos contienen el mineral apatita con fósforo que puede aumentar las floraciones de algas o contener mercurio de operaciones mineras pasadas que es tóxico para muchos seres vivos.

Los sedimentos fluyen hacia abajo en la cuenca de la erosión del suelo y los deslizamientos de tierra, el uso intensivo de la tierra agrícola, la construcción y el desarrollo de la tierra, la escorrentía urbana a través de alcantarillas pluviales y la eliminación intencional de desechos. Las mejores prácticas en la agricultura y el uso regulado de la tierra en áreas urbanas e industriales pueden reducir el potencial de erosión y contaminación.

A continuación se muestra un modelo conceptual de una marisma salina de marea con entradas de marea sustanciales de sedimentos minerales. Fuente: Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina. 2017. Disponible en línea aquí.

Erosión del suelo

La erosión del suelo es un proceso natural. La erosión puede ser crónica y/o episódica. La erosión crónica es constante y ocurre durante lluvias significativas. La erosión episódica ocurre ocasionalmente, y el sedimento a menudo se mueve en un gran pulso, como durante un evento de tormenta o una serie de eventos de tormenta. Los deslizamientos de tierra son un ejemplo de erosión episódica.

La cuenca del río Petaluma está compuesta por un tipo de roca altamente erosionable, especialmente en las colinas del lado este, que tiene el potencial de generar grandes volúmenes de sedimentos. Cuando el suelo desprendido y las partículas de roca (sedimentos) de la erosión ingresan a un sistema de agua, se asientan (sedimentación) dependiendo del flujo de agua y la ubicación, en un túnel que transporta un arroyo o desagüe abierto debajo de una carretera o ferrocarril (alcantarilla), en un canal de arroyo, en un estanque o embalse, o en un estuario. Si bien se necesitan algunos sedimentos para llevar nutrientes y materiales de construcción a los ecosistemas acuáticos, demasiado sedimento causa problemas e impacta las inundaciones y la calidad del agua. La sedimentación puede reducir la capacidad de los cursos de agua para retener los flujos de aguas pluviales, aumentando así las inundaciones.

Las finas partículas del suelo llenan los humedales y los fondos de los arroyos de cemento en superficies uniformes que ya no proporcionan rincones y grietas para albergar a los peces jóvenes y los animales acuáticos que comen, lo que provoca una disminución del salmón y la trucha steelhead. Los sedimentos también pueden contener productos químicos tóxicos y trozos de plástico que parecen alimentos, otra causa importante de la disminución de muchas especies animales en arroyos, pantanos y el océano.

Las fuentes de erosión en nuestra cuenca se enumeraron en el borrador del plan de mejora del río Petaluma:

Estas fuentes de sedimentos aumentan significativamente la cantidad total entregada a la red de canales de agua que afecta tanto a la navegación como a la capacidad de transporte de agua. La acumulación total también depende de los cambios en el nivel del mar, por lo que la expansión de los océanos por el aumento de la temperatura y el derretimiento del hielo traerá más sedimentos, elevando todo el pantano en los próximos 50 años en al menos un pie. Sin embargo, el aumento del agua de más de dos pies ahoga la mayoría de la vegetación, por lo que se espera que gran parte de nuestro pantano se convierta en marismas sin vegetación vegetal más alta.

Dragado

El dragado es la eliminación de sedimentos acumulados en el canal del río para proteger contra las inundaciones de nuestra zona del centro de la ciudad al tiempo que permite un tráfico fluvial más robusto. Cavar canales más profundos y anchos y enderezar las curvas para mejorar el tráfico fluvial cambia el sistema natural. La naturaleza rellenará cualquier sedimento que eliminemos del fondo del canal para devolverlo a su equilibrio natural histórico. Para obtener más información sobre el dragado, lea la página web de dragado.

Referencias y fuente de materiales:

Las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina. 2017. Monitoreo efectivo para evaluar la restauración ecológica en el Golfo de México. Washington, DC: The National Academies Press. DOI: 10.17226/23476. Disponible en línea aquí.

Plan de Mejoramiento del Río Petaluma. Disponible en línea aquí.

Distrito de Recursos del Condado de Sonoma. Proyecto de Plan de Mejoramiento del Río Petaluma. Disponible en línea aquí.

Universidad de Texas A&M-Corpus Christi. Capítulo de entrada de agua dulce sección 8.3.1 Salinidad. Disponible en línea aquí.

Laboratorio de Biología Marina de la Universidad de Chicago. Disponible en línea aquí.