DOI: https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2026.104948
تاريخ النشر: 2026-01-13
المؤلف: Arnaud Le Pevedic وآخرون
الموضوع الرئيسي: بيولوجيا النباتات البحرية والساحلية
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة تأثير تراجع الأعشاب البحرية في المناطق المد والجزر على الديناميات الهيدروليكية المدية في البحيرات الساحلية الضحلة، مع التركيز بشكل خاص على بحيرة أركاشون في فرنسا، التي تضم مروج واسعة من زوستيرا (زوستيرا مارينا وزوستيرا نولتي). باستخدام نموذج تدفق-نباتات ثلاثي الأبعاد، تبحث الدراسة في كيفية تأثير التغيرات الموسمية ومتعددة العقود في خصائص الأعشاب البحرية على التدفق المتوسط والتدفق المضطرب، بالإضافة إلى التفاعل بين التدفق وانحناء الأوراق. تشير النتائج إلى أن زوستيرا نولتي ذات الأوراق القصيرة والمرنة تنظم بشكل كبير الديناميات الهيدروليكية المدية، خاصة خلال الصيف عندما يؤدي تراجع الأعشاب البحرية إلى زيادة بنسبة 100% في سرعات التدفق على الأراضي المدية، مقارنة بانخفاض بنسبة 20% في القنوات. ومع ذلك، في الشتاء، يكون تأثير تقليل الأعشاب البحرية على الديناميات الهيدروليكية المدية أقل وضوحًا.
تمثل هذه الدراسة تطبيقًا رائدًا لنموذج MARS3D الديناميكي الهيدروليكي، الذي يدمج تأثيرات النباتات على ديناميات التدفق. بعد المعايرة والتحقق، كشف النموذج أن مروج زوستيرا تمارس سيطرة كبيرة على الديناميات الهيدروليكية المدية في جميع أنحاء البحيرة، مما يؤثر على المناطق المزروعة وغير المزروعة. تسلط الدراسة الضوء على أن التراجع متعدد العقود لزوستيرا spp. والتغيرات الموسمية تعدل بشكل كبير معلمات التدفق المدية، بما في ذلك سرعات التيار، وعدم التماثل المدّي، ومستويات المياه في المد العالي، مما يبرز الدور الحاسم للأعشاب البحرية في الديناميات الهيدروليكية الساحلية.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على الدور الحاسم للأعشاب البحرية، خاصة في النظم البيئية الساحلية، حيث تعمل كحواجز فعالة ضد الضغوط الفيزيائية. تنظم الأعشاب البحرية الترسيب والتآكل، مما يعزز ترسيب الرواسب ويقلل من إعادة تعليق الرواسب بفضل أوراقها، التي تخفف من الطاقة الهيدروليكية. كما أن أنظمة جذورها تثبت قاع البحر، مما يقلل من التآكل ويعزز سلامة الملاحة من خلال الحد من ملء القنوات. تؤكد الورقة على أن قوة السحب التي تمارسها مروج الأعشاب البحرية تتأثر بخصائص متنوعة، بما في ذلك كثافة الأوراق، والعرض، والطول، والصلابة، وكلها يمكن أن تتغير موسميًا وعلى مدى فترات متعددة العقود.
كان تراجع مروج الأعشاب البحرية، خاصة منذ عام 1990، كبيرًا، حيث تشير الدراسات إلى أن هذه الخسارة تؤثر على ديناميات التدفق المدّي، مما يغير من إجهاد القص في القاع وسرعات التدفق. ومع ذلك، لم تتناول الأبحاث السابقة تأثيرات التغيرات الموسمية والانخفاضات طويلة الأجل على الديناميات الهيدروليكية في نفس الوقت. تهدف هذه الدراسة إلى سد هذه الفجوة من خلال استخدام مجموعة بيانات شاملة من بحيرة أركاشون في فرنسا، التي تحتوي على 30 عامًا من بيانات المراقبة حول مرج زوستيرا نولتي. ستستخدم الدراسة نموذج ديناميكي هيدروليكي ثلاثي الأبعاد لتحليل تأثيرات التغيرات الموسمية وتراجع الأعشاب البحرية، مع التركيز على سؤالين رئيسيين: التأثير النسبي لهذه العوامل على الديناميات الهيدروليكية المدية وكيف تؤثر دورات النمو الموسمية على استجابة الديناميات الهيدروليكية لتراجع الأعشاب البحرية.
النتائج
في قسم النتائج، تركز الدراسة على التغيرات في الديناميات الهيدروليكية المدية من خلال مقارنة الظروف قبل التراجع وبعده. تقلل هذه الطريقة من عدد الأشكال المقدمة في النص الرئيسي للمقال بينما توضح بشكل فعال التغيرات الكبيرة الملاحظة. تشير النتائج إلى أن التراجع قد أدى إلى اختلافات قابلة للقياس في أنماط المد، والتي تعتبر حاسمة لفهم التأثيرات البيئية الأوسع على البيئات المتأثرة. يؤكد التحليل على أهمية هذه التحولات الهيدروليكية فيما يتعلق بالصحة العامة واستدامة النظام البيئي.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على التأثير الكبير لمروج زوستيرا على الديناميات الهيدروليكية المدية داخل بحيرة أركاشون، على الرغم من تغطيتها لأقل من 50% من سطح البحيرة. تكشف الدراسة أن فقدان زوستيرا نولتي، خاصة في القنوات الشرقية، يؤدي إلى زيادة سرعات التيار وتجانس أنماط التدفق، مما يظهر الدور الحاسم لهذا النوع في توجيه تدفق المياه. تؤثر التغيرات الموسمية في كثافة الأعشاب البحرية أيضًا على الديناميات المدية، حيث تظهر ظروف الصيف تأثيرًا أكثر وضوحًا على سرعات التدفق مقارنة بالشتاء، بسبب الكتلة الحيوية فوق الأرض الأكبر لزوستيرا نولتي خلال الأشهر الأكثر دفئًا.
علاوة على ذلك، يرتبط تراجع الأعشاب البحرية بتغيرات في ديناميات الرواسب، مما يؤدي على الأرجح إلى زيادة التآكل وتغيرات في أنماط نقل الرواسب. تشير تعديل عدم التماثل المدّي، خاصة خلال الصيف، إلى أن الرواسب الدقيقة قد تبقى معلقة لفترة أطول، بينما يمكن أن تستقر الرواسب الأكثر خشونة بشكل أسرع بسبب انخفاض سرعات الفيضانات. تؤكد هذه النتائج على أهمية مروج الأعشاب البحرية في الحفاظ على الاستقرار الهيدروليكي والعمليات الرسوبية داخل نظم البيئية للبحيرات الساحلية.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2026.104948
Publication Date: 2026-01-13
Author(s): Arnaud Le Pevedic et al.
Primary Topic: Marine and coastal plant biology
Overview
This study investigates the impact of intertidal seagrass decline on tidal hydrodynamics in shallow coastal lagoons, specifically focusing on the Arcachon lagoon in France, which is home to extensive Zostera meadows (Zostera marina and Zostera noltei). Utilizing a 3D flow-vegetation model, the research examines how seasonal and multi-decadal changes in seagrass characteristics influence mean and turbulent flow, as well as the interaction between flow and leaf bending. Findings indicate that the short-leaf and flexible Z. noltei significantly regulate tidal hydrodynamics, particularly during summer when seagrass decline leads to a 100% increase in flow velocities on tidal flats, contrasted by a 20% decrease in channels. In winter, however, the impact of seagrass reduction on tidal hydrodynamics is less pronounced.
The research represents a pioneering application of the MARS3D hydrodynamic model, incorporating vegetation effects on flow dynamics. After calibration and validation, the model revealed that Zostera meadows exert substantial control over tidal hydrodynamics throughout the lagoon, affecting both vegetated and unvegetated areas. The study highlights that the multi-decadal decline of Zostera spp. and seasonal variations significantly modify tidal flow parameters, including current velocities, tidal asymmetry, and high tide water levels, underscoring the critical role of seagrass in coastal hydrodynamics.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the critical role of seagrasses, particularly in coastal ecosystems, where they serve as effective buffers against physical stresses. Seagrasses regulate sedimentation and erosion, promoting sediment deposition and reducing the resuspension of sediments due to their foliage, which dampens hydrodynamic energy. Their root systems further stabilize the seafloor, mitigating erosion and enhancing navigation safety by limiting channel infilling. The paper emphasizes that the drag force exerted by seagrass meadows is influenced by various characteristics, including leaf density, width, length, and stiffness, all of which can change seasonally and over multi-decadal periods.
The decline of seagrass meadows, particularly since 1990, has been significant, with studies indicating that this loss affects tidal flow dynamics, altering bottom shear stress and flow velocities. However, previous research has not simultaneously addressed the impacts of seasonal changes and long-term declines on hydrodynamics. This study aims to fill that gap by utilizing a comprehensive dataset from the Arcachon lagoon in France, which contains 30 years of monitoring data on the Zostera noltei meadow. The research will employ a 3D hydrodynamic model to analyze the effects of seasonal variations and seagrass decline, focusing on two primary questions: the relative impact of these factors on tidal hydrodynamics and how seasonal growth cycles influence the response of hydrodynamics to seagrass decline.
Results
In the Results section, the study focuses on the alterations in tidal hydrodynamics by comparing pre-decline and post-decline conditions. This approach minimizes the number of figures presented in the main body of the article while effectively illustrating the significant changes observed. The findings indicate that the decline has led to measurable differences in tidal patterns, which are crucial for understanding the broader ecological impacts on the affected environments. The analysis emphasizes the importance of these hydrodynamic shifts in relation to the overall health and sustainability of the ecosystem.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the significant influence of Zostera meadows on tidal hydrodynamics within the Arcachon lagoon, despite their coverage of less than 50% of the lagoon’s surface. The study reveals that the loss of Zostera noltei, particularly in the eastern channels, leads to increased current velocities and a homogenization of flow patterns, demonstrating the species’ crucial role in channelizing water flow. Seasonal variations in seagrass density also affect tidal dynamics, with summer conditions showing a more pronounced impact on flow velocities compared to winter, due to the greater above-ground biomass of Z. noltei during warmer months.
Furthermore, the decline of seagrass is associated with alterations in sediment dynamics, likely resulting in increased erosion and changes in sediment transport patterns. The modification of tidal asymmetry, particularly during summer, suggests that fine sediments may remain suspended longer, while coarser sediments could settle more readily due to reduced flood velocities. These findings underscore the importance of seagrass meadows in maintaining hydrodynamic stability and sedimentary processes within coastal lagoon ecosystems.