Eco-geomorphological dynamics in contrasting Mediterranean rivers with different degrees of flow regulation

Abstract

Aquesta tesi analitza l’efecte de les preses sobre el règim de cabals, el transport de sediments, la mobilitat de la llera, i la comunitat de macroinvertebrats en rius Mediterranis de la Península Ibèrica a diferents escales espacio-temporals. A gran escala espacio-temporal, els resultats mostren que la regulació modifica el règim de cabals reduint la magnitud i la freqüència de les crescudes. Aquest fet, juntament amb la disminució de l’aportació de sediments des d’aigües amunt, produeix una pèrdua de barres sedimentaries que són ocupades per la vegetació causant una ràpida estabilització la llera, limitant el dinamisme del riu i pot contribuir a la degradació de l’ecosistema fluvial. A petita escala (els rius Ésera i Siurana) es comprova que els embassaments retenen fins el 90% de la càrrega de sediment en suspensió, però l’aportació hídrica només es redueix en el cas de l’Ésera. En els trams d’aigües amunt, les partícules de la llera són mobilitzades de forma freqüent i s’observen canvis morfològics després de cada crescuda, mentre que els trams d'aigües avall es mantenen estables. En el cas del Siurana aquests canvis causen diferències notables en la composició taxonòmica dels macroinvertebrats, encara que la riquesa d’espècies es manté intacte. La densitat i la biomassa augmenten aigües avall però la biodiversitat disminueix. La tesi descriu i quantifica canvis en l’estructura bio-física i el funcionament de l’ecosistema fluvial en rius Mediterranis regulats i proporciona informació inèdita fins ara en el camp de la Eco-Geomorfologia.

Esta tesis analiza el efecto de las presas sobre el régimen de caudales, el transporte de sedimentos, la morfología y la movilidad del cauce, y la comunidad de macroinvertebrados en ríos Mediterráneos de la Península Ibérica a diferentes escalas espacio-temporales. A gran escala espacio-temporal, los resultados muestran una reducción generalizada de la magnitud y la frecuencia de las crecidas que, juntamente con la reducción del suministro de sedimentos, produce una pérdida de barras que son ocupadas por la vegetación, hecho que estabiliza el cauce fluvial, limitando el dinamismo del lecho del río y puede contribuir a la degradación del ecosistema fluvial. En pequeña escala (los ríos Ésera y Siurana) se comprueba que los embalses retienen hasta el 90% de la carga de sedimentos en suspensión, aunque la aportación hídrica solo se reduce en Ésera. En los tramos de aguas arriba, las partículas del lecho son movilizadas frecuentemente y se observan cambios morfológicos después de cada crecida, mientras que los tramos de aguas abajo se mantienen estables. En el Siurana, estos cambios provocan diferencias significativas en la composición taxonómica de los macroinvertebrados en el Siurana, aunque la riqueza de especies se mantiene prácticamente intacta. Por otro lado, la densidad y la biomasa aumentan aguas abajo pero la biodiversidad disminuye. La tesis describe y cuantifica cambios en la estructura bio-física y el funcionamiento del ecosistema fluvial en ríos Mediterráneos regulados y proporciona información inédita en el campo de la Eco-Geomorfología.

The effects of dams on river flow regimes, sediment transport, channel morphology, bed mobility and macroinvertebrate communities were studied in Mediterranean rivers of the Iberian Peninsula at multiple temporal and spatial scales. At the large spatio-temporal scales, results show that regulation changes their flow regimes, with a generalized reduction in flood magnitude and frequency. This, in addition to the decrease in downstream sediment supply, results in the loss of active bars as they are encroached by vegetation (channel stabilization). Geomorphic stabilization limits riverchannel dynamics and may contribute to the environmental degradation of the fluvial ecosystem. At the small scale (the Ésera and the Siurana rivers), the reservoirs trap up to 90% of the suspended load, although total runoff is only reduced in the Ésera. In the upstream reaches, riverbed material is frequently entrained and morphological changes were observed following floods, while the downstream reaches were stables. In the Siurana, damming causes significant differences in taxonomic composition of the benthic invertebrate communities, but the species richness remained almost the same. Density and biomass increase notably below the dam although diversity decreases. The thesis describes and quantifies changes on the bio-physical structure and functioning of the fluvial ecosystem in dammed Mediterranean rivers and provides comprehensive insights in the field of the Eco-Geomorphology.