Para la mayoría de las personas, si es que han tenido alguna experiencia con la hierba marina, esta se reduce a sentir un leve cosquilleo en los tobillos al vadear aguas costeras poco profundas. Sin embargo, resulta que estas plantas omnipresentes, cuyas variedades existen en todo el mundo, podrían desempeñar un papel clave en la protección de las costas vulnerables frente a las embestidas del aumento del nivel del mar.
Una nueva investigación cuantifica por primera vez, mediante experimentos y modelos matemáticos, qué tamaño y densidad debe tener una pradera continua de hierba marina para amortiguar adecuadamente las olas en un determinado entorno geográfico, climático y oceanográfico.
En dos artículos publicados en los números de mayo de dos revistas de investigación, Ingeniería Costera y la revista Revista de Fluidos y Estructuras, la profesora de ingeniería civil y ambiental del MIT Heidi Nepf y el estudiante de doctorado Jiarui Lei describen sus hallazgos y los importantes beneficios ambientales que ofrece la hierba marina. Estos incluyen no solo prevenir la erosión de las playas y proteger los rompeolas y otras estructuras, sino también mejorar la calidad del agua y secuestrar carbono para ayudar a limitar el cambio climático futuro.
Estos servicios, sumados a otros más conocidos, como proporcionar hábitat a los peces y alimento a otras criaturas marinas, hacen que la vegetación acuática sumergida, incluida la hierba marina, genere un valor total de más de 4 billones de dólares en todo el mundo cada año, según han demostrado estudios anteriores. Sin embargo, hoy algunas zonas importantes de hierba marina, como la bahía de Chesapeake, conservan apenas cerca de la mitad de su cobertura histórica (tras recuperarse de un mínimo de solo el 2 %), lo que limita la disponibilidad de estos valiosos servicios.
Nepf y Lei recrearon versiones artificiales de hierba marina, ensambladas con materiales de distinta rigidez para reproducir las hojas largas y flexibles y las bases mucho más rígidas, características de plantas como Zostera marina, también conocida como zostera común. Instalaron una colección de estas plantas artificiales, similar a una pradera, en un tanque de olas de 79 pies de largo (24 metros) del Laboratorio Parsons del MIT, capaz de reproducir las condiciones de las olas y corrientes naturales. Sometieron la pradera a diversas condiciones, entre ellas agua quieta, corrientes fuertes y vaivenes similares a las olas. Sus resultados validaron las predicciones formuladas anteriormente mediante un modelo computarizado de plantas individuales.
Los investigadores utilizaron modelos físicos y numéricos para analizar cómo interactúan la hierba marina y las olas en diversas condiciones de densidad de las plantas, longitud de las hojas y movimiento del agua. El estudio describe cómo cambia el movimiento de las plantas según la rigidez de las hojas, el período de las olas y su amplitud, lo que permite predecir con mayor precisión la amortiguación de las olas sobre las praderas de hierba marina. Aunque otras investigaciones han modelado algunas de estas condiciones, el nuevo trabajo reproduce con mayor fidelidad las condiciones del mundo real y ofrece una plataforma más realista para probar ideas sobre la restauración de la hierba marina o formas de optimizar los beneficios de estas praderas sumergidas, afirman.
Para comprobar la validez del modelo, el equipo comparó sus predicciones sobre los efectos de la hierba marina en las olas con las observaciones de una pradera concreta frente a la costa de Mallorca, isla española del mar Mediterráneo, que, según se sabe, atenúa en promedio alrededor de un 50 % la fuerza de las olas entrantes. A partir de mediciones de la morfología de la pradera y de las velocidades de las olas recopiladas en un estudio anterior dirigido por el profesor Eduardo Infantes, actualmente de la Universidad de Gotemburgo, Lei pudo confirmar las predicciones del modelo. Este analizaba cómo las puntas de las hojas y las partículas suspendidas en el agua tienden a seguir trayectorias circulares cuando pasan las olas, formando círculos de movimiento conocidos como órbitas.
Lei afirma que las observaciones allí coincidieron muy bien con las predicciones: los cambios en la fuerza de las olas y el movimiento de la hierba marina desde el borde de la pradera hacia su interior concordaban con el modelo. Por eso, dice, «con este modelo, los ingenieros y profesionales pueden evaluar distintos escenarios para proyectos de restauración de hierba marina, algo muy importante en este momento». Esto podría marcar una diferencia significativa, explica, porque algunos proyectos de restauración se consideran demasiado costosos para llevarlos a cabo, mientras que un análisis más detallado podría mostrar que una superficie menor, menos costosa de restaurar, sería capaz de ofrecer el nivel de protección deseado. En otras zonas, el análisis podría indicar que no vale la pena realizar un proyecto, porque las características de las olas o corrientes locales limitarían la eficacia de las hierbas.
Se sabe que la pradera de hierba marina de Mallorca que estudiaron es muy densa y uniforme. Por eso, un proyecto futuro consiste en ampliar la comparación a otras zonas de hierba marina, incluidas las que tienen una distribución más fragmentada o una vegetación menos densa, dice Nepf, para demostrar que el modelo puede ser útil en diversas condiciones.
Al atenuar las olas y proteger así contra la erosión, la hierba marina puede atrapar sedimentos finos en el lecho marino. Esto puede reducir significativamente o impedir el crecimiento descontrolado de algas, alimentadas por los nutrientes asociados a esos sedimentos finos, que a su vez agota el oxígeno y puede acabar con gran parte de la vida marina; este proceso se denomina eutrofización.
Según Nepf, la hierba marina también tiene un gran potencial para secuestrar carbono, tanto mediante su propia biomasa como al filtrar materia orgánica fina del agua circundante; este es uno de los focos de la investigación que ella y Lei están llevando a cabo. Un acre de hierba marina puede almacenar aproximadamente tres veces más carbono que un acre de selva tropical, y Lei afirma que los cálculos preliminares sugieren que, a escala mundial, las praderas de hierba marina son responsables de más del 10 % del carbono enterrado en el océano, aunque ocupan apenas el 0,2 % de su superficie.
Mientras que otros investigadores han estudiado los efectos de la hierba marina en corrientes constantes o en olas oscilantes, «ellos son los primeros en combinar estos dos tipos de flujo, que son los que suelen experimentar las plantas reales. A pesar de la complejidad añadida, aclaran muy bien la física y definen distintos regímenes de flujo con comportamientos diferentes», afirma Frédérick Gosselin, profesor de ingeniería mecánica de Polytechnique Montréal, en Canadá, quien no participó en esta investigación.
Gosselin añade: «Esta línea de investigación es fundamental. Los promotores inmobiliarios se apresuran a rellenar y dragar humedales sin pensar mucho en la función que cumplen estos entornos húmedos». Este estudio «demuestra que la vegetación sumergida tiene un efecto cuantificable con precisión en la amortiguación de las olas entrantes. Esto significa que ahora podemos evaluar exactamente cuánto protege una pradera la costa de la erosión. … Esta información permitiría a nuestros legisladores tomar mejores decisiones».
El trabajo fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos.
