Effects of density and size distribution on the erosion of the adult cockle Cerastoderma edule

Abstract

[Abstract:] A series of experimental flume experiments were carried out to evaluate the passive transport of the adult cockle Cerastoderma edule with shell sizes from 15 to 35 mm. The purpose of the study was to measure the erosion of this bivalve under controlled laboratory conditions, reproducing the current velocities and the cockle size distribution found at the Lombos do Ulla river mouth in Spain during high river discharges. Increasing velocities (0.29, 0.31, 0.35, 0.40, 0.44 and 0.47 m s–1) were applied to the bivalves, analysing the influence of population density (500 and 1000 ind. m–2), activity (live vs dead individuals), and mollusc size and distribution. To assess the effect of bivalve size distribution on the cockle transport, uniform and non-uniform cockle size distributions were tested. The particle image velocimetry technique and the double-averaged methodology were used to determine velocity fields during the experiments. In the experiments cockle erosion rates were found to be directly related to the flow velocity and inversely related to the population density. The erosion behaviour of uniform and graded cockle size distributions showed differences similar to those found in the bedload transport of uniform and non-uniform sediment mixtures. Our results provide a mechanism to explain the observed physical transport of bivalve populations after large storm events.

[Resumen:] En este trabajo se han desarrollado una serie de ensayos en laboratorio analizando el transporte de berberechos Cerastoderma edule adultos de tamaños de entre 15 y 35 mm. El objetivo del estudio ha sido medir la erosión de este bivalvo bajo condiciones controladas de laboratorio, reproduciendo las velocidades y la distribución de tamaños del berberecho del banco marisquero de Os Lombos do Ulla (España) durante episodios de caudales altos en la desembocadura del río. Una serie de velocidades crecientes (0.29, 0.31, 0.35, 0.40, 0.44 y 0.47 m s–1) fueron aplicadas a los bivalvos, analizando la influencia de la densidad de población (500 y 1000 ind. m–2), la actividad (berberechos vivos vs muertos), y la talla y distribución de tamaños. Para estudiar el efecto de la distribución de tamaños de los bivalvos en su transporte se emplearon distribuciones uniformes y no uniformes de berberechos. Para estimar los campos de velocidades durante los experimentos se aplicó la técnica de velocimetría láser de partículas (PIV) y la metodología del doble promediado (DA). En los experimentos se halló que el transporte de los berberechos está directamente relacionado con la velocidad del flujo e inversamente relacionado con la densidad de población. Los procesos de erosión de las distribuciones de berberechos uniformes y graduadas presentaron diferencias similares a las halladas en el transporte de mezclas de sedimentos uniformes y no uniformes. Los resultados obtenidos proporcionan un mecanismo que explica el transporte observado de las poblaciones de bivalvos después de grandes episodios de tormenta.