¿Cómo se relacionan la riqueza de especies y las características del agua corriente en todo el mundo? Esta pregunta fue abordada por el equipo líder mundial en IGB Sami Domish. Los investigadores han desarrollado el mapa de mayor resolución de los sistemas fluviales del mundo jamás producido. El mapa proporciona una base para un análisis detallado de lo que caracteriza a los hábitats ribereños y cómo están interconectados.

Los ríos son el «sangre vital» de todas las masas de tierra en la Tierra. Esto también se muestra en el mapa desarrollado por Sami Domish en colaboración con otros investigadores del IGB y de la Universidad de Yale: una red finamente ramificada de secciones de ríos potenciales que se extiende por todos los continentes. El mapa se basa en el conjunto de datos «Hydrography90m», que los investigadores dedicaron dos años y medio a crear en la supercomputadora de la Universidad Americana.

Por supuesto, este mapa no es el primero de su tipo. Los ríos y su distribución por el mundo ya están representados en numerosos modelos. Todos estos mapas se basan en datos satelitales de inscripciones topográficas: donde hay fisuras en el paisaje que tienen ciertas características, es probable que también haya un arroyo. Sin embargo, no hay otro conjunto de datos tan detallado como la hidrografía del año 90 EC.

«Tomamos un modelo de elevación de alta resolución de la tierra y usamos un software de código abierto para extraer la red fluvial de él”, dijo Sami Domish. «A diferencia de otros conjuntos de datos anteriores, Hydrography90m también mapea con brazos muy cortos y cortos el agua que fluye». Precisión del nombre: la unidad más corta es 90 metros. Dado que los ríos pequeños representan la mayor proporción de la red fluvial mundial (alrededor del 70 %), desempeñan un papel particularmente importante en la biodiversidad fluvial.

El modelo calcula la descarga potencial a partir de parámetros ambientales

El conjunto de datos incluye un total de 726 millones de secciones de ríos potenciales. El término ‘potencial’ es crucial en este contexto: «Al principio, no sabemos dónde fluyen realmente los ríos», dijo Sami Domish. El científico y su equipo actualmente están modelando las descargas para determinar qué ríos realmente transportan agua, ya sea durante todo el año o de forma intermitente.

Para ello, utilizan datos de 30.000 estaciones de medición en todo el mundo donde se han recogido volúmenes de agua en tramos de río específicos durante años. Además, los investigadores pueden acceder a datos completos sobre una amplia gama de parámetros ambientales, como precipitación, temperatura, uso del sueloy propiedades del suelo y pendiente. En el modelo, estos parámetros están relacionados con los volúmenes de agua medidos en cada caso.

«En este sentido, estamos trabajando con aprendizaje automático. Esto significa que con cada nuevo conjunto de datos, nuestro modelo mejora cada vez más en el reconocimiento de variables de parámetros asociadas con los volúmenes de agua», dijo Giuseppe Amatoli, autor principal del estudio. Si el modelo funciona, se puede aplicar a todos los tramos de ríos del mundo, incluso si no tienen una estación de medición: en este caso, el modelo calcula la descarga potencial, es decir, la cantidad de agua en el río, de los parámetros ambientales disponibles para toda la zona.

Para validar el modelo, los investigadores primero lo «alimentaron» con el 70% de los conjuntos de datos de consumo de agua presentes. El modelo se entrena de esta manera, y luego se le asigna la tarea de seleccionar las cantidades apropiadas de agua de los parámetros ambientales del 30 % restante. Si estas cantidades son lo suficientemente consistentes con los valores reales medidos, entonces el modelo está funcionando correctamente y, si no, el modelo se puede mejorar.

Sin embargo, las desviaciones sistemáticas de los modelos también podrían significar que ciertos factores, para los cuales los investigadores no tienen datos, juegan un papel importante, uno de los cuales es la extracción de agua por parte de los humanos. Luego, el modelo modificado se puede usar para determinar la descarga de todas las secciones de los ríos en todo el mundo.

«En áreas particularmente secas, es probable que haya muchos menos ríos con agua de lo que sugeriría nuestro conjunto de datos», dijo Sami Domish. Esta suposición también está respaldada por un estudio realizado por los autores que utilizaron el conjunto de datos menos detallado de HydroRIVERS. Estimaron que solo alrededor del 60% de los ríos del mundo transportan agua de manera intermitente o durante todo el año.

El modelo proporciona respuestas a preguntas clave: ¿Durante cuánto tiempo los ríos transportan agua de manera permanente o temporal? ¿Dónde es alta o baja la densidad de corriente? ¿Cuál es el impacto de esto en la biodiversidad? También es posible hacer declaraciones detalladas sobre preguntas como esta porque Hydrography90m captura las áreas de las cuencas hidrográficas de las secciones del río en una escala muy pequeña.

Dado que los datos ecológicos ya están disponibles para cada una de las áreas de la cuenca de 5 hectáreas, estos datos pueden usarse para describir la presencia de comunidades de especies, por ejemplo, datos climáticos o gradientes asociados con estas comunidades. Por ejemplo, diferentes partes del mundo tienen un clima mediterráneo, no solo la cuenca del Mediterráneo, sino también algunas partes de la costa oeste de los Estados Unidos.

Analizar la composición de especies allí permite a los investigadores sacar conclusiones sobre la biogeografía de estos hábitats, es decir, las influencias ambientales que contribuyen a la existencia de especies particulares. Y esto es sólo el principio:

“Una vez que sabemos cuánta agua fluye en el lugar, podemos hacer un análisis detallado de los hábitats de los ríos en todo el mundo, hasta el brazo más pequeño de un río”, dijo Sami Domish. Incluso en partes del mundo que son virtualmente inaccesibles.

La búsqueda fue publicada en Datos científicos del sistema terrestre.

Presentado por Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)