Termin reżim hydrologiczny odnosi się do wszystkich zmian stanu i cech formacji wodnych, które powtarzają się regularnie w czasie i przestrzeni i przechodzą przez cykliczne zmiany, na przykład sezonowe (definicja Międzynarodowego Słownika Hydrologicznego). Podstawowe systemy hydrologiczne rzek są lodowaty reżim The reżim śnieg i reżim kapa , tzw po pochodzeniu wody: lód , śnieg lub deszcz .
Paradygmat w warunkach przepływu naturalnego jest właściwe podejście w celu określenia wpływu hydrologią konstrukcji i działania cieków i podmokłych powiązane. Sprzeciwia się naiwnemu podejściu, które polega na zwracaniu uwagi tylko na średnie i ekstremalne natężenia przepływu. Niepowodzenie początkowego projektu odbudowy Everglades pokazało również fundamentalne znaczenie sezonowej i międzyrocznej zmienności przepływu.
Dwie podstawowe zasady ekologii strumienia to:
Pierwsza zasada wynika ze złożoności środowisk naturalnych. Strumienie wywodzą się zasadniczo z opadów, ale przepływ w określonym miejscu i czasie jest kombinacją przepływu w górę rzeki, spływu powierzchniowego i podskórnego , a także możliwego udziału zwierciadła wody . Klimat The geologia The topografia , charakter terenu i roślinność będzie wpływać na bieg wody, tak, że jest mało prawdopodobne, że dwie rzeki mają taką samą hydrogramu . Specyfika reżimu hydrologicznego wynika z biotopów: transportuje wodę i odkłada materiały osadowe i organiczne, tworząc różnorodne siedliska, które nieustannie ewoluują. Gatunki przystosowały się do mozaiki tych siedlisk, co pozwala im przetrwać ekstremalne zdarzenia.
Z ewolucyjnego punktu widzenia reżim hydrologiczny odgrywa ważną rolę w powodzeniu gatunku w danym środowisku. Stanowi podstawę cyklu życiowego biocenozy. Najbardziej uderzającym przykładem jest niewątpliwie przypadek ryb wędrownych , których wzrost, rozmnażanie i przemieszczanie są związane ze szczególnymi reżimami hydrologicznymi rzek, w których występują. Tak więc łososie chińskie ( Oncorhynchus tshwaytsha ) są przeciętnie większe niż łososie pacyficzne, co pozwala im wykopać osady w celu stworzenia kieszonki jajowej dostosowanej do chińskich rzek, generalnie potężnej: ich rozmiar zmniejsza się jednak w spokojniejszych rzekach. Ten sam gatunek łososia będzie zatem miał zupełnie inne cechy w zależności od rzeki, zarówno z morfologicznego, jak i behawioralnego punktu widzenia: na Alasce łosoś Coho ( Oncorhynchus kisutch ) rozpoczyna wędrówkę wraz z jesiennymi deszczami, we wrześniu-październiku, podczas gdy w Oregonie nadejście deszczu i odejście tego samego gatunku jest opóźnione do listopada.
Druga zasada została wykazana empirycznie, obserwując zmiany wywołane budową zapór na całym świecie. Kontroli cieków towarzyszyła zmiana fizycznych warunków siedlisk (utrudnienie transportu osadów, ochrona przeciwpowodziowa) oraz spadek bioróżnorodności. Migrujące ryby zniknęły z rzek przystosowanych do żeglugi, takich jak Rodan we Francji. Wyeliminowanie znacznej części zmienności hydrologicznej spowodowało utratę przewagi niektórych gatunków, które zostały zastąpione gatunkami rodzimymi, które stały się dominujące, lub najeźdźcami, takimi jak jussies w Hérault . Reżim hydrologiczny wpływa również na rozmieszczenie i liczebność osobników. Dostępność pożywienia (szczątki roślinne) i rozprzestrzenianie się nasion są w rzeczywistości ograniczone przez ich transport. Z drugiej strony niektóre siedliska przetrwają tylko dzięki zmienności hydrologicznej: na przykład żwirownie , których powodzie chronią przed zatykaniem się przez drobną frakcję osadów. Wreszcie powodzie utrzymują sąsiednie zwierciadła wody i wilgotność gleb na poziomie niezbędnym do kiełkowania i wzrostu niektórych roślin: np. wierzby i topole muszą utrzymywać swoje korzenie w glebie nasyconej wodą, zwłaszcza młodych roślin. Dlatego w najwyższych partiach głównego koryta często znajdują się grupy drzew w tym samym wieku : przetrwały tylko te drzewa, które wyrosły w ciągu roku wielkiej powodzi.
Zmiany reżimu hydrologicznego wpływają na równowagę między ruchem wody a ruchem osadów. Ustalenie nowej równowagi dynamicznej między korytem potoku a jego obszarem zalewowym jest procesem powolnym, który może zająć dziesiątki, a nawet setki lat. W niektórych przypadkach nigdy nawet nie zostaje osiągnięty, a ekosystem pozostaje w stanie nieustannej „rekonwalescencji”. Jest coraz więcej ekstremalnych przykładów rzek, które praktycznie straciły wszystkie swoje naturalne funkcje ( Kolorado , Ganges , Żółta Rzeka itp.).
Bezpośrednie antropogeniczne zmiany reżimu przyrodniczego wynikają głównie z nadmiernego pompowania w rzekach dla rolnictwa lub zaopatrzenia w wodę , osuszania terenów podmokłych i budowy zapór przeznaczonych do zapobiegania powodziom, nawadniania, wytwarzania energii, nawigacji i rekreacji. Konsekwencje tych zmian są zróżnicowane: jeśli skutki są znikome poniżej progu zakłóceń charakterystycznego dla każdej rzeki, mogą być dramatyczne dalej, szczególnie w przypadku ryb i bezkręgowców, których jaja i larwy są ściśle zależne od sedymentacji. Zakłócenie spowodowane zaporą ma charakter zarówno globalny, który wpływa na całą dolną część cieku, jak i lokalny: krótkotrwałe wahania przepływu w elektrowniach wodnych mają niespotykany charakter i dlatego stanowią szczególnie gwałtowne obciążenie dla ekosystemów.
Wychwytywanie powodzi może prowadzić do izolacji niektórych siedlisk: mówimy o utracie łączności . Równiny zalewowe służą jako schronienie dla niektórych gatunków, które są następnie ich pozbawione. Różne modele wykazały, że produktywność ryb w cieku wodnym jest bezpośrednio związana z minimalną i maksymalną powierzchnią terenów podmokłych. Wały i inne wały ziemne pogarszają utratę łączności bocznej i często wpływają na zmianę głębokości koryta i prędkości prądów.
Reakcja ekologiczna jest specyficzna dla każdego cieku wodnego. Ta sama działalność człowieka może mieć w dwóch różnych miejscach konsekwencje ekologiczne lub różne rozmiary. Wpływ zmiany będzie zależał od jej wpływu na ciek wodny: niektóre obszary mogą być mniej dotknięte niż inne i służyć jako schronienie dla rodzimych gatunków przed najeźdźcami. Wietrzenie wpływa zarówno na sam strumień, jak i na las łęgowy . Zanik gatunku lub siedliska może wywołać kaskadę konsekwencji poprzez wzajemne oddziaływanie współzależności i sieci troficznych , co tłumaczy brutalność reakcji ekologicznych poza progami zmiany reżimu hydrologicznego tolerowanego przez ekosystemy.
W lasach łęgowych rzek uregulowanych brak powodzi i rzadkość wtargnięć zwierciadła wody do powierzchniowych warstw gleby zaburza dynamikę chemiczną i nie zapewnia dyspersji soli mineralnych. Zasolenie gleby może wówczas wzrosnąć do poziomów niekompatybilnych z obecnością niektórych rodzimych roślin, których kiełkowanie i rozwój hamuje. Gatunki te są stopniowo zastępowane przez bardziej odporne rośliny.
Rzadkie mapy i szkice Przyrodników XIX th century sugeruje, że zakres lasów łęgowych został mniejszym stopniu niż ich różnorodności i gęstości przez zmianę systemów hydrologicznych. Szwedzkie badania na ośmiu rzekach wykazały, że liczebność gatunków roślin i zagęszczenie pokrywy wyraźnie zmniejszyły się na poziomie zbiorników i zmian wód (odpowiednio o 33 i 67-98%).
Większość skutków zmiany reżimu hydrologicznego jest odwracalna w mniej lub bardziej długoterminowej perspektywie. Świadomość kosztów zmiany ekosystemów pod względem bioróżnorodności, ale także usług dla społeczeństwa (rybołówstwo, samooczyszczanie , wypoczynek) umożliwiła różne doświadczenia związane z odbudową, wspierane przez proaktywne polityki, takie jak południowoafrykańska krajowa ustawa o wodzie (1998). Pierwsze projekty koncentrowały się jednak na zbyt uproszczonych celach, takich jak wprowadzenie minimalnych przepływów, i zakończyły się niepowodzeniem. Wyzwaniem wielu aktualnych badań jest ustalenie ilościowych recept, z których mogą korzystać menedżerowie. Takie podejście jest jednak wątpliwe, ponieważ korzyści ekologiczne z powrotu do operacji referencyjnej zależą od wielu czynników. Istotną rzeczą jest bez wątpienia rezygnacja z całkowitego „oswajania” rzek i przywrócenie części ich nieprzewidywalności.