324 Documents phytosociologiques, Série 3 • Volume 1 325 Documents phytosociologiques, Série 3 • Volume 1 Bioindicators of erosive dynamics in beach and dune systems in the Portuguese mainland coast. Mónica MARTINS 1 , Carlos NETO 2 , Francisco GUTIERRES 1 & José Carlos COSTA 2 1 Centro de Estudos Geográicos da Universidade de Lisboa - Instituto de Geograia e Ordenamento do Território, Edifício da Fa- culdade de Letras, Alameda da Universidade, 1600-214 Lisboa, Portugal (mcmeb@ hotmail.com) 2 Centro de Botânica Apli- cada à Agricultura. Instituto Superior de Agronomia, Uni- versidade Técnica de Lisboa, Tapada da Ajuda 1349-017 Lisboa. Portugal. Introduction T he Portuguese coastal natural ecosystems are included in three main types: beaches and dunes, clifs, and marshes (MOREIRA 1984; COS- TA 2001). Coastal beaches and dunes usually are formed in soft shorelines of sand, gravel or cobble. Although the retreat and advance of the shoreline position can occur naturally (BROWN et al. 2011), soft clifs and sedimentary coasts are far less resil- ient than hard rock coasts, that barely erode (EURO- SION 2004). Erosion dominates over accretion on at least 70% of the world’s sandy shorelines, resulting in an inland displacement of the shoreline (BIRD 1985). Erosion in soft shorelines can be a normal environmental response to cyclic climatic conditions, that slow- ing goes on for several years, or take place in fast and dramatic episodes, like following catastrophic storm events (SOPAC 2007; BROWN et al. 2011). Yet, commonly considered as problematic, since it jeopardizes human development along the coast, having high costs (economic, in property, land, infrastructures and transports), erosion is indeed a natural process of sediment redistribution (VE- LOSO-GOMES et al. 2004; BROWN et al. 2011); the problem lies in erosion being ampliied or stimu- lated by human interferences in the usual sands movement and budget patterns (CARTER 1991). Di- rect causes include hard engineering techniques of coastal defence, ineicient or inappropriate protec- tion structures, dredging for navigational purposes, and coastal artiicialization (e. g. harbour develop- ment), that have high impacts on natural sediment processes (EUROSION 2004). Plus, vegetation clearing as well as related land use changes, river damming and water regulation works, land reclamation, water extraction, sands and gas mining, are all factors that contribute to land subsidence and lost. An indirect, but signii- cant cause is the sea-rise and its sources, the eco- nomic activities that increase CO 2 concentration in the atmosphere contributing to global warming (CARTER 1991; EUROSION 2004; FEAGIN et al. 2005a; IPCC 2007; BROWN et al. 2011). Rising sea level over the next century will afect coastal regions in several ways: land loss, shoreline retreat from erosion and inundation, increased fre- quency of storm-related looding, intrusion of salt water into freshwater aquifers (CCSP 2009). Sea level rise can be considered the ultimate vulnerabil- ity exposure factor (WILSON et al. 2005) to coastline erosion (MARTINS et al. 2012), since the sensitivity of a coastal region depends on the physical aspects (shape and composition) of a coastal landscape and also in its ecological setting (CCSP 2009). In many locations of the Portuguese coast, dramatic land use changes, such as the abandonment of agri- culture and the construction of dams that retain the sediments upstream, are probable causes to coastal erosion (MARTINS et al. 2012). Still, those causes are poorly studied (EUROSION 2004). Résumé Bioindicateurs de la dynamique érosive de la mer dans les systèmes de plage et dune à la côte conti- nentale Portugaise Les écosystèmes psammophilic littoraux, sont organi- sés selon les gradients de la mer environ les zones plus à l'intérieur. Ces gradients révèlent une succession de communautés végétales distinctes, qui progressive- ment se particularisent de la plage jusqu'à les dunes intérieures stabilisées. Du point de vue de la compo- sition structurelle, physionomique et loristique, ces communautés forment diverses associations phytoso- ciologiques, qui déinissent les diférents biotopes, se- lon leur géomorphologie, le sol et les caractéristiques écologiques. Aux plages de sable stables du point de vue de la balance d'érosion, les diférentes communau- tés végétales ont tendance à occuper de empreintes zonales relativement larges, avec des transitions claires. Toutefois, quand les processus érosifs sont forts, ils im- pliquant le démaigrissement de la plage, les retraites du littoral, et l'avance des sables mobile vers à l'intérieur. Dans les cas les plus sévères, le gradient zonal (entre la plage, les dunes instables, et les dunes relativement sta- bilisées), est souvent comprimé, et les distinctes com- munautés végétales tendent à se chevaucher. Puisque les hemicryptophytes herbacés de la plage et des dunes instables, ont des compétences intrinsèques de coloni- sation, haute tolérance (ou même de préférence) à l'en- terrement, et les taux élevés de croissance, ils peuvent s'adapter rapidement à l'instabilité de la surface topo- graphique, et émigrer à l'intérieur de l'écosystème. Ce- pendant, le taux de croissance de la végétation ligneuse chamaephitic, caractéristique des dunes relativement stables (dunes gris) sont plus lents, ainsi que la capacité des plantes à résister à la mobilité des sables et à l'en- sevelissement. L'avance de la mer à l’intérieur, combi- née à la dissemblance dans la résilience des diférentes associations de plantes, résultant en la diminution de la vigueur des taxons chamaephitic, et l’amalgamation de plantes des diférentes communautés. L'objectif principal de ce travail était d'étudier des tendances gé- nérales d'érosion le long de la côte continentale portu- gaise, basée dans l'analyse de la végétation dominante le long du gradient psammophilic. Il a été concentré dans le rôle joué par certaines plantes comme bioin- dicateurs de la célérité des processus d'érosion, causés par le transport des sables pour le vent, la dynamique de la mer et le recul côtière. L'intensité du phénomène, exprimée par la présence d'espèces hemicryptophitic typiques des secteurs de la arrière plage et des dunes blanches, mélangés à des associations végétales do- minants aux dunes grises, est analysée. Les plantes qui peuvent être utilisées à des bioindicateurs iables sont identiiées, un total de 10 taxa : Ammophila arenaria subsp. australis, Cakile maritima, Calystegia soldanella, Elymus farctus, Eryngium maritimum, Euphorbia paralias , Medicago marina, Otanthus maritimus, Pancratium ma- ritimum et Polygonum maritimum. Les corrélations entre les changements observés dans le modèle théorique d'un gradient psammophilic en situations d’équilibre et d’érosion sont établies. L'intensité du phénomène est analysée et quantiié le long des diférents secteurs de la côte portugaise. Une valeur maximum de 14,9 % de couverture pour des bioindicateurs (espèces psammo- philic en les relevés de la dune gris) a été enregistrée au Nord d'Aveiro, en tombant à 10,9 % entre Aveiro et Fi- gueira da Foz. Les valeurs continuent à baisser dans l’as- sociation Armerio welwitschii-Crucianelletum maritimae (de transition entre l’antérieur et la association Médi- terranéenne), avec 9,6 %. Cette tendance à la baisse est conirmée en Artemisio crithmifoliae-Armerietum pun- gentis, avec 6,4 % dans la côte du Sud-ouest et le record le plus bas dans la côte Sud d'Algarve (5.9 %). Donc, les plus hautes valeurs se produisent dans le Nord de Por- tugal descendant vers le Sud, résultats cohérents avec les caractéristiques physiques de la côte portugaise, et les hypothèses de travail. Abstract Bioindicators of erosive dynamics in beach and dune systems in the Portuguese mainland coast The littoral psammophilic ecosystems are organized according gradients leaning from the sea to interior areas, including a succession of phytosociological asso- ciations, correspondent to well discriminate biotopes, according their geomorphologic, soil and ecological characteristics. In the stable sandy shores (in terms of erosion balance), the diferent communities occupy relatively wide zonal tracks, with clear transitions. How- ever, in situations of beach downwasting and coastline retreat, the mobile sands tend to advance inland, often compressing the zonal gradient, and distinct communi- ties tend to overlap. Since the herbaceous hemicrypto- phitic lora typical from the beach and instable dunes has intrinsic colonization skills, high tolerance (or even preference) to burial, and elevated growing rates, it can quickly adapt to the instability of the topographic sur- face, accompanying its movement to the interior. Yet, the growing rates of the woody chamaephitic vegeta- tion, characteristic of the more interior and relatively stable dune (gray dune) are slower, in addition to a low- er capability to resist to burial. Thus, sea advance and inherent sands mobility inland, combined with the dis- similar resilience of plant associations, results in the in the overlap of the chamaephitic taxa and in the amalga- mation of species from diferent communities. The main objective of this work was to study general trends of erosion along the Portuguese softline mainland coast, based in the analysis of the dominant associations that occur along the psammophilic gradient. It was focused in the role played by some plants has bioindicators of the velocity of erosional processes caused by wind transportation, sea dynamics and coastal retreat. Plants that can be used has reliable bioindicators are identi- ied. Correlations between the observed alterations in the theoretical model of a coastal psammophilic gradi- ent, and the intensity of erosion are established. The in- tensity of the phenomenon is analyzed and quantiied along diferent sectors of the Portuguese coast. Doc Phyto_0.indd 324-325 09/01/14 11:18