ABSTRACT
Introduction: The fireworm Hermodice carunculata is a widespread polychaete that can prey upon many coral species. However, few studies have examined the effect of fireworm predation on coral demographics during non-outbreak periods. Objective: To determine whether predation by H. carunculata compromised the growth, survival, and population performance of the threatened coral Acropora cervicornis. Methods: Nursery-reared coral fragments (n = 99) were fixed to the bottom of Punta Melones reef in the Island Municipality of Culebra, Puerto Rico. Predation activity and its demographic consequences on coral outplants were assessed from December 2020 to August 2022. Susceptibility to predation was compared between colonies collected directly from the reef and those originating from outside sources (e.g., coral nurseries). With the demographic data, simple size-based population matrix models were developed to 1) examine whether fireworm predation led to a significant decline in population growth rate (λ), 2) determine the demographic transition(s) that contribute the most to λ, and 3) determining the demographic transition(s) that accounted for differences in λ when comparing scenarios that considered either only predated colonies or both predated and non-predated outplants. Results: Predation increased over time, being more frequently observed in the area with the highest topographic relief and on colonies foreign to the study site. Outplants that were partially consumed grew significantly slower than non-predated colonies; however, predation did not threaten their survival. The likelihood of being attacked by the fireworm increased with branching complexity. The estimated λ for a scenario considering only predated colonies was 0.99, whereas, for a scenario where both predated and non-predated colonies were considered, λ was 0.91. Population growth, under the two scenarios, was mainly influenced by the probability of a large colony surviving and remaining at the largest size. Conclusions: Although predation can negatively impact coral growth, the relatively high survival rate of predated colonies compensates for the adverse effect. Since survival is the demographic transition that contributes most to population growth, it could be concluded that under a non-outbreak scenario, fireworm predation may not be the primary cause of A. cervicornis population decline.
Introducción: El gusano de fuego Hermodice carunculata es un poliqueto común que puede depredar muchas especies de coral. Sin embargo, pocos estudios han examinado el efecto de la depredación del gusano de fuego en la demografía de los corales durante periodos sin brotes poblacionales. Objetivo: Este estudio tuvo como objetivo determinar si la depredación por H. carunculata compromete el crecimiento, la supervivencia y el desempeño poblacional del coral amenazado Acropora cervicornis. Métodos: Fragmentos de coral criados en vivero (n = 99) se fijaron al fondo del arrecife Punta Melones en la Isla Municipio de Culebra, Puerto Rico. La actividad de depredación y sus consecuencias demográficas en los trasplantes de coral se evaluaron desde diciembre de 2020 hasta agosto de 2022. Se comparó la susceptibilidad a la depredación entre las colonias recolectadas directamente del arrecife y las que se originaron en fuentes externas (p. ej., viveros de coral). Con los datos demográficos, se desarrollaron modelos matriciales simples de población basados en el tamaño para 1) examinar si la depredación del gusano de fuego causa una disminución significativa en la tasa de crecimiento de la población (λ), 2) determinar las transiciones demográficas que más contribuyen a λ, y 3) determinar la(s) transición(es) demográfica(s) que explican las diferencias en λ al comparar escenarios que consideraron solo colonias depredadas o la combinación de colonias depredadas y no depredadas. Resultados: La depredación aumentó con el tiempo, observándose con mayor frecuencia en la zona de mayor relieve topográfico y en colonias ajenas al sitio de estudio. Los trasplantes consumidos parcialmente crecieron significativamente más lento que las colonias no depredadas; sin embargo, la depredación no amenazó su supervivencia. La probabilidad de ser atacado por el gusano de fuego aumentó con la complejidad morfológica de la colonia. El λ estimado para un escenario que consideraba solo las colonias depredadas fue de 0.99, mientras que, para un escenario en el que se consideraron tanto las colonias depredadas como las no depredadas, λ fue de 0.91. El crecimiento de la población, en ambos escenarios, estuvo influenciado principalmente por la probabilidad de que una colonia grande sobreviviera y permaneciera en el tamaño más grande. Conclusiones: Aunque la depredación puede tener un impacto negativo en el crecimiento de los corales, una tasa de supervivencia relativamente alta de las colonias depredadas compensa los efectos adversos. Dado que la supervivencia es la transición demográfica que más contribuye al crecimiento de la población, se podría concluir que, en un escenario sin brotes, la depredación por gusanos de fuego no debe ser la causa principal de la disminución de la población de A. cervicornis.
ABSTRACT
Ecological impacts of military bombing activities in Puerto Rico have often been described as minimal, with recurrent allegations of confounding effects by hurricanes, coral diseases and local anthropogenic stressors. Reef craters, though isolated, are associated with major colony fragmentation and framework pulverization, with a net permanent loss of reef bio-construction. In contrast, adjacent non-bombarded reef sections have significantly higher benthic spatial relief and biodiversity. We compared benthic communities on 35-50 year-old bomb-cratered coral reefs at Culebra and Vieques Islands, with adjacent non-impacted sites; 2) coral recruit density and fish community structure within and outside craters; and 3) early effects of a rehabilitation effort using low-tech Staghorn coral Acropora cervicornis farming. Reef craters ranged in size from approximately 50 to 400m² and were largely dominated by heavily fragmented, flattened benthos, with coral cover usually below 2% and dominance by non-reef building taxa (i.e., filamentous algal turfs, macroalgae). Benthic spatial heterogeneity was lower within craters which also resulted in a lowered functional value as fish nursery ground. Fish species richness, abundance and biomass, and coral recruit density were lower within craters. Low-tech, community-based approaches to culture, harvest and transplant A. cervicornis into formerly bombarded grounds have proved successful in increasing percent coral cover, benthic spatial heterogeneity, and helping rehabilitate nursery ground functions.
Los impactos ecológicos de las actividades militares de bombardeos en Puerto Rico se han descrito a menudo como mínimos, con recurrentes denuncias al confundir efectos por huracanes, enfermedades de corales y estresores antropogénicos locales. Los cráteres de arrecife, aunque aislados, están relacionados con una alta fragmentación de la colonia y pulverización del contorno, con una pérdida neta permanente de arrecife en bio-construcción. En contraste, secciones adyacentes de arrecife no bombardeado tienen mayor biodiversidad y mayor relieve espacial bentónico. Comparamos las comunidades bentónicas en cráteres-bomba de arrecifes de coral con 35-50 años de antigüedad en las islas de Vieques, Puerto Rico, en comparación con los sitios adyacentes no impactados; 2) la densidad de reclutamiento de coral y estructura de la comunidad de peces dentro y fuera de los cráteres; y 3) impactos preliminares de un esfuerzo de rehabilitación basado en la comunidad arrecifal usando tecnología simple con el cultivo del coral Staghorn Acropora cervicornis. Los cráteres de arrecife se distancian en tamaño de aproximadamente 50 a 400m² y fueron dominados ampliamente por fragmentos de bentos aplanado, con una cubierta de coral generalmente por debajo de 2% y el predominio de taxones no constructores de arrecifes (es decir, tapetes de algas filamentosas, macroalgas). La heterogeneidad espacial bentónica fue significativamente menor dentro de cráteres que también resultaron en un reducido valor funcional como tierra de vivero de peces. La riqueza de especies de peces, abundancia y biomasa y densidad coral recluta fueron significativamente menores dentro de cráteres. Tecnología simple, basada en los enfoques de cultivo de comunidad, la cosecha y transplante de A. cervicornis en terrenos anteriormente bombardeados han demostrado un éxito al aumentar el porcentaje de cobertura de coral, la heterogeneidad espacial bentónica y ayudando a rehabilitar funcionalmente la tierra para vivero.