När havsnivån stiger och kustsamhällen står inför hotet om erosion och översvämningar, kustförsvarsstrukturer, ofta byggda med betong, har blivit normen i många delar av världen.

Men dessa hårt konstruerade strukturer, som strandvallar, vågbrytare och groynes, är både dyra och dåliga för miljön.

Vårt team av forskare från University of Melbourne ansluter sig till ett växande antal internationella forskare som tittar på om naturliga kustförsvarsstrukturer kan vara ett bättre alternativ. Vi testar musselrev och mangroveskogar i Melbournes Port Phillip Bay för att se hur väl de skyddar våra kustlinjer.

Naturliga kustlinjer har inbyggt kustförsvar i form av sanddyner och stränder, saltmarsh, mangrove, sjögräs och kelpbäddar, och korall- och skaldjursrev.

Dessa naturliga strukturer kan minska våghöjden när de närmar sig stranden och fångar sediment, öka höjden på landet i förhållande till havsnivån. Detta minskar översvämningar och erosion.

Musselrev och mangroveskogar är särskilt viktiga i Port Phillip eftersom de är inhemska livsmiljöer som har drabbats av betydande nedgångar historiskt. Vi skapar musselrevet av återvunnet skal och naturlig basaltsten, och vi förväntar oss att det minskar våghöjden och främjar ansamlingen av den eroderande strandkanten.

För mangroveskogarna kommer vi att använda en "hybrid" metod, som involverar plantering av mangrove i betongsorter som dämpar vågor, ackretera sediment och ger rätt förutsättningar för skogarna att växa.

Någon annanstans, andra naturliga livsmiljöer används för att skydda kustlinjer. Till exempel, i USA, ostronrev har i stor utsträckning återställts på östkusten för att ge erosionskontroll. Ostron behöver något svårt att fästa vid, och massor av kreativa revdesigner har konstruerats för att ersätta förlorade livsmiljöer och förbättra ostronpopulationer.

I kontrast, konstgjorda strukturer är dyra att bygga och underhålla och orsakar betydande ekologiska skador. Särskilt, de leder till en förlust av biologisk mångfald genom att naturliga livsmiljöer ersätts och är ofta hotspots för invasiva arter.

Att bestämma värde för pengarna

Med tanke på de hot som våra kustlinjer står inför, Att skydda dem i framtiden måste vara både ekonomiskt och ekologiskt hållbart.

Naturbaserade kustförsvarssystem utgör ett effektivt alternativ till konstgjorda strukturer eftersom de kan anpassa sig till förändringar i klimatet och självreparation efter saker som stormar – vilket innebär att de kan bli billigare i det långa loppet.

Men vi vet ännu inte vilket alternativ som ger bättre skydd för lokalsamhällen, eller bästa valuta för pengarna.

För att försöka förstå detta bättre, vi publicerade nyligen en recension av de vetenskapliga studierna inom detta område i tidskriften Global förändringsbiologi .

Vi fann att, även om naturbaserat kustförsvar förespråkas i litteraturen, det saknas fältstudiedata om deras inverkan på våghöjdsminskning eller uppbyggnad av strandlinjen.

Vissa livsmiljöer, som sanddyner, har använts historiskt för kustförsvar, men data om deras effektivitet när det gäller att minska strandlinjeförluster rapporteras inte alltid, gör utvärderingen svår.

Vi behöver veta vilka livsmiljöer som är effektiva för att tillhandahålla kustförsvar, vilka typer av miljöer de fungerar bäst i och de bästa designerna för att uppnå långsiktigt skydd.

Denna forskning är endast möjlig genom samarbeten mellan forskare, kustförvaltare och ingenjörer.

Ett bättre sätt att skydda våra strandlinjer

Det är särskilt viktigt eftersom naturliga kustförsvarssystem erbjuder mer än bara skydd mot extrema väderhändelser; de hjälper också till att skapa ekosystem – vissa livsmiljöer erbjuder en fördel för människor, som filtrering av musslor som leder till en ökad vattenkvalitet.

Dessa måste beaktas i alla kostnads-nyttoanalyser, och de är en viktig faktor i vårt nuvarande Port Phillip Bay-försök.

Att hitta ett sätt att använda naturliga livsmiljöer för att utföra en funktion som tidigare betjänats av konstruerade strukturer kommer att kräva en stor förändring i vårt kollektiva tänkesätt; eftersom det kräver förändringar av hur vi utformar och utvärderar kustförsvarets infrastruktur.

Designa en struktur som en betongvägg baserad på teknisk motståndskraft, beständighet och förutsägbarhet, står i direkt kontrast till ekologisk motståndskraft, som främjar variation.

Även om ekologisk motståndskraft kanske inte erbjuder den synliga tryggheten hos en solid vägg, till exempel, den erbjuder så mycket mer. Kanske måste vi lita på att naturen gör sitt jobb, och tillåta ekosystemen att absorbera störningar och förbli i ett stabilt tillstånd.

Att anpassa Australiens kust till klimatförändringarna är en stor utmaning som vi måste ta itu med under de kommande åren. Trots allt, 85 procent av oss bor inom 50 km från kusten. Denna forskning erbjuder ett sätt att navigera denna utmaning, samtidigt som vi respekterar vår marina mångfald.