Un rápido es una forma de relieve poco profunda en un canal que fluye. [1] Coloquialmente, es un lugar poco profundo en un río donde el agua fluye rápidamente pasando por las rocas. [2] Sin embargo, en geología, un rápido tiene características específicas.
Los rápidos casi siempre tienen un caudal muy bajo en comparación con el caudal que llena el canal [3] (aproximadamente entre el 10 y el 20 %), y como resultado, el agua que se mueve sobre un rápido parece poco profunda y rápida, con una superficie de agua ondulada y perturbada. La superficie del agua sobre un rápido con un caudal bajo también tiene una pendiente mucho más pronunciada que la de otras formas de relieve dentro del canal. Las secciones del canal con una pendiente media de la superficie del agua de aproximadamente el 0,1 al 0,5 % presentan rápidos, aunque pueden presentarse en canales con pendientes más pronunciadas o más suaves con materiales de lecho más gruesos o más finos, respectivamente. Excepto en el período posterior a una inundación (cuando se deposita material fresco en un rápido), el sedimento en el lecho del río en un rápido suele ser mucho más grueso que en el de cualquier otra forma de relieve dentro del canal.
Los valles terrestres normalmente consisten en canales (depresiones geométricas en el fondo del valle talladas por el agua que fluye) y regiones de desbordamiento que incluyen llanuras aluviales y terrazas. Algunos canales tienen formas y tamaños que apenas cambian a lo largo del río ; estos no tienen rápidos. Sin embargo, muchos canales exhiben cambios fácilmente aparentes en ancho, elevación del lecho y pendiente. En estos casos, los científicos se dieron cuenta de que el lecho del río a menudo tiende a subir y bajar con la distancia río abajo en relación con una elevación promedio de la pendiente del río. Eso llevó a los científicos a mapear la elevación del lecho a lo largo del camino más profundo en un canal, llamado thalweg , para obtener un perfil longitudinal. Luego, se calcula la pendiente lineal por partes del río y se elimina para dejar solo el ascenso y descenso de la elevación sobre la línea de tendencia del canal. Según el método de cruce por cero, [4] [5] los rápidos son todos los lugares a lo largo del canal cuya elevación residual es mayor que cero. Debido a la prevalencia de este método para identificar y mapear rápidos, a menudo se piensa que estos forman parte de una secuencia de pares, que se alternan con pozas (las depresiones entre los rápidos). Sin embargo, los mapas topográficos modernos de los ríos con una resolución a escala métrica revelan que los ríos presentan una diversidad de formas del terreno en su cauce. [6]
Durante mucho tiempo, los científicos han observado que, en igualdad de condiciones, los rápidos tienden a ser sustancialmente más anchos que otras formas de relieve dentro del canal, [7] pero solo recientemente ha habido mapas de ríos de suficiente calidad para confirmar que esto es cierto. [8] El mecanismo físico que explica por qué sucede esto se llama enrutamiento de convergencia de flujo. [9] [10] Este mecanismo se puede utilizar en ingeniería fluvial para diseñar rápidos autosostenibles, [11] [12] dado un suministro de sedimentos y un régimen de flujo adecuados. Cuando una forma de relieve dentro del canal es poco profunda y estrecha, en lugar de poco profunda y ancha, se llama boquilla.
Los rápidos son muy importantes para la vida en un arroyo, y muchas especies acuáticas dependen de ellos de una forma u otra. Muchas especies de macroinvertebrados bentónicos dependen de las aguas altamente oxigenadas y bastante no sedimentadas presentes en un rápido. Muchas especies de peces, incluidas especies raras y en peligro de extinción, utilizan los rápidos para desovar. Los peces no solo desovan en los rápidos y sus alrededores, sino que también son zonas de alimentación productivas para los peces y, a su vez, para otros depredadores que se alimentan de peces. Los rápidos también sirven para airear el agua, lo que aumenta la cantidad de oxígeno disuelto en el cuerpo de agua. [13] El agua con niveles altos y relativamente estables de oxígeno disuelto generalmente se considera un ecosistema saludable porque generalmente puede sustentar una mayor biodiversidad y biomasa total .
Los parches de hojarasca son una colección de hojas, materia orgánica particulada gruesa y pequeños tallos leñosos que se pueden encontrar en los rápidos. [14] En los rápidos, estos parches se forman a una velocidad de entre 13 y 89 cm/seg, lo que permite que ciertos tipos de hojarasca sean más abundantes en los rápidos porque pueden resistir la corriente. [14] La hojarasca se encuentra más comúnmente en los rápidos y, por lo tanto, influyó en el tipo de grupo funcional de macroinvertebrados que se encuentra en los rápidos, como las moscas de piedra , que son la especie trituradora dominante que se encuentra en los rápidos. [14] Otros macroinvertebrados que se encuentran en los rápidos son las efímeras ( Ephemeroptera ). Si bien, en general, las densidades de población son más altas en los rápidos que en los charcos, algunos grupos como las moscas Diptera están algo menos presentes en los rápidos, con una baja densidad en los rápidos en comparación con los charcos. [15] Los mosquitos no picadores ( Diptera , Chironomidae ) y los gusanos acuáticos (clase Oligochaeta ) también se encuentran en los rápidos. [16]
Los rápidos también crean un hábitat seguro para los macroinvertebrados debido a la variación de profundidad, velocidad y tipo de sustrato que se encuentra en el rápido. [17] Las densidades de macroinvertebrados varían de un rápido a otro debido a la estacionalidad o el hábitat que rodea el rápido, pero la composición de macroinvertebrados es bastante consistente. [17] Si bien solo se puede suponer que los rápidos pueden albergar un mayor nivel de densidades debido a los niveles más altos de oxígeno disuelto, existe una asociación positiva comprobada entre los niveles de fosfato y los macroinvertebrados en los rápidos, lo que indica que el fosfato es un nutriente importante para ellos. [17] La estacionalidad es importante para las densidades de macroinvertebrados y se caracteriza por la temperatura, como el verano y el invierno, o puede caracterizarse por la humedad, como las estaciones húmedas y secas. Los macroinvertebrados se encuentran en menor abundancia durante la estación lluviosa o húmeda debido a la alta y constante cantidad de agua en el rápido que cambia la temperatura del sistema, la velocidad del agua y la estructura de la comunidad acuática. [16] Además, el alimento, el refugio y los bajos caudales durante la estación seca hacen que sea un período más habitable para mayores densidades de macroinvertebrados. [16]
Los rápidos proporcionan un hábitat importante y producción de alimentos para varios organismos acuáticos , pero los humanos han alterado los ecosistemas acuáticos en todo el mundo a través de cambios en la infraestructura y el uso de la tierra . [18] La interferencia humana en el flujo de arroyos o ríos disminuye el tamaño de los sedimentos, lo que da como resultado menos rápidos. [19]
En concreto, los vertederos y otras represas han reducido los rápidos existentes al aplanar el canal con un sustrato más pequeño, lo que ha provocado la fragmentación del hábitat . [19] [20] La eliminación de represas ha aumentado en los últimos tiempos y sus efectos sobre los rápidos varían y son complejos, pero en general, los rápidos pueden volver a desarrollarse. [18] Sin embargo, a medida que estos rápidos se desarrollan, a menudo tienen una biodiversidad menor que el ecosistema anterior a la represa, pero benefician la biodiversidad acuática a largo plazo. [18] Tras la eliminación de los vertederos, las poblaciones de peces de los rápidos han aumentado en diversidad y densidad, y estos peces se han desplazado río arriba para habitar nuevos rápidos que se vuelven a desarrollar después de la eliminación de la represa. [18] [21] La importancia de los rápidos para sustentar diversos conjuntos de biota acuática dentro de arroyos y ríos puede contribuir a la tendencia creciente de la eliminación de represas.
El cambio de uso de la tierra por parte de los seres humanos , específicamente el desarrollo de la tierra , puede afectar indirectamente a los rápidos y a la calidad de los mismos. [22] La vegetación terrestre, como las ramas de los árboles y la hojarasca, contribuye a la formación de rápidos y a la estabilización del canal del ecosistema, y a medida que el desarrollo reduce esta vegetación, los rápidos pueden disminuir. [23] La riqueza y diversidad de especies dentro de los rápidos son susceptibles a los cambios de uso de la tierra antropogénicos, y las opciones de gestión para restaurar estos rápidos para aumentar la biodiversidad acuática incluyen la eliminación de arena y sedimentación y la mejora del flujo de agua, para compensar los impactos del cambio de uso de la tierra. [20]
En el mundo de la acuicultura , un "tanque de rápidos" es uno especializado en vida acuática que se origina en lugares con corrientes poderosas como los rápidos. Estos generalmente se emulan con bombas muy potentes, tanques "lowboy" poco profundos y sustrato más grande como adoquines y grava grande. Los habitantes comunes incluyen peces nativos de América del Norte, incluido Etheostoma , gobios tropicales como Stiphodon y las llamadas lochas "de corriente de montaña" como Sewellia . A menudo, estos tanques carecen de vegetación sumergida, y en su lugar utilizan plantas botánicas, plantas emergentes o ningún material vegetal además de aufwuchs en el sustrato. [24]