O balanço hídrico em áreas florestadas indica a influência hidrológica da mata ciliar na escala de bacia hidrográfica. A mata ciliar, provavelmente, controla vários processos relacionados com o fluxo superficial e subsuperficial em escala local. Tal controle, local, reflete em complexas estruturas físicas como: a planta viva e os detritos das partes mortas das plantas; e os processos hidráulicos (ex. turbulência). A vegetação viva forma uma barreira fixa, enquanto os detritos, das partes mortas das plantas, formam estruturas móveis, resistentes (detritos lenhosos) ou instáveis (serapilheira). Todas essas estruturas podem obstruir, divergir ou facilitar o fluxo de água e, provavelmente, controlam as propriedades das matas ciliares como, por exemplo, a conectividade hidráulica (DARBY, 1999).
A cobertura florestal das matas ciliares influi positivamente sobre a hidrologia do solo, melhorando os processos de infiltração, percolação e armazenamento de água pelos lençóis freáticos. A barreira natural que as matas ciliares formam diminui a produção do escoamento superficial e contribui para o processo de escoamento subsuperficial, a partir da infiltração no solo. Estas características conduzem à diminuição do processo erosivo (Lima, 1986; Venturieri et al., 2005).
Outro fator importante, nas matas ciliares, é a serapilheira (formada pelo acúmulo de material vegetal depositado sobre o solo) que retém e absorve a água que vem do escoamento superficial, exercendo uma função de esponja e auxiliando, desta maneira, a infiltração da água e a sua retenção no solo, reduzindo as enxurradas. A taxa de infiltração em solos florestais pode ser de 10 a 15 vezes maior do que pastagem e 40 vezes mais que em um solo desprovida de vegetação (Davide et al., 2000).
A rugosidade da mata ciliar é outro aspecto importante que interfere diretamente no comportamento hidrológico. A rugosidade da vegetação depende: da sua altura; da densidade; da elasticidade e da forma da vegetação (FHATI- MAGHADAM; KOUWEN, 1997).
A mata ciliar, através de sua alta rugosidade hidráulica e da resistência de fluxo, contribui para a dissipação da energia cinética das cheias. Essa é uma característica marcante das matas ciliares. Os efeitos dissipativos da vegetação ripária, durante as cheias, variam de acordo com o deflúvio e, também, com a largura da mata ciliar em comparação com a largura do canal (BREN, 1993).
As matas ciliares atuam diretamente na amenização dos eventos de cheias e na estabilização das margens e vertentes, através dos caules ou troncos da vegetação ciliar que reduzem a energia proveniente dos escoamentos superficiais e suas raízes auxiliam a fixação do solo, com importante influencia na infiltração da água (CHECCIA, 2003).
Algumas pesquisas sugerem, a partir de uma análise de longo prazo, que a energia cinética é mais fortemente dissipada pela mata ciliar durante cheias de alta intensidade, e de baixa frequência; do que durante eventos de cheias mais frequentes (TABACCHI et al., 1998).
A rizosfera das plantas, nas matas ciliares, modifica a condutividade hidráulica do substrato afetando a quantidade de água no solo e os fluxos de água subterrânea. Árvores com raízes profundas melhoram infiltração pelo aumento da porosidade e capilaridade no substrato, enquanto algumas árvores de raízes rasas e a maioria das gramíneas tem uma densa rizosfera, que podem causar obstrução da camada superficial do substrato, limitando ou divergindo os fluxos de água (THORNE, 1998).
Os fluxos de água e de sedimento estão entre os mais relevantes processos físicos para ser compreendido nas regiões semiáridas, cuja compreensão depende fortemente de parâmetros da vegetação, tais como a profundidade efetiva de raiz. Na Caatinga as profundidades das raízes diferem para cada tipo de associação solo- vegetação, sendo capazes de se adaptarem às condições de solos rasos e da sazonalidade de humidade no solo, no qual no período seco as raízes reduzem de tamanho como uma estratégia adaptativa às condições de seca (Pinheiro et al., 2013).
A variação sazonal da profundidade efetiva de raiz, na Caatinga, influencia diretamente nos processos físicos de infiltração, formação do escoamento superficial e capacidade de erosão do solo. De acordo com Sandercock e Hooke (2011), compreender a influencia da vegetação no processo de erosão é grande importância,
principalmente para regiões semiáridas, considerando que a vegetação pode aumentar a eficiência de retenção dos sedimentos, pela sua deposição, e, assim, reduzir as perdas de solo, com contribuição direta na proteção contra o assoreamento dos corpos hídricos. Isso pode ser alcançado, principalmente, pelo aumento da resistência de fluxo, desempenhado pelo sistema de raízes, com importante função no processo de infiltração de água no solo.
As matas ciliares possuem como característica a rápida saturação hídrica do solo, decorrente da proximidade do lençol freático, propiciando um predomínio de espécies adaptadas a essa condição. A ausência dessa vegetação ciliar, por sua vez, provoca a médio e longo prazo menor capacidade de armazenamento na estação seca (LIMA; ZAKIA, 2000).
As plantas das matas ciliares, também, afetam o regime hidrológico dos rios, por causa do estoque de água em seus tecidos e do uso de água em seus processos fisiológicos, como a fotossíntese. O ciclo da água, nas matas ciliares, depende: da absorção da água no solo pelas plantas; do estoque de água em diferentes partes da planta; e do retorno da água à atmosfera pela evapotranspiração (MALANSON, 1993).
Salemi et al. (2012) citam em seu artigo de revisão a relação entre a mata ciliar e a produção de água, na escala de pequenas bacias hidrográficas, e sua íntima relação com o rio. Os autores observaram a dinâmica entre a vegetação ripária e a produção de água em diversos tipos de ecossistemas. Foi instalada uma estação fluviométrica, numa seção de rio, e a montante foi feita a remoção de parte da mata ciliar. Em seguida, foi analisada a quantidade de água produzida antes e depois do tratamento, para o fluxo de base. A maioria dos resultados indicou que, em períodos de poucas chuvas, a vegetação ripária utiliza bastante água dos rios para seus processos metabólicos (fotossíntese, produção dos nutrientes e evapotranspiração).
Os resultados apresentados no artigo publicado por Salemi et al. (2012), corroboram com os resultados, também, encontrados pelos pesquisadores Dunford e Fletcher (1947), Johnson e Kovner (1954) e Rycroft (1955). As pesquisas seguiram uma abordagem similar entre os trabalhos, na qual houve a remoção da mata ciliar, em média de 1 ha, e a medição do fluxo de base. Os autores concluíram que as plantas consumiam água dos rios e após a remoção de parte da mata ciliar, em média de 1 ha,
houve ganho de produção de água no rio, após o tratamento, devido à redução do consumo pelas plantas. Rycroft (1955), em seu trabalho, concluiu que a perda de água pode ser reduzida através da remoção da mata ciliar, durante os períodos de escassez aguda de água.
O uso da água do solo pela mata ciliar parece influenciar, em grande parte, o efeito ecológico e hidrológico do crescimento da planta. Entretanto, a origem da água no solo na várzea varia amplamente, sendo uma combinação dinâmica das chuvas, do rio e da água subterrânea (BUSCH et al., 1992). No caso de áreas semiáridas, a água subterrânea e a água do rio não se misturam livremente na mata ciliar, então aquelas árvores antigas a poucos metros do rio dependem de fontes profundas de água subterrânea. Evidências de transferência de água das camadas profundas do solo seco, pelo sistema de raízes das plantas, sugerem que as plantas iniciem uma elevação vertical de água pela capilaridade. Além disso, a água do solo pode ser ativamente transferida para as raízes que estão situadas nas camadas inferiores do solo, através da gravidade. Esse processo, conhecido como “redistribuição hidráulica”, mantém a viabilidade das raízes, facilita o crescimento das raízes em solos secos e modifica a disponibilidade da água (BURGESS et al., 1998).
O conceito de pulso de inundação enfatiza as relações entre um rio e a mata ciliar. Essas relações incluem o papel das matas ciliares como amortecedores ou retentores. A retenção de sedimentos é altamente correlacionada com os padrões de fluxos de água que passam pelas matas ciliares e com a sua cobertura vegetal. Medeiros et al. (2010) citam que o transporte de sedimentos, na região semiárida brasileira, é influenciada, principalmente, pela capacidade de transporte dos escoamentos superficiais, que por sua vez está fortemente influenciado pelas características hidráulicas do solo, que são afetadas pela interação solo-vegetação.
Normalmente a mata ciliar atenua a entrada de água e de sedimentos pela várzea e facilita as trocas entre a superfície e a água subterrânea (WILLIARD et al., 2005; SALEMI et al., 2012). Entretanto, a fragmentação longitudinal dos corredores ripários deve aumentar, localmente, a intensidade dos pulsos do rio para as várzeas, devido à redução do tempo de residência da água na várzea e pela criação de caminhos preferenciais, pela água, entre os trechos do rio. Assim, a fragmentação deve
reduzir o efeito amortecedor das matas ciliares. Consequentemente, a resistência aos fluxos do rio, na borda interna das matas ciliares, diminui e dessa forma aumenta a velocidade da água no canal do rio (JUNK et al. 1989).
As mudanças no uso do solo do bioma Caatinga vêm provocando sérios impactos ambientais nas bacias hidrográficas, tendo como causa direta o uso e a ocupação do solo, em suas várias formas, e em particular das matas ciliares que tem sido usadas e ocupadas de forma inadequada. As matas ciliares e os demais recursos naturais vêm sendo continuamente degradados por práticas incorretas de uso e no manejo do solo, da água, da flora e da fauna (DURIGAN, 2003). A degradação dos solos e da água dos açudes, da região semiárida, tem como causa principal a erosão hídrica (DÍAZ et al., 2011). O frequente corte e a queimada, resultando na retirada da vegetação, têm afetado a qualidade física dos solos e a ciclagem dos nutrientes (SOUSA et al., 2012; HUNKE, 2015), alterando, também, a dinâmica dos processos hidrológicos, como o escoamento superficial e a produção de sedimentos (OWENS; XU, 2011).