O termo regime hidrológico designa todas as variações no estado e nas características de uma formação aquática, que se repetem regularmente no tempo e no espaço e passam por variações cíclicas, por exemplo, sazonais (definição do Glossário Internacional de Hidrologia). Os regimes hidrológicos básicos dos rios são o regime glacial , o regime das neves e o regime pluvial , assim chamados pela origem da água: gelo , neve ou chuva .
O paradigma do regime de escoamento natural é a abordagem correta para determinar a influência da hidrologia na estrutura e operação dos cursos d'água e zonas úmidas associadas. Ele se opõe à abordagem ingênua que consiste em dar atenção apenas às taxas de fluxo médias e extremas. O fracasso do projeto inicial de restauração de Everglades também demonstrou a importância fundamental da variabilidade do fluxo sazonal e interanual.
Os dois princípios básicos da ecologia de riachos são:
O primeiro princípio decorre da complexidade dos ambientes naturais. Os fluxos são fundamentalmente derivados da precipitação, mas o fluxo em um ponto e em um determinado momento é uma combinação do fluxo a montante, escoamento superficial e hipodérmico , bem como a possível contribuição do lençol freático . O clima , a geologia , a topografia , a natureza dos solos e a vegetação vão influenciar o curso das águas, pelo que é improvável que dois rios tenham o mesmo hidrograma . A particularidade do regime hidrológico decorre dos biótopos: a água transporta e deposita materiais sedimentares e orgânicos, criando vários habitats em constante evolução. As espécies se adaptaram ao mosaico desses habitats, o que lhes permite sobreviver a eventos extremos.
Do ponto de vista evolutivo, o regime hidrológico desempenha um papel importante no sucesso de uma espécie em um determinado ambiente. Constitui a própria base do ciclo de vida da biocenose. O exemplo mais marcante é, sem dúvida, o caso dos peixes migradores , cujo crescimento, reprodução e movimentos estão ligados aos regimes hidrológicos particulares dos rios que frequentam. Assim, os salmões chineses ( Oncorhynchus tshwaytsha ) são em média maiores que os do Pacífico, o que lhes permite cavar os sedimentos para criar uma bolsa de ovos adaptada aos rios chineses, geralmente potentes: seu tamanho diminui porém nos rios mais calmos. A mesma espécie de salmão, portanto, terá características totalmente diferentes de um rio para outro, tanto morfológica quanto comportamentalmente: no Alasca , o salmão prateado ( Oncorhynchus kisutch ) inicia sua migração com as chuvas de outono, em setembro-outubro, enquanto no Oregon começa de chuvas e a saída das mesmas espécies são adiadas até novembro.
O segundo princípio foi demonstrado empiricamente pela observação das mudanças induzidas pela construção de barragens em todo o mundo. O controle dos cursos de água tem sido acompanhado por uma modificação das condições físicas dos habitats (impedimento ao transporte de sedimentos, controle de inundações) e uma diminuição da biodiversidade. Os peixes migratórios desapareceram de rios desenvolvidos para a navegação, como o Ródano , na França. A eliminação de parte significativa da variabilidade hidrológica fez com que certas espécies perdessem a vantagem, sendo substituídas por espécies nativas que se tornaram dominantes, ou por invasores, como os bichos- do- mato no Hérault . O regime hidrológico também influencia a distribuição e abundância dos indivíduos. A disponibilidade de alimentos (restos de plantas) e a dispersão das sementes são, de fato, limitadas pelo seu transporte. Por outro lado, certos habitats só sobrevivem graças à variabilidade hidrológica: poços de cascalho , por exemplo, que as cheias preservam do entupimento pela fração fina do sedimento. Finalmente, as inundações mantêm os lençóis freáticos adjacentes e o conteúdo de água dos solos no nível necessário para a germinação e o crescimento de certas plantas: salgueiros e choupos, por exemplo, precisam manter suas raízes no solo saturadas de água, especialmente as plantas jovens. É por isso que grupos de árvores da mesma idade são freqüentemente encontrados nas partes mais altas do canteiro principal : apenas as árvores que cresceram durante um ano de grande inundação conseguiram sobreviver.
Mudanças no regime hidrológico afetam o equilíbrio entre o movimento da água e o dos sedimentos. O estabelecimento de um novo equilíbrio dinâmico entre o leito do riacho e sua planície de inundação é um processo lento, que pode levar dezenas ou até centenas de anos. Em alguns casos, nunca é alcançado e o ecossistema permanece em um estado de "convalescença" perpétua. Existem cada vez mais exemplos extremos de rios que perderam virtualmente todas as suas funções naturais ( Colorado , Ganges , Rio Amarelo , etc.)
As alterações antropogênicas diretas do regime natural devem-se principalmente ao excesso de bombeamento nos rios, para agricultura ou abastecimento de água , drenagem de áreas úmidas e construção de barragens destinadas à prevenção de enchentes, abastecimento de água, irrigação, geração de energia, navegação e recreação. As consequências desses desenvolvimentos são variáveis: se os efeitos são insignificantes abaixo de um limiar de perturbação específico para cada rio, eles podem ser dramáticos além, em particular para peixes e invertebrados cujos ovos e larvas dependem intimamente da sedimentação. O distúrbio devido à barragem é tanto global, que afeta toda a parte a jusante do curso de água, quanto local: variações de curto prazo nas usinas hidrelétricas são incomparáveis na natureza e representam, portanto, um estresse particularmente violento para os ecossistemas.
A captura de inundações pode levar ao isolamento de alguns habitats: falamos de perda de conectividade . As planícies aluviais servem de refúgio para certas espécies, que ficam privadas delas. Diferentes modelos têm mostrado que a produtividade pesqueira de um curso de água está diretamente ligada às áreas mínimas e máximas de áreas úmidas. Os diques e outros aterros agravam a perda de conectividade lateral e muitas vezes têm o efeito de alterar a profundidade do leito e a velocidade das correntes.
A resposta ecológica é específica para cada curso de água. A mesma atividade humana pode ter, em dois lugares diferentes, consequências ecológicas ou magnitudes diferentes. O impacto da alteração dependerá de sua influência no curso d'água: algumas áreas podem ser menos afetadas do que outras e servir de refúgio para espécies nativas contra invasores. O intemperismo afeta tanto o próprio riacho quanto a mata ciliar . O desaparecimento de uma espécie ou de um habitat pode causar uma cascata de consequências através da interação de interdependências e redes tróficas , o que explica a brutalidade das respostas ecológicas para além dos limiares de alteração do regime hidrológico tolerado pelos ecossistemas.
Nas matas ciliares dos rios regulados, a ausência de inundações e a raridade das incursões do lençol freático nas camadas superficiais do solo perturbam a dinâmica química e não garantem a dispersão dos sais minerais. A salinidade dos solos pode então aumentar para níveis incompatíveis com a presença de certas plantas nativas, cuja germinação e desenvolvimento inibe. Essas espécies estão gradativamente sendo substituídas por plantas mais resistentes.
Os raros mapas e desenhos de naturalistas XIX th século sugere que a extensão das matas ciliares foi menos afetada do que a sua diversidade e densidade, alterando regimes hidrológicos. Um estudo sueco de oito rios mostrou que o número de espécies de plantas e a densidade da cobertura diminuíram significativamente ao nível dos reservatórios de água e desvios (respectivamente em 33 e 67-98%).
A maior parte dos efeitos da alteração do regime hidrológico são reversíveis a mais ou menos longo prazo. A consciência do custo da alteração dos ecossistemas ao nível da biodiversidade, mas também ao serviço da sociedade (pesca, autopurificação , lazer) tem permitido várias experiências de restauração, apoiadas em políticas pró-ativas, como a Lei Nacional da Água da África do Sul (1998). Os primeiros projetos, no entanto, concentraram-se em objetivos excessivamente simplistas, como a introdução de taxas de fluxo mínimas, e não tiveram sucesso. O estabelecimento de prescrições quantitativas que possam ser utilizadas por gestores é o desafio de muitas pesquisas atuais. Esta abordagem é, entretanto, questionável porque os benefícios ecológicos de um retorno a uma operação de referência dependem de muitos fatores. O essencial é, sem dúvida, desistir de "domar" completamente os rios e restaurar parte de sua imprevisibilidade.