Impact of an invasive species, Crepidula fornicata, on the hydrodynamics and transport properties of the benthic boundary layer

Impact d'une espèce invasive, Crepidula fornicata, sur l'hydrodynamique et les propriétés de transport de la couche limite benthique

¹ Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (IMFT), UMR 5502, 1 allée du Professeur Camille Soula, 31400 Toulouse, France
² Université Pierre et Marie Curie-Paris 6, CNRS UMR 7621, 66650 Banyuls-sur-Mer, France
³ UMR 6539 CNRS – LEMAR, Institut Universitaire Européen de la Mer, Place N. Copernic, 29280 Plouzané, France

Corresponding author: moulin@imft.fr

Received: 27 October 2006
Accepted: 30 March 2007

Abstract

We investigated the impact of an invasive species, Crepidula fornicata on the hydrodynamics and transport properties of the benthic boundary layer. We present results obtained by three different approaches: 1) in-situ measurements of near-bottom current and suspended sediment concentration on two sites in the Bay of Brest (Brittany, France), 2) velocity measurements in controlled laboratory experiments of flows over a bed of artificial Crepidula shells, and 3) numerical simulations of the flow over two-dimensional shell-like bed forms. Numerical and laboratory experiments showed that both the bed erosion and the exchange velocity between the canopy and the outer flow decrease as the roughness density increases. These results suggest a sheltering effect by the Crepidula shells increasing with the surface density of shells. This trend was also found in field measurements: during spring tides, higher particle resuspension was observed on the muddy sand bottom with few chains of slipper limpets compared with the high-density area. However, other processes may explain these data; their importance is thus discussed in this study.

Résumé

Nous avons étudié l'impact d'une espèce invasive, Crepidula fornicata, sur l'hydrodynamique et les propriétés de transport de la couche limite benthique. Nous présentons les résultats obtenus au moyen de trois approches différentes : 1) des mesures in-situ du courant près du fond et de la concentration de sédiment en suspension sur deux sites en Baie de Brest (Bretagne, France), 2) des mesures de vitesse dans des expériences contrôlées en laboratoire d'écoulements au-dessus de coquilles artificielles de Crepidula, et 3) des simulations numériques d'un écoulement au-dessus d'un fond bidimensionnel en forme de coquilles. Les simulations numériques et les expériences de laboratoire ont montré que l'érosion du lit et la vitesse d'échange entre la canopée et l'écoulement externe décroissaient lorsque la densité en coquillages augmentait. Ces résultats suggèrent un effet de protection par les coquilles de Crepidula dont l'efficacité croît avec la densité en coquillages. Cette tendance a été également trouvée dans les mesures de terrain : durant les marées d'équinoxe, la resuspension observée sur le fond de sable fin envasé faiblement colonisé par les crépidules est plus importante que sur le site à forte densité en crépidules. Néanmoins, d'autres processus peuvent expliquer ces données; leur importance est donc discutée dans cette étude.