Termín hydrologický režim označuje všechny variace stavu a charakteristik vodního útvaru, které se pravidelně opakují v čase a prostoru a procházejí cyklickými variacemi, například sezónními (definice Mezinárodního glosáře hydrologie). Základní hydrologické režimy řek jsou ledovcový režim , sněhový režim a pluviální režim , tzv. Po vzniku vody: led , sníh nebo déšť .
Paradigma z přírodního průtočného režimu je správný přístup k určení vlivu hydrologie struktury a provozu vodních toků a mokřadů spojeny. Je proti naivnímu přístupu, který spočívá v věnování pozornosti pouze průměrným a extrémním průtokům. Selhání původního projektu obnovy Everglades také prokázalo zásadní význam sezónní a meziroční variability toku.
Dva základní principy ekologie toku jsou:
První princip vychází ze složitosti přírodního prostředí. Proudy jsou v zásadě odvozeny ze srážek, ale průtok v bodě a v daném čase je kombinací toku proti proudu, povrchu a podkožního odtoku, jakož i možného příspěvku hladiny podzemní vody . Klima , geologie , topografie , povaha půd a vegetace bude mít vliv na průběh vody, takže dvě řeky jsou nepravděpodobné, že mají stejný hydrograph . Zvláštnost hydrologického režimu vychází z biotopů: voda transportuje a usazuje sedimentární a organické materiály a vytváří různá stanoviště, která se neustále vyvíjejí. Druhy se přizpůsobily mozaice těchto stanovišť, což jim umožňuje přežít extrémní události.
Z evolučního hlediska hraje hydrologický režim důležitou roli v úspěchu druhu v daném prostředí. Představuje samotný základ životního cyklu biocenózy. Nejvýraznějším příkladem je bezpochyby případ stěhovavých ryb , jejichž růst, rozmnožování a pohyby souvisejí s konkrétními hydrologickými režimy řek, v nichž se vyskytují. Čínský losos ( Oncorhynchus tshwaytsha ) je tedy v průměru větší než v Pacifiku, což jim umožňuje kopat sedimenty, aby vytvořili vajíčko přizpůsobené čínským řekám, obecně silné: jejich velikost se však v klidnějších řekách zmenšuje. Stejný druh lososa bude mít tedy od jedné řeky k druhé zcela odlišné vlastnosti, a to jak z morfologického, tak z hlediska chování: na Aljašce začíná losos coho ( Oncorhynchus kisutch ) s migrací podzimními dešti, v září až říjnu, zatímco v Oregonu je nástup dešťů a odchod stejného druhu odložen až do listopadu.
Druhý princip byl empiricky prokázán sledováním změn vyvolaných výstavbou přehrad po celém světě. Kontrola vodních toků byla doprovázena změnami fyzikálních podmínek stanovišť (překážky transportu sedimentů, ochrana před povodněmi) a poklesem biologické rozmanitosti. Stěhovavé ryby zmizely z řek vyvinutých pro plavbu, jako je Rhône ve Francii. Eliminace velké části hydrologického variability učinila některé druhy ztrácejí svou výhodu, které byly nahrazeny původní druhy, které se staly dominantní, nebo útočníky, jako jussies v Hérault . Hydrologický režim také ovlivňuje distribuci a hojnost jedinců. Dostupnost potravy (zbytky rostlin) a šíření semen jsou ve skutečnosti omezeny jejich transportem. Na druhou stranu určitá stanoviště přežívají pouze díky hydrologické variabilitě: například štěrkovny , které si povodně chrání před ucpáním jemnou frakcí sedimentu. A konečně, povodně udržují přilehlé vodní hladiny a obsah vody v půdách na úrovni nezbytné pro klíčení a růst některých rostlin: například vrby a topoly musí udržovat své kořeny v půdě nasycené vodou, zejména mladé rostliny. Proto v nejvyšších částech hlavního lůžka často nacházíme skupiny stromů stejného věku : přežít dokázaly pouze stromy, které vyrostly během roku velkých záplav.
Změny hydrologického režimu ovlivňují rovnováhu mezi pohybem vody a sedimentem. Vytvoření nové dynamické rovnováhy mezi korytem potoka a jeho nivou je pomalý proces, který může trvat desítky nebo dokonce stovky let. V některých případech k němu nikdy nedojde a ekosystém zůstává ve stavu trvalé „rekonvalescence“. Existuje stále více extrémních příkladů řek, které prakticky ztratily všechny své přirozené funkce ( Colorado , Ganga , Žlutá řeka atd.)
Přímé antropogenní změny přirozeného režimu jsou způsobeny zejména nadměrným čerpáním v řekách, pro zemědělství nebo zásobování vodou , odvodněním mokřadů a výstavbou přehrad určených k prevenci povodní, zásobování vodou, zavlažování, výrobu energie, navigaci a rekreaci. Důsledky tohoto vývoje jsou proměnlivé: jsou-li účinky zanedbatelné pod prahem narušení specifickým pro každou řeku, mohou být dramatické i mimo něj, zejména u ryb a bezobratlých, jejichž vejce a larvy úzce závisí na sedimentaci. Porucha způsobená přehradou je jak globální narušení, které ovlivňuje celou spodní část vodního toku, tak lokální: krátkodobé kolísání průtoku ve vodních elektrárnách nemá v přírodě obdoby a představuje proto pro ekosystémy obzvláště silný stres.
Zachycení povodní může vést k izolaci určitých stanovišť: mluvíme o ztrátě připojení . Nivy slouží jako útočiště pro určité druhy, které jsou o ně poté připraveny. Různé modely ukázaly, že produktivita ryb vodního toku je přímo spojena s minimální a maximální plochou mokřadů. Hráze a jiné zemní hráze zhoršují ztrátu boční konektivity a často mají za následek změnu hloubky lože a rychlosti proudů.
Ekologická reakce je specifická pro každý vodní tok. Stejná lidská činnost může mít na dvou různých místech ekologické důsledky nebo různou velikost. Dopad změny bude záviset na jejím vlivu na vodní tok: některé oblasti mohou být ovlivněny méně než jiné a budou sloužit jako útočiště pro původní druhy před útočníky. Zvětrávání ovlivňuje jak samotný potok, tak lužní les . Zmizení druhu nebo stanoviště může vyvolat kaskádu následků souhrou vzájemných závislostí a trofických sítí , což vysvětluje brutalitu ekologických reakcí nad prahové hodnoty pro změnu hydrologického režimu tolerovaného ekosystémy.
V lužních lesích regulovaných řek absence povodní a nedostatek invazí podzemní vody do povrchových vrstev půdy narušují chemickou dynamiku a nezajišťují rozptyl minerálních solí. Slanost půd se pak může zvýšit na úrovně neslučitelné s přítomností určitých původních rostlin, jejichž klíčení a vývoj inhibuje. Tyto druhy jsou postupně nahrazovány odolnějšími rostlinami.
Vzácné mapy a nákresy naturalistů XIX th století naznačuje, že rozsah lužních lesů bylo méně postiženy než jejich různorodosti a hustoty změnou hydrologických režimů. Švédská studie osmi řek ukázala, že počet rostlinných druhů a hustota pokryvu významně poklesl na úrovni vodních nádrží a odboček (respektive o 33, respektive 67-98%).
Většina účinků změny hydrologického režimu je víceméně dlouhodobá. Povědomí o nákladech na změnu ekosystémů, pokud jde o biologickou rozmanitost, ale také o službu pro společnost (rybolov, samočištění , volný čas) umožnilo různé zkušenosti s obnovou, podporované proaktivními politikami, jako je Jihoafrický národní vodní zákon (1998). První projekty se však zaměřily na příliš zjednodušující cíle, jako je zavedení minimálních průtoků, a byly neúspěšné. Stanovení kvantitativních předpisů, které mohou manažeři používat, je výzvou mnoha současných výzkumů. Tento přístup je však sporný, protože ekologické výhody návratu k referenční operaci závisí na mnoha faktorech. Podstatné je bezpochyby vzdát se úplného „zkrocení“ řek a obnovit část jejich nepředvídatelnosti.