Biogenic habitat distribution and effect on coastal erosion phenomena relating to coastal peculiarities

Structural complexity of underwater environments is closely correlated to biodiversity. Especially in the coastal zone the seabed is characterized by elements able to increase the terrain rugosity such as boulders and other abiotic features, artificial structures and sessile living organisms. With increasing of seabed complexity the interaction between environment and the organisms that inhabit increases as well. The consequence is an increase of biodiversity with increasing of complex elements that characterize the seascape. Concurrently seascape complexity and roughness may also have influence on abiotic factors characterizing the underwater environment such as sediment transport, wave energy dissipation, flow resistance, light irradiance and so on. Thus the presence of highly rough features in coastal areas and in relatively shallow waters can have important effect on the hydrodynamics and sedimentary process. To date the importance of several coastal ecosystems is largely recognized not only for economic, aesthetic and recreational values but also for their contribution in increasing biodiversity and in coastal protection. In particular biogenic habitats, here defined as natural features built by living organisms, are able to change the original environment via their own physical structure increasing the seabed complexity and leading to an increase of soil elevation. Until now most of the research work concerning these structures has been focused on the ecological role or targeted to the taxonomic study of the characteristic and associated species and to the study of intra- inter-specific relationships. Abiotic and physical processes (e.g. sediment dynamics and hydrodynamics) were rarely included in the past research works. The accurate definition of the complexity and roughness and the quantification of structural metrics are crucial to fully understand both the relationships between environment and biota, and the effects of different structures (natural or artificial) on wave propagation, currents and sedimentological aspects in coastal zone. Also there is a huge gap between studies carried out in tropical and subtropical environments and temperate ones focused on wave attenuation and coastal protection functions provided by biogenic habitats. Here, using data gathered at two locations in two different Italian regions, we document the changes in wave propagation energy toward the coast due to dissipation effect generated by several habitats with different complexity and roughness. Our results confirm the importance of biogenic habitats in wave attenuation and demonstrate the coastal protection function of the coralligenous bank type. Moreover, for the first time the contribution provided by the coralligenous to wave dissipation is estimated on seabed with different slope characteristics.

Nell’ambiente marino la complessità strutturale è strettamente correlata alla biodiversità. Soprattutto in ambito costiero il fondale è caratterizzato da elementi in grado di incrementare la scabrezza del fondale quali massi, strutture artificiali e organismi sessili. All’aumentare della complessità aumentano anche le interazioni tra l’ambiente e gli organismi che lo abitano. La conseguenza è un incremento della biodiversità all’aumentare degli elementi complessi che caratterizzano il paesaggio sommerso. La complessità dei fondali e la rugosità allo stesso tempo possono anche influenzare i fattori abiotici che caratterizzano l’ambiente sommerso quali il trasporto dei sedimenti, la dissipazione dell’energia delle onde, la resistenza al flusso, la radiazione luminosa. Quindi nelle aree costiere la presenza di elementi estremamente irregolari in acque relativamente superficiali può avere un importante effetto sull’idrodinamismo ed i processi sedimentari. Oggi l’importanza di diversi ecosistemi costieri è largamente riconosciuta non solo per ragioni economiche, estetiche o ricreative ma anche per il contributo fornito nell’incrementare la biodiversità e nella protezione delle coste. In particolare gli habitat biogenici, qui definiti come elementi naturali costruiti da organismi viventi, sono in grado di cambiare attraverso la propria struttura fisica le caratteristiche dell’ambiente originario incrementando la complessità dei fondali e determinando un incremento dell’elevazione del suolo. Fino ad ora la maggior parte della ricerca riguardante queste strutture è stata focalizzata sul ruolo ecologico delle specie caratteristiche e associate a questi habitat oppure sulle relazioni intra- inter-specifiche. I processi fisici (es. dinamiche dei sedimenti e idrodinamismo) sono stati raramente trattati. Una accurata definizione della complessità e rugosità è essenziale per comprendere a pieno le relazioni tra ambiente ed esseri viventi, e l’effetto delle diverse strutture (naturali o artificiali) sulla propagazione di onde, sulle correnti e sugli aspetti sedimentari nella fascia costiera. Inoltre c’è un grande divario tra gli studi portati a termine in ambito tropicale e subtropicale e quelli in ambito temperato che sono focalizzati sull’attenuazione delle onde e sulla funzione di protezione costiera degli habitat biogenici. Utilizzando i dati raccolti in due località in due diverse regioni italiane, abbiamo quindi documentato l’effetto indotto da diversi habitat a differente rugosità sulla propagazione delle onde da largo verso riva. I risultati confermano l’importanza degli habitat biogenici nell’attenuazione dell’ondazione e dimostrano il ruolo del coralligeno di piattaforma nella protezione delle coste. Per la prima volta il contributo fornito dal coralligeno alla dissipazione del moto ondoso viene quantificato su fondali a diversa pendenza.