L'Area Marina Protetta Capo Carbonara, istituita nel 1998, comprende 86 chilometri quadrati di costa in cui promontori granitici si tuffano in acque che ospitano praterie di Posidonia più antiche della maggior parte delle città europee. Villasimius si trova alla soglia orientale di questa riserva, un villaggio di pescatori trasformatosi in porta d'accesso a un litorale che il Ministero dell'Ambiente italiano classifica tra i dodici più ricchi di biodiversità del Mediterraneo. La zona protetta si estende da Punta Molentis a nord a Capo Boi a sud, avvolgendo l'isola disabitata di Serpentara e il suo faro del XIX secolo, ancora operativo a controllo automatizzato dal 1989. L'istituzione della riserva è seguita a decenni di ancoraggio e pesca a strascico non regolamentati che hanno spogliato i letti di alghe marine in tutta la Sardegna meridionale. Oggi, le acque della Zona A — che coprono circa il 30% dell'area protetta — vietano qualsiasi traffico motorizzato a eccezione delle imbarcazioni da ricerca autorizzate e degli operatori turistici autorizzati che devono mantenere limiti di velocità inferiori a cinque nodi e ancorare solo in corridoi sabbiosi designati. Il recupero è stato tangibile: le popolazioni di cernie sono aumentate del 240% tra il 2002 e il 2019, e le tartarughe caretta caretta ora nidificano su tre spiagge all'interno della riserva ogni estate, un comportamento assente da questa costa per la maggior parte del XX secolo. L'accesso delle imbarcazioni opera nell'ambito di un sistema di quote gestito dal Consorzio di Gestione, l'ente che supervisiona tutto il traffico marittimo commerciale. Gli operatori ricevono permessi stagionali limitati a un massimo di 18 imbarcazioni al giorno nei mesi di luglio e agosto, con partenze concentrate presso il Porto Turistico di Villasimius, un porto turistico costruito nel 2004 con 300 posti barca e impianti di rifornimento conformi agli standard UE sull'inquinamento marino. Il sistema delle quote, controverso quando fu introdotto nel 2011, ha mantenuto la pressione dei visitatori al di sotto della soglia identificata nello studio sulla capacità di carico della riserva del 2015, che fissava un massimo di 450 visitatori giornalieri per tutti i tipi di tour al fine di prevenire danni da ancoraggio alle praterie di alghe. La maggior parte degli operatori segue una rotta sud-orientale: partenza dal porto turistico, un lento passaggio lungo le scogliere granitiche di Capo Carbonara dove i falchi pellegrini nidificano in primavera, per poi ancorare a Cala Caterina o Punta Molentis per fare snorkeling sopra le praterie di Posidonia che brillano di un verde ambrato sotto il sole di mezzogiorno. L'isola di Serpentara si trova a 1,8 miglia nautiche dalla costa, accessibile solo alle imbarcazioni autorizzate; la sua cala occidentale offre l'acqua più limpida della riserva, con una visibilità che supera spesso i 25 metri in condizioni di mare calmo. Il viaggio di ritorno include solitamente il passaggio ravvicinato all'Isola dei Cavoli, un secondo isolotto disabitato dove i falchi della regina migrano ogni autunno, e dove sorge ancora una torre di avvistamento spagnola costruita nel 1591, i cui blocchi di calcare sono colorati di arancione da secoli di licheni. Il meteo modella la stagione: il vento di maestrale, che soffia da nord-ovest, può bloccare le barche in porto per giorni a maggio e ottobre. La maggior parte degli skipper preferisce giugno e settembre, quando il mare si calma e la temperatura dell'acqua si mantiene tra i 22 e i 24 gradi Celsius, abbastanza calda per uno snorkeling prolungato senza muta. Agosto porta le condizioni più calme ma anche la domanda più elevata, e la prenotazione anticipata diventa necessaria poiché i permessi giornalieri si esauriscono con settimane di anticipo.