Termenul de regim hidrologic desemnează toate variațiile în starea și caracteristicile unei formațiuni acvatice, care se repetă în mod regulat în timp și spațiu și trec prin variații ciclice, de exemplu sezoniere (definiția Glosarului internațional de hidrologie). Regimurile hidrologice de bază ale râurilor sunt regimul glaciar , regimul zăpezii și regimul pluvial , așa numit după originea apei: gheață , zăpadă sau ploaie .
Paradigma a regimului de curgere naturală este abordarea corectă pentru a determina influența hidrologiei structurii și funcționarea cursurilor de apă și a zonelor umede asociate. El se opune abordării naive care constă în acordarea atenției doar la debitele medii și extreme. Eșecul proiectului inițial de restaurare Everglades a demonstrat, de asemenea, importanța fundamentală a variabilității sezoniere și inter-anuale a debitului.
Cele două principii de bază ale ecologiei fluxurilor sunt:
Primul principiu provine din complexitatea mediilor naturale. Curente sunt fundamental derivate din precipitații, dar fluxul de la un punct și la un moment dat este o combinație a fluxului din amonte, suprafața și hipodermic scurgerile precum și posibila contribuție a pânzei de apă . Clima , The geologia , The topografia , natura motivelor și vegetația va influența cursul apei, astfel încât este puțin probabil ca două râuri au aceeași hidrografului . Particularitatea regimului hidrologic provine din cea a biotopurilor: apa transportă și depune materiale sedimentare și organice, creând diverse habitate, în continuă evoluție. Speciile s-au adaptat la mozaicul acestor habitate, ceea ce le permite să supraviețuiască evenimentelor extreme.
Din punct de vedere evolutiv, regimul hidrologic joacă un rol important în succesul unei specii într-un mediu dat. Constituie chiar baza ciclului de viață al biocenozei. Cel mai izbitor exemplu este, fără îndoială, cazul peștilor migratori , a căror creștere, reproducere și mișcări sunt legate de regimurile hidrologice particulare ale râurilor pe care le frecventează. Astfel, somonul chinezesc ( Oncorhynchus tshwaytsha ) este mai mare în medie decât cel din Pacific, ceea ce le permite să sape sedimentele pentru a crea un buzunar de ou adaptat râurilor chineze, în general puternic: dimensiunea lor scade totuși în râurile mai calme. Aceeași specie de somon va avea deci caracteristici total diferite de la un râu la altul, atât morfologic, cât și comportamental: în Alaska , somonul coho ( Oncorhynchus kisutch ) își începe migrația odată cu ploile de toamnă, în septembrie-octombrie, în timp ce în Oregon debutul de ploi și plecarea aceleiași specii sunt întârziate până în noiembrie.
Al doilea principiu a fost demonstrat empiric prin observarea schimbărilor induse de construcția barajelor în întreaga lume. Controlul cursurilor de apă a fost însoțit de o modificare a condițiilor fizice ale habitatelor (obstacole în calea transportului sedimentelor, controlul inundațiilor) și o scădere a biodiversității. Peștii migratori au dispărut din râurile dezvoltate pentru navigație precum Rhône , în Franța. Eliminarea unei mari părți a variabilității hidrologice a făcut ca anumite specii să își piardă avantajul, care au fost înlocuite de specii native devenite dominante sau de invadatori, cum ar fi jussii din Hérault . Regimul hidrologic influențează și distribuția și abundența indivizilor. Disponibilitatea hranei (resturi vegetale) și dispersarea semințelor sunt, de fapt, limitate de transportul lor. Pe de altă parte, anumite habitate supraviețuiesc numai datorită variabilității hidrologice: gropi de pietriș , de exemplu, care inundațiile se păstrează de înfundare de fracția fină a sedimentului. În cele din urmă, inundațiile mențin apele freatice adiacente și conținutul de apă al solurilor la nivelul necesar germinării și creșterii anumitor plante: salcii și plopi, de exemplu, trebuie să-și păstreze rădăcinile în sol saturat cu apă, în special plantele tinere. Acesta este motivul pentru care grupurile de copaci de aceeași vârstă se găsesc adesea în cele mai înalte părți ale patului major : numai copacii care au crescut în timpul unui an de inundații mari au putut supraviețui.
Modificările regimului hidrologic afectează echilibrul dintre mișcarea apei și cea a sedimentelor. Stabilirea unui nou echilibru dinamic între albia pârâului și câmpia inundabilă este un proces lent, care poate dura zeci sau chiar sute de ani. În unele cazuri, niciodată nu se ajunge niciodată și ecosistemul rămâne într-o stare de perpetuă „convalescență”. Există din ce în ce mai multe exemple extreme de râuri care și-au pierdut practic toate funcțiile naturale ( Colorado , Ganges , Yellow River etc.)
Modificările antropice directe ale regimului natural se datorează în principal pompării excesive în râuri, pentru agricultură sau alimentare cu apă , drenarea zonelor umede și construcția de baraje destinate prevenirii inundațiilor, alimentării cu apă. Irigații, generarea energiei electrice, navigație și recreere. Consecințele acestor evoluții sunt variabile: dacă efectele sunt neglijabile sub un prag de perturbare specific fiecărui râu, acestea pot fi dramatice dincolo, în special pentru pești și nevertebrate ale căror ouă și larve depind îndeaproape de sedimentare. Perturbarea cauzată de baraj este atât o perturbare globală, care afectează întreaga parte din aval a cursului de apă, cât și una locală: variațiile de debit pe termen scurt la centralele hidroelectrice sunt de natură fără egal și reprezintă, prin urmare, un stres deosebit de violent pentru ecosisteme.
Captarea inundațiilor poate duce la izolarea anumitor habitate: vorbim despre pierderea conectivității . Câmpiile de inundație servesc drept refugiu pentru anumite specii, care sunt apoi lipsite de ele. Diferite modele au arătat că productivitatea peștilor unui curs de apă este direct legată de zonele minime și maxime ale zonelor umede. Digurile și alte terasamente de pământ agravează pierderea conectivității laterale și au adesea efectul de a modifica adâncimea patului și viteza curenților.
Răspunsul ecologic este specific fiecărui curs de apă. Aceeași activitate umană poate avea, în două locuri diferite, consecințe ecologice sau magnitudini diferite. Impactul modificării va depinde de influența acesteia asupra cursului de apă: unele zone pot fi mai puțin afectate decât altele și servesc drept refugiu pentru speciile native împotriva invadatorilor. Meteorizarea afectează atât râul în sine, cât și pădurea riverană . Dispariția unei specii sau a unui habitat poate provoca o cascadă de consecințe prin interacțiunea dintre interdependențe și rețele trofice , ceea ce explică brutalitatea răspunsurilor ecologice dincolo de pragurile de alterare a regimului hidrologic tolerat de ecosisteme.
În pădurile riverane ale râurilor reglementate, absența inundațiilor și lipsa incursiunilor de pânze freatice în straturile de suprafață ale solului perturbă dinamica chimică și nu asigură dispersia sărurilor minerale. Salinitatea solurilor poate crește apoi la niveluri incompatibile cu prezența anumitor plante native, a căror germinare și dezvoltare inhibă. Aceste specii sunt înlocuite treptat de plante mai rezistente.
Hărțile și schițele rare ale naturaliștilor din secolul al XIX- lea sugerează că întinderea pădurilor riverane a fost mai puțin afectată decât diversitatea și densitatea lor prin schimbarea regimurilor hidrologice. Un studiu suedez efectuat pe opt râuri a arătat că numărul speciilor de plante și densitatea acoperirii au scăzut semnificativ la nivelul rezervoarelor de apă și al diverselor (respectiv cu 33 și 67-98%).
Majoritatea efectelor modificării regimului hidrologic sunt reversibile pe termen mai mult sau mai puțin lung. Conștientizarea costului modificării ecosistemelor din punct de vedere al biodiversității, dar și al serviciilor oferite societății (pescuit, autopurificare , agrement) a permis diverse experiențe de restaurare, susținute de politici proactive, precum Legea Națională a Apei din Africa de Sud (1998). Cu toate acestea, primele proiecte s-au concentrat pe obiective prea simpliste, cum ar fi introducerea debitelor minime, și nu au avut succes. Stabilirea prescripțiilor cantitative care pot fi utilizate de manageri este provocarea multor cercetări actuale. Această abordare este totuși discutabilă, deoarece beneficiile ecologice ale revenirii la o operațiune de referință depind de mulți factori. Lucrul esențial este, fără îndoială, să renunțe la „îmblânzirea” completă a râurilor și să refaci o parte din imprevizibilitatea lor.