Pastizales en todo el mundo, que sustentan a la mayoría de los animales de pastoreo del mundo, han estado haciendo la transición a matorrales en un proceso que los científicos llaman "invasión de plantas leñosas".

El pastoreo administrado de las tierras secas es la forma más extensa de uso de la tierra en el planeta, lo que ha llevado a esfuerzos generalizados para revertir esta tendencia y restaurar la cobertura de pasto debido a la creencia de que da como resultado una menor cantidad de agua que ingresa a los arroyos y acuíferos subterráneos.

Un nuevo estudio dirigido por Adam Schreiner-McGraw, investigador postdoctoral en hidrología en la Universidad de California, Orilla, modeló la invasión de arbustos en un paisaje en pendiente y llegó a una conclusión sorprendente:la invasión de arbustos en las pendientes puede aumentar la cantidad de agua que se destina al almacenamiento de aguas subterráneas. El efecto de los arbustos es tan poderoso que incluso contrarresta las menores cantidades de lluvia anual esperadas durante el cambio climático.

Hasta ahora, Los investigadores han pensado que las plantas leñosas como los árboles y los arbustos tienen raíces más profundas que la hierba. Esta creencia surgió de los científicos que realizaron sus estudios relacionados en terreno plano.

"Llama la atención que la composición del ecosistema es lo que controla los cambios futuros proyectados en la recarga de aguas subterráneas, ", Dijo Schreiner-McGraw." Esto no significa que el cambio climático no sea importante, pero ese cambio de vegetación es potencialmente más importante y algo en lo que los científicos y administradores de tierras deberían esforzarse más en comprender ".

Coautor Hoori Ajami, profesor asistente de hidrología de aguas subterráneas en UC Riverside, dijo que el documento analiza los efectos combinados del cambio climático y la vegetación en los procesos de recarga de aguas subterráneas en entornos áridos.

"La mayoría de los estudios hasta la fecha han analizado estos cambios de forma aislada, "Ajami dijo." Aquí ilustramos que los efectos combinados del cambio de vegetación y el cambio climático podrían ser mayores o menores que la suma de sus partes ".

La intrusión de arbustos en los pastizales a menudo se considera un problema porque reduce la cantidad de forraje disponible para el pastoreo del ganado y puede provocar más parches de suelo desnudo y el consiguiente aumento de la erosión del suelo. Este proceso de crear un terreno más desnudo se llama "xerificación". El cambio climático contribuye a la xerificación, pero la extinción de incendios y el pastoreo excesivo juegan los papeles más importantes.

Tiene sentido que los arbustos, que tienen sistemas de raíces profundas junto con tallos gruesos y muchas hojas, capturan más agua que la hierba cuando se filtra a través del suelo, dejando menos agua disponible para reponer los acuíferos subterráneos. Investigaciones sobre "recarga difusa, "el proceso por el cual el agua repone los suministros de agua subterránea en un área grande, parece confirmar esto para los paisajes planos. Por tanto, la xerificación de los pastizales se ha considerado perjudicial tanto para el ganado como para el ciclo del agua.

"Abordamos esta investigación con la premisa simple de que la topografía juega un papel en la redistribución del agua disponible, y esto debería afectar los resultados de la xerificación, "dijo el coautor Enrique R. Vivoni, profesor de la Universidad Estatal de Arizona.

El grupo miró la recarga enfocada, que ocurre cuando las laderas canalizan el agua hacia áreas concentradas, como los lechos de los arroyos. Los lechos de los arroyos suelen tener fondos arenosos, que permiten que el agua se infiltre rápidamente y eviten que los arbustos de raíces profundas la absorban.

Se utilizaron datos de la ladera de una montaña desértica altamente monitoreada en Nuevo México para simular los efectos de la invasión de plantas leñosas y el cambio climático en los recursos hídricos. El equipo descubrió que los arbustos no solo aumentaban la recarga concentrada de agua subterránea, pero que lo hicieron incluso en condiciones en las que el cambio climático redujo la cantidad de lluvia.

También modelaron una forma más extensa de invasión de arbustos llamada espesura, en el que las plantas crecen en densos rodales sin parches desnudos, y encontrado, como en investigaciones previas sobre paisajes planos, los arbustos también redujeron la cantidad de recarga de agua subterránea en las pendientes.

En laderas, se necesita suelo desnudo entre parches de arbustos para conducir el agua hacia los lechos de los arroyos. El aumento de la escorrentía aumenta la recarga concentrada de agua subterránea.

"Nos sorprendió descubrir que una transición de pastizales a matorrales puede aumentar la sostenibilidad de los acuíferos subterráneos, ", dijo Schreiner-McGraw." La mejor manera de aumentar la recarga enfocada en este sistema es aumentar la cantidad de escorrentía de las laderas que se concentra en los lechos de los arroyos ".

Lo más probable es que el cambio climático aumente la recarga de las aguas subterráneas al hacer que las tormentas de lluvia sean más grandes, pero menos frecuente. Las tormentas más grandes aumentan la cantidad de escorrentía que llega a los canales del fondo arenoso y aumenta la recarga del agua subterránea. Los hallazgos de este estudio sugieren que la vegetación también jugará un papel importante en la recarga de aguas subterráneas en el futuro.

Aunque el estudio se llevó a cabo en Nuevo México, Schreiner-McGraw dijo que se aplica a entornos similares. Gran parte de California también son sabanas desérticas. El sur de California y el Valle Central tienen accidentes geográficos similares a los que se encuentran en el sitio de estudio de Nuevo México. Estas áreas podrían experimentar procesos hidrológicos similares, aunque los ríos atmosféricos crean tormentas muy diferentes de las tormentas monzónicas, por lo que se requiere más investigación.

"El estudio destaca el papel del monitoreo a largo plazo en la comprensión de la dinámica del balance hídrico de las cuencas hidrográficas, y el papel que juega el modelado basado en procesos en la comprensión de la dinámica del sistema, "Dijo Ajami.