The hyporheic zone and its functions: revision and research status in Neotropical regions / A zona hiporréica e as suas funções: revisão e estado da arte da pesquisa na região neotropical

ABSTRACT

AbstractThe hyporheic zone (HZ), as the connecting ecotone between surface- and groundwater, is functionally part of both fluvial and groundwater ecosystems. Its hydrological, chemical, biological and metabolic features are specific of this zone, not belonging truly neither to surface- nor to groundwater. Exchanges of water, nutrients, and organic matter occur in response to variations in discharge and bed topography and porosity. Dynamic gradients exist at all scales and vary temporally. Across all scales, the functional significance of the HZ relates to its activity and connection with the surface stream. The HZ is a relatively rich environment and almost all invertebrate groups have colonized this habitat. This fauna, so-called hyporheos, is composed of species typical from interstitial environment, and also of benthic epigean and phreatic species. The hyporheic microbiocenose consists in bacteria, archaea, protozoa and fungi. The HZ provides several ecosystem services, playing a pivotal role in mediating exchange processes, including both matter and energy, between surface and subterranean ecosystems, functioning as regulator of water flow, benthic invertebrates refuge and place of storage, source and transformation of organic matter. The hyporheic zone is one of the most threatened aquatic environments, being strongly influenced by human activities, and the least protected by legislation worldwide. Its maintenance and conservation is compelling in order to preserve the ecological interconnectivity among the three spatial dimensions of the aquatic environment. Although several researchers addressed the importance of the hyporheic zone early, and most contemporary stream ecosystem models explicitly include it, very little is known about the HZ of Neotropical regions. From a biological standpoint, hyporheos fauna in Neotropical regions are still largely underestimated. This review focuses on a brief presentation of the hyporheic zone and its functions and significance as an ecotone. We also highlighted the key aspects considering also the current status of research in Neotropical regions.

RESUMO

ResumoA zona hiporréica, como ecótono de ligação entre a superfície e as águas subterrâneas, é parte funcional seja dos ecossistemas fluviais seja das águas subterrâneas. As características hidrológicas, as características químicas, biológicas e metabólicas são específicas desta zona, não pertencendo verdadeiramente nem a superfície nem às águas subterrâneas. Trocas de água, nutrientes e matéria orgânica ocorrem em resposta a variações na descarga, topografia do álveo e porosidade. Gradientes dinâmicos existem em todas as escalas e variam temporalmente. Em todas as escalas, o significado funcional da zona hyporheic relaciona-se com a sua conexão e atividades com a água superficial. O HZ é um ambiente relativamente rico e quase todos os grupos de invertebrados colonizaram este habitat. Esta fauna, chamada hyporheos, é composta por espécies típicas do ambiente intersticial, e também de espécies bentônicas epígeas e freáticas. A microbiocenose consiste em bactérias, arqueobactérias, fungos e protozoários. O HZ fornece vários serviços para o ecossistema, desempenhando um papel fundamental na mediação de processos de troca, incluindo seja a matéria, seja a energia, entre os ecossistemas superfíciais e os subterrâneos, funcionando como regulador do fluxo de água, de refúgio para invertebrados bentônicos e local de armazenagem, fonte e transformação de matéria orgânica. A zona hyporheic é um dos ambientes aquáticos mais ameaçados, sendo fortemente influenciado pelas atividades humanas, e um dos menos protegidos pela legislação em todo o mundo. A sua manutenção e conservação é necessaria para preservar a interconectividade ecológica entre as três dimensões espaciais do ambiente aquático. Apesar de vários pesquisadores aborem a importância da zona hyporheic a tempo, e a maioria dos modelos de ecossistemas atualmente incluí-lo de forma explicita, muito pouco se sabe sobre o HZ das regiões neotropicais. Do ponto de vista biológico, a fauna hiporréica das regiões neotropicais é ainda largamente subestimada. Esta revisão visa apresentar de forma resumida a zona hiporréica, suas funções e importância como ecótono. Também visa destacar os aspectos principais considerando também o estado actual da investigação em regiões neotropicais.