Disipan la energía de las olas y podrían ayudar a proteger las costas vulnerables
La experiencia de la mayoría de las personas con el pasto marino, en su caso, representa poco más que un cosquilleo en los tobillos mientras caminan por aguas costeras poco profundas. Pero resulta que estas plantas ubicuas, variedades de las cuales existen en todo el mundo, podrían desempeñar un papel clave en la protección de las costas vulnerables cuando se enfrentan a los embates por la subida del nivel del mar.
Una nueva investigación cuantifica por primera vez, a través de experimentos y modelos matemáticos, qué tan grande y qué densa debe ser una pradera continua de pastos marinos para proporcionar una amortiguación adecuada de las olas en un entorno geográfico, climático y oceanográfico dado.
En un par de artículos que aparecen en los números de mayo de dos revistas de investigación, Coastal Engineering y Journal of Fluids and Structures, Heidi Nepf, profesora de ingeniería civil y ambiental del MIT, y el doctor Jiarui Lei describen sus hallazgos y los importantes beneficios ambientales que ofrecen las praderas marinas.
Esto incluye no solo prevenir la erosión de las playas y proteger los diques y otras estructuras marinas, sino también mejorar la calidad del agua y secuestrar el carbono para ayudar a limitar el futuro cambio climático.
Esos beneficios, junto con servicios más conocidos, como el suministro de hábitat para peces y alimentos para otras criaturas marinas, significan que la vegetación acuática sumergida que incluye pastos marinos proporciona cada año un valor global de más de $ 4 billones a nivel mundial, como lo han demostrado estudios anteriores.
Sin embargo, hoy en día, algunas áreas importantes de praderas marinas, como la Bahía de Chesapeake en Estados Unidos, se han reducido a casi la mitad de su cobertura histórica (que se han recuperado de un mínimo del 2 por ciento), lo que limita la disponibilidad de estos valiosos servicios.
Nepf y Lei recrearon versiones artificiales de hierbas marinas, ensambladas a partir de materiales de diferente rigidez para reproducir las largas y flexibles hojas y las bases mucho más rígidas que son típicas de las plantas de hierbas marinas como la Zostera marina, también conocida en inglés como eelgrass.
Luego instalaron una colección similar a una pradera marina de estas plantas artificiales en un tanque de olas de 24 metros (79 pies) en el Laboratorio de Parsons del MIT, que puede imitar las condiciones de las olas y corrientes naturales. Sometieron a la pradera a una variedad de condiciones, que incluían aguas tranquilas, fuertes corrientes y chapuzones de un lado a otro en forma de ola. Sus resultados validaron las predicciones realizadas anteriormente utilizando un modelo computarizado de plantas individuales.
Los investigadores utilizaron después modelos físicos y numéricos para analizar cómo interactúan las hierbas marinas y las olas en una variedad de condiciones de densidad de plantas, longitudes de pala y movimientos de agua. El estudio describe cómo cambia el movimiento de las plantas con la rigidez de la pala, el período y la amplitud de ola, lo que proporciona una predicción más precisa de la atenuación de las olas sobre las praderas de pastos marinos.
Mientras que otras investigaciones han modelado algunas de estas condiciones, el nuevo trabajo reproduce más fielmente las condiciones del mundo real y proporciona una plataforma más realista para probar ideas sobre la restauración de pastos marinos o formas de optimizar los efectos beneficiosos de tales praderas sumergidas, dicen.
Para probar la validez del modelo, el equipo realizó una comparación de los efectos predichos de los pastos marinos en las olas, observando una pradera de pastos marinos específica frente a la costa de la isla española de Mallorca, en el Mar Mediterráneo, que se sabe que atenúa la fuerza de las olas entrantes en un factor de alrededor del 50 por ciento en promedio.
Utilizando medidas de la morfología de la pradera y las velocidades de las olas recogidas en un estudio previo dirigido por el profesor Eduardo Infantes, actualmente de la Universidad de Gotemburgo, Lei pudo confirmar las predicciones hechas por el modelo, que analizó la forma en que las puntas de las hojas de hierba y las partículas suspendidas en el agua tienden a seguir caminos circulares a medida que pasan las olas, formando círculos de movimiento conocidos como orbitales.
Las observaciones coincidieron muy bien con las predicciones, dice Lei, que muestran la forma en que la fuerza de las olas y el movimiento de las hierbas marinas variaban con la distancia desde el borde de la pradera hasta su interior de acuerdo con el modelo. Entonces, “con este modelo, los ingenieros y los profesionales pueden evaluar diferentes escenarios para los proyectos de restauración de pastos marinos, lo cual es un gran problema en este momento”, dice.
Eso podría marcar una diferencia significativa, dice, porque ahora algunos proyectos de restauración se consideran demasiado caros para emprender, mientras que un mejor análisis podría mostrar que un área más pequeña, menos costosa de restaurar, podría ser capaz de proporcionar el nivel de protección deseado. En otras áreas, el análisis podría mostrar que un proyecto no vale la pena en absoluto, porque las características de las olas o corrientes locales limitarían la efectividad de los pastos marinos.
Se sabe que la pradera de pastos marinos en particular que estudiaron es muy densa y uniforme, por lo que un proyecto futuro es extender la comparación a otras áreas de pastos marinos, incluidas las que tienen vegetación más irregular o menos espesa, dice Nepf, para demostrar que el modelo, de hecho, puede ser útil en una variedad de condiciones.
Al atenuar las olas y brindar protección contra la erosión, las hierbas marinas pueden atrapar finos sedimentos en el fondo marino. Esto puede reducir significativamente o prevenir el crecimiento descontrolado de algas alimentadas por los nutrientes asociados con los sedimentos finos, lo que a su vez causa un agotamiento del oxígeno que puede matar gran parte de la vida marina, un proceso llamado eutrofización.
Las praderas marinas también tiene un potencial significativo para secuestrar carbono, tanto a través de su propia biomasa como al filtrar el material orgánico fino del agua circundante, según Nepf, y este es un tema central de la investigación en curso de ella y de Lei. Un acre de pastos marinos puede almacenar aproximadamente tres veces más carbono que un acre de selva tropical, y Lei dice que los cálculos preliminares sugieren que, a nivel mundial, las praderas de pastos marinos son responsables de más del 10 por ciento del carbono enterrado en el océano, aunque solo ocupan el 0.2 por ciento del Area.
Mientras que otros investigadores han estudiado los efectos de los pastos marinos en corrientes constantes, o en olas oscilantes, "son los primeros en combinar estos dos tipos de flujos, que son a lo que las plantas reales están normalmente sometidas. A pesar de la complejidad adicional, realmente clasifican la física y definen diferentes regímenes de flujo con diferentes comportamientos", dice Frédérick Gosselin, profesor de ingeniería mecánica en la Politécnica de Montreal, Canadá, que no estaba conectado a esta investigación.
Gosselin agrega: “Esta línea de investigación es crítica. Los desarrolladores de tierras son rápidos para llenar y dragar humedales sin pensar mucho en el papel que desempeñan estos ambientes húmedos”. Este estudio “demuestra cómo la vegetación sumergida tiene un efecto cuantificable de manera precisa en la amortiguación de las olas entrantes. Esto significa que ahora podemos evaluar exactamente cuánto protege una pradera de la erosión costera... Esta información permitiría mejores decisiones de nuestros legisladores".
Referencias:
• Blade dynamics in combined waves and current
• Wave damping by flexible vegetation: Connecting individual blade dynamics to the meadow scale
