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Publication
Arid groundwater dependent ecosystem response to salinization processes in a coastal aquifer: deriving vegetation indicators of the aquifer condition
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 2.98 MB | Adobe PDF |
Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
To maintain the groundwater quality represents a critical concern because of the increasing
levels of groundwater contamination globally. This goal is particularly important in arid
zones, where due to the scarce rainfall the groundwater is a significant source of freshwater
supply to society and ecosystems. Here we follow an ecohydrological approach to derive
effortless indicators of the aquifers condition, based on the monitoring of phreatohytic
vegetation, a particular case of Groundwater Dependent Ecosystems (GDEs). This is the
case of Z.lotus a deciduous arid shrub from North of Africa and Southeast Spain. This study
aims to relate the biological condition of Z. lotus with the groundwater condition to explore
the feasibility for using vegetation indicators to inform about the salinization levels of
groundwater in coastal aquifers. With this goal we: 1) evaluate the salinization levels of an
aquifer from the Cabo de Gata-Níjar Natural Park, by wells sampling; 2) determine the
brackish water distance gradient based on the use of Vertical Electrical Sounding (VES),the
physiological condition of Z. lotus through leaf chemical analysis and spectral vegetation
indices (NDVI and NDWI) along a salinity gradient. The results showed that the phreatic
level, distance from the sea and therefore the salinity and freshwater available to GDE, are
reflected in the leaf chemical composition of Z. lotus. However, salinity levels did not
reflected clearly in vegetation greenness (NDVI) and vegetation water content (NDWI),
probably because of Z. lotus showed salt tolerance within the range of salinity found in the
aquifer. As a conclusion, we propose leaf ion concentration as a good indicator of
groundwater salinization, while the spectral indices are good indicators of vegetation health
but not for the groundwater salinization. Z.lotus is probably the only terrestrial GDE in the
arid zones of Europe and its study is essential for the management and conservation of this
ecosystem.
Manter a qualidade das águas subterrâneas constitui uma preocupação crucial devido aos crescentes níveis de contaminação dos lençois freáticos a nível mundial. Este tópico é particularmente importante nas zonas áridas, uma vez que as precipitações, que representam uma fonte importante de abastecimento de água doce subterrânea para a sociedade e para os ecosistemas, são escassas nas zonas áridas. Neste estudo utilizamos uma abordagem ecohidrológica para obter indicadores de esforço da condição dos aquíferos, com base na monitorização da vegetação freatófita, um caso particular de Ecossistemas Dependentes de Águas Subterrâneas (GDEs: Groundwater dependent ecosystems). Como exemplo de vegetação freatófita das zonas áridas analisou-se o Z.lotus que é um arbusto de folha caduca do Norte de África e Sudeste de Espanha. Este estudo teve como objetivo relacionar a estado biológico do Z. lotus com o estado das águas subterrâneas para explorar a viabilidade de utilização de indicadores de vegetação para informar sobre os níveis de salinização das águas subterrâneas dos aquíferos costeiros. Para isso: 1) avaliaram-se os níveis de salinização do aquífero do Parque do Cabo de Gata-Níjar Natural, através de amostragem de poços; 2) determinou-se o gradiente de distância de água salobra com recurso a uma sondagem elétrica vertical (SEV), a condição fisiológica do Z. lotus através da análise química foliar e os índices espectrais de vegetação (NDVI e NDWI) ao longo de um gradiente de salinidade. Os resultados mostraram que através da análise química das folhas de Z. lotus foi possivel determinar o nível freático, a distância ao mar, a salinidade e a água doce disponíveis para os GDEs. No entanto, os níveis de salinidade não se refletiram claramente no verdor da vegetação (NDVI) e no teor de água da vegetação (NDWI), provavelmente por Z. lotus apresentar tolerância ao sal dentro da gama de salinidade presente no aquífero. Em conclusão, recomendamos como bom indicador da salinização das águas subterrâneas a concentração de íons nas folhas. Em contrapartida, sugerimos que os índices espectrais de vegetação são bons indicadores da saúde da vegetação, mas não são bons para a quantificação da salinização das águas subterráneas. Z. lotus é provavelmente o único EDAS terrestre nas zonas áridas da Europa e o seu estudo é fundamental para a gestão e conservação deste ecossistema.
Manter a qualidade das águas subterrâneas constitui uma preocupação crucial devido aos crescentes níveis de contaminação dos lençois freáticos a nível mundial. Este tópico é particularmente importante nas zonas áridas, uma vez que as precipitações, que representam uma fonte importante de abastecimento de água doce subterrânea para a sociedade e para os ecosistemas, são escassas nas zonas áridas. Neste estudo utilizamos uma abordagem ecohidrológica para obter indicadores de esforço da condição dos aquíferos, com base na monitorização da vegetação freatófita, um caso particular de Ecossistemas Dependentes de Águas Subterrâneas (GDEs: Groundwater dependent ecosystems). Como exemplo de vegetação freatófita das zonas áridas analisou-se o Z.lotus que é um arbusto de folha caduca do Norte de África e Sudeste de Espanha. Este estudo teve como objetivo relacionar a estado biológico do Z. lotus com o estado das águas subterrâneas para explorar a viabilidade de utilização de indicadores de vegetação para informar sobre os níveis de salinização das águas subterrâneas dos aquíferos costeiros. Para isso: 1) avaliaram-se os níveis de salinização do aquífero do Parque do Cabo de Gata-Níjar Natural, através de amostragem de poços; 2) determinou-se o gradiente de distância de água salobra com recurso a uma sondagem elétrica vertical (SEV), a condição fisiológica do Z. lotus através da análise química foliar e os índices espectrais de vegetação (NDVI e NDWI) ao longo de um gradiente de salinidade. Os resultados mostraram que através da análise química das folhas de Z. lotus foi possivel determinar o nível freático, a distância ao mar, a salinidade e a água doce disponíveis para os GDEs. No entanto, os níveis de salinidade não se refletiram claramente no verdor da vegetação (NDVI) e no teor de água da vegetação (NDWI), provavelmente por Z. lotus apresentar tolerância ao sal dentro da gama de salinidade presente no aquífero. Em conclusão, recomendamos como bom indicador da salinização das águas subterrâneas a concentração de íons nas folhas. Em contrapartida, sugerimos que os índices espectrais de vegetação são bons indicadores da saúde da vegetação, mas não são bons para a quantificação da salinização das águas subterráneas. Z. lotus é provavelmente o único EDAS terrestre nas zonas áridas da Europa e o seu estudo é fundamental para a gestão e conservação deste ecossistema.
Description
Keywords
Geohidrologia Águas subterrâneas Qualidade da água Zonas áridas Vegetação Salinização Espanha