Ils existent partout dans le monde, font partie des écosystèmes les plus productifs de la planète et abritent une faune diversifiée. Ils sont également essentiels à l'économie mondiale. Ce sont des estuaires, des baies côtières où l'eau douce des rivières et l'eau salée de l'océan se rencontrent.

Mais cette définition simple dément la complexité de l'estuaire, diversité et importance pour la durabilité humaine.

"Les estuaires sont délicats dans la mesure où ils ne correspondent pas bien à la science terrestre ou à l'océanographie, " a déclaré Nick Nidzieko, professeur au Département de géographie de l'UC Santa Barbara. Appelez-les deltas, marécages, marais salants, ports, des sons ou des baies, les systèmes estuariens ne sont ni entièrement marins, ni entièrement fluviaux ou riverains. Ce mélange de caractéristiques, la diversité des habitats et la variabilité de la qualité ont rendu difficile pour les scientifiques de tirer des conclusions sur la façon dont ces systèmes contribuent collectivement aux processus mondiaux, en particulier en ce qui concerne le cycle du carbone et des nutriments à travers la zone côtière.

"Nous nous référons au métabolisme d'un écosystème comme le métabolisme total de tout dans un estuaire - tous les animaux, toutes les plantes, " a déclaré Nidzieko. " C'est une mesure intégrée de la quantité de carbone organique produite ou consommée dans un endroit. " Estuaires, qui sont importants pour la pêche, transport, expédition et évacuation des eaux usées, ont été largement étudiés sur une base individuelle, il expliqua, mais leur impact combiné sur le bilan carbone de l'océan est encore une sorte de boîte noire.

Il s'avère, selon les observations de Nidzieko, que les grands systèmes estuariens sont généralement moins productifs par unité de taille que les plus petits. Le concept plus grand est plus efficace a ses racines dans la biologie évolutive.

"C'est bien connu avec les animaux, " dit-il. Connue sous le nom de loi de Kleiber, l'idée est que le taux métabolique d'un animal s'adapte aux trois quarts de sa masse. Plus l'animal est gros, plus son métabolisme est lent. "Une souris vit quelques années, son cœur bat rapidement et il a besoin de manger constamment pour vivre. Un éléphant mange occasionnellement, son cœur bat plus lentement et il vit des décennies, " expliqua Nidzieko.

La même échelle des trois quarts s'applique aux estuaires. Après avoir étudié une série d'études publiées sur le métabolisme des écosystèmes, Nidzieko a déterminé que la productivité d'un système estuarien n'évolue souvent pas de façon linéaire avec la taille; plus grand, les systèmes estuariens plus profonds sont un peu moins productifs par unité de taille que leurs plus petits, homologues moins profonds.

"Les explications pour lesquelles l'éléphant a un métabolisme plus lent qu'une souris fournissent la même réponse pour expliquer pourquoi la baie de San Francisco n'est pas aussi productive, par taille unitaire, comme Goleta Slough, " Nidzieko a déclaré. "Ceci est essentiellement motivé par la physique. Cet article montre que le métabolisme est lié au temps de résidence des nutriments, en d'autres termes, à quelle vitesse les nutriments se déplacent dans le système."

Les résultats peuvent avoir un impact sur la façon dont les estuaires sont évalués pour leurs avantages et leur place dans le cycle mondial plus large du carbone, ainsi que la planification qui entre dans les utilisations de ces zones. La prise en compte de la taille et de la profondeur dans les calculs de la productivité d'un estuaire peut également permettre aux scientifiques de se pencher sur ce qui a pu être perdu à la suite d'une incursion dans les zones humides côtières - historiquement des cibles de développement - comme la baie de San Francisco, ports et rades du monde entier, et les systèmes de traitement des eaux usées.

En outre, ces résultats suggèrent que plusieurs projets d'assainissement de systèmes estuariens plus petits peuvent avoir relativement plus d'impact qu'un seul projet dans un système plus vaste. Mais Nidzieko s'empresse de souligner que les grands systèmes peuvent également faire des choses que les petits systèmes ne peuvent pas, notamment dans le domaine de la biodiversité.

"Mais cela peut fournir des indications sur la façon de concevoir ou d'évaluer les aires protégées, ", a-t-il déclaré. Dans un avenir proche, Nidzieko prévoit de faire passer ce concept de l'échelle de l'estuaire peu profond à l'autre extrême, l'échelle du bassin océanique.

"Le même schéma se maintient mais nous ne comprenons pas encore très bien pourquoi, " il a dit.