ABSTRACT
The isolated Isla del Coco experiences periodic, extreme disturbances which devastate coral reefs surrounding the island. Scleractinian corals build the physical structure of the reef therefore ecosystem recovery relies on coral species recovery. Coral recruits can be of sexual or asexual origin, and the relative success of the two recruit types influences the speed and spread of recovery processes. Here we focus on the massive coral, Porites lobata, because it is the main reef-builder around Isla del Coco to describe the relative contribution of asexual and sexual recruits to population maintenance. P. lobata samples were collected using a spatially explicit random sampling design in three plots at Isla del Coco: Punta Ulloa (n=17), Bahía Weston (n=20) and Punta María (n=20) and samples were genotyped with 11 microsatellite markers. Additional sampling was conducted at three “coastal” sites near the Costa Rican mainland (Isla del Caño Biological Reserve): Caño1 (n=8), Caño2 (n=10), Caño5 (n=11) to compare the contributions of asexual and sexual recruits at Isla del Coco sites to coastal sites. Isla del Coco sites were characterized by small colony size (>60% of colonies <0.5m2) and high sexual reproduction. Sites were either mostly or entirely sexual,consisting of only unique genotypes (N G/N= 0.90-1.00; G O/G E=0.83-1.00; D=0.99-1.00). Although there were no significant differences in genetic diversity (number of alleles per locus, number of private alleles) or colony size between Isla del Coco and the coastal sites, the coastal sites exhibited a greater range of genotypic diversity from moderately asexual (N G/N=0.5; G O/G E=0.36; D=0.8) to purely sexual (N G/N=1.0; G O/G E=1.0; D=1.0). The mode of asexual reproduction in P. lobata is likely fragmentation of adult colonies rather than asexual larval production because ramets of P. lobata occurred close together and asexually produced larvae have not been reported in gonochoric broadcast spawners like P. lobata. Frequent sexual reproduction at Isla del Coco National Park might represent a resource for rapid recovery following extreme El Niño-Southern Oscillation (ENSO) disturbance events. In contrast, larger, asexually-produced fragments rather than smaller, sexually-produced larvae appear to have the advantage at some coastal sites. The high frequency of sexual reproduction at Isla del Coco indicates that not only are sexual partners available but also current conditions are favorable for the delivery of larvae and the rate of predation on small larval recruits must be moderate.
Los ambientes marinos del Parque Nacional Isla del Coco experimentan perturbaciones extremas periódicamente como por ejemplo El Niño-Oscilación del Sur (ENOS) que han devastado las comunidades coralinas. La cobertura coralino se redujo drásticamente durante El Niño de 1982-83. Los corales escleractinios construyen la estructura física de los arrecifes así que la recuperación de estos ecosistemas depende de que los corales se recuperen. Los corales pueden reproducirse sexual y asexualmente, y el éxito relativo de cada forma de reproducción va a guiar el proceso de recuperación con implicaciones potenciales a la diversidad de las comunidades asociadas. En la mayoría de los arrecifes alrededor de la Isla del Coco, el coral masivo, Porites lobata, es la especie constructora predominante. Si la diversidad genotípica (clonal) de esta especie es alta, la diversidad de individuos va a ser más alta resultando en mayor resilencia frente a condiciones ambientales extremas. Alternativamente, una diversidad genotípica baja es indicativo de una estrategia reproductiva asexual posiblemente resultando en el mantenimiento de genotipos bien adaptados aunque la población decline. Aquí, usamos 11 marcadores microsatélite para investigar la contribución relativa de la reproducción sexual o asexual en la recuperación de los arrecifes en el Parque Nacional Isla del Coco. En la Isla del Coco se recolectaron muestras en: Punta Ulloa (n=17), Bahía Weston (n=20) y Punta María (n=20), y para comparar, se recolectaron muestras en localidades cerca de o en la costa continental de Costa Rica; Reserva Biológica Isla del Caño: Caño1 (n=8), Caño2 (n=10) y Caño5 (n=11), y Tres Hermanas, Parque Nacional Marino Ballena (n=4), utilizando un diseño de muestreo espacialmente explícito. Las colonias de la Isla del Coco son generalmente pequeñas (>60% de las colonias <0.5m2) y se observó poca reproducción asexual. En la mayoría de los sitios la reproducción era mayormente sexual (NG/N= 0.90-0.94; GO/GE =0.63-0.74; D=0.99) o totalmente sexual (N G/N= 1.0; G O/G E =1.0; D=1.0), por lo que consiste decolonias con genotipos únicos. En contraste, los sitios costeros tenían un ámbito de predominantemente asexual y genotípicamente pobre (N G/N =0.5; G O/G E =0.11; D=0.5) a totalmente sexual (N G/N= 1.0; G O/G E =1.0; D=1.0). No hubo diferencia en diversidad genética (número de alelos por locus, número de alelos privados) o distribución de tamaño por región. La alta diversidad genotípica del Parque Nacional Isla del Coco indica reproducción sexual frecuente y el potencial para la recuperación rápida de los arrecifes después de perturbaciones severas. En los sitios costeros, la fragmentación asexual de colonias grandes (>2.5m2) y por lo tanto, potencialmente colonias bien adaptadas, puede aumentar las resistencia y resilencia de los sistemas.
Subject(s)
Pacific Islands , Anthozoa/classification , Coral Reefs , Coasts/analysis , Costa Rica , El Nino-Southern Oscillation/adverse effects , El Nino-Southern OscillationABSTRACT
Climate and subsurface sea temperature in Bahía Culebra, Costa Rica. Bahía Culebra, Golfo de Papagayo, Costa Rica is a seasonal upwelling area. To determine the relationship of climate and the subsurface temperature variability at Bahía Culebra, we analyzed nine records of sea subsurface temperature from the Bay, continuously recorded from 1998 to 2010. The analysis characterized the annual cycle and explored the influence of different climate variability sources on the subsurface sea temperature and air temperature recorded in Bahía Culebra. Data from an automatic meteorological station in the bay were studied, obtaining the annual and daily cycle for air surface temperature and wind speed. Sea surface temperature (SST) trend from 1854 to 2011 was calculated from reanalysis for the region that coverts 9-11°N, 85-87°W. Because of the positive SST trend identified in this region, results showed that annual and daily cycles in Bahía Culebra should be studied under a warming scenario since 1854, that is coherent with the global warming results and its climate variability is influenced by El Niño-Southern Oscillation (ENSO) in the Equatorial Pacific and by atmospheric forcing triggered by climate variability with Atlantic Ocean origin, because warm (cold) events in Bahía Culebra tend to occur in concordance with positive & negative (negative & positive) anomalies in Niño 3.4 (NAO) index.
Bahía Culebra, Golfo de Papagayo, Costa Rica es una región de afloramiento estacional. Para determinar la relación entre el clima y la variabilidad de la temperatura sub-superficial, se analizaron los registros de la temperatura sub-superficial del mar de nueve estaciones localizadas en la Bahía. El análisis permitió caracterizar su ciclo anual y explorar su relación con fuentes de variabilidad climática que influencian el clima regional para el periodo 1998-2010. Los resultados se contextualizaron usando además los datos de una estación meteorológica automática que funcionó en la bahía junto con el registro de la temperatura superficial del mar para una rejilla que cubre la región de 9-11°N, 85-87°W, para el periodo 1854-2011. Debido a la tendencia positiva encontrada en la región para la temperatura superficial del mar, se concluye que los resultados mostrados asociados a los ciclos anuales y diarios en Bahía Culebra deben ser interpretados bajo un escenario de cambio climático, asociado a un calentamiento ocurrido desde 1854, además coherente con lo observado globalmente, y que su variabilidad climática está influenciada no sólo por aquella ligada a la de El Niño-Oscilación del Sur, en el Pacífico Ecuatorial, sino también por influencias de tipo atmosférico relacionadas con la variabilidad en el Océano Atlántico, debido a que los eventos cálidos (fríos) en Bahía Culebra tienden a ocurrir en concordancia con anomalías positivas y negativas (negativas y positivas) de los índices Niño 3.4 y OAN, respectivamente.
Subject(s)
Temperature , Climate Change , Bays , Costa Rica , Sea Level RiseABSTRACT
Caulerpa sertularioides has been spreading in Bahía Culebra, a seasonal upwelling bay in the north Pacific of Costa Rica, since 2001. The survey was carried out from December 2003 to March 2005, in several locations around Bahía Culebra, located inside the Gulf of Papagayo. This study investigated spatial and temporal patterns, percent coverage, monthly growth rate, reproductive adaptations, and morphological variations of frond length and stolon diameter of Caulerpa sertularioides, at different environmental physical and chemical factors at the bay. The alga extended to depths of 23 m on a variety of substrates. The stolons extended quickly, with a maximum growth rate of 31.2 cm month-1. This alga grows mainly by fragmentation of its fronds and stolons; nevertheless it can also reproduce sexually by releasing gametes in the water column. These two modes of spreading promote the adaptation of this opportunistic species to environmental, chemical, and physical changes at this bay. At the same time the alga showed variations in the length of its fronds and stolons, adapting to conditions such as depth and season. Average percent cover and frond density increased during the dry season when the upwelling of nutrients and cold water occurs. In the rainy season the average percent cover and frond density decreased; however there was a peak in September, when high precipitation resulted in runoff into the bay of nutrient-rich waters. The morphological and physiological plasticity of C. sertularioides, in synergy with its predominant clonal propagation and sexual reproduction provided this species with a great adaptability to changes in temperature and nutrient concentration at Bahía Culebra.
Desde el 2001 se ha observado una propagación del alga verde Caulerpa sertularioides en Bahía Culebra, zona de afloramiento costero, en el Pacífico norte de Costa Rica. El muestreo se llevó acabo entre Diciembre 2003 a marzo 2005, en varias localidades de Bahía Culebra. En este estudio se presentan los patrones de distribución, cobertura, tasa mensual de crecimiento, adaptaciones reproductivas y variaciones morfológicas del largo de la fronda y diámetro del estolón de Caulerpa sertularioides, a diferentes factores ambientales físico-químicos en Bahía Culebra. Esta alga se extiende hasta profundidades de 23 m, en una gran variedad de sustratos. Los estolones se extienden rápidamente, con un crecimiento máximo de 31.2 cm mes-1. Esta alga se propaga principalmente por la fragmentación de sus frondas y estolones, así mismo se reproduce sexualmente liberando gametos a la columna de agua. Estos modos de reproducción promueven la adaptación de esta especie oportunista, a los cambios ambientales, tanto químicos, como físicos, de la bahía. Al mismo tiempo esta alga presenta variaciones en el largo de sus frondas y el diámetro del rizoma, adaptándose a diferentes profundidades y condiciones de la época del año. El porcentaje de cobertura y densidad de frondas aumentan durante la época seca, cuando emergen aguas frías y nutrientes por el afloramiento costero. Por otro lado, en la época lluviosa estas medidas decrecen, sin embargo se presenta un pico en setiembre, cuando la precipitación aumenta y llega una carga extra de nutrientes a la bahía por escorrentía. La plasticidad morfológica y fisiológica de C. sertularioides, en sinergia con su propagación clonal, proveen a esta alga con una gran adaptabilidad a los cambios en temperatura y nutrientes de Bahía Culebra.
Subject(s)
Seaweed/classification , Aquatic Flora , Bryopsida/growth & development , Caulerpa/growth & development , Climate Change , Costa RicaABSTRACT
A survey of the published records of marine organisms of Bahía Culebra, an enclosed embayment on the north Pacific coast of Costa Rica, is analyzed resulting in a list of 577 species representing 22 phyla. The most diverse groups documented were crustaceans, cnidarians and mollusks in order of species number. The first published record of any marine organism from the area, a polychaete, occurred in 1922, with a peak of published records of species between 1940 and 1949 and, more recently, from 2000 to the present. Several additional taxa are known from the region but there are no published records of their occurrence. This is especially evident for such groups as the free living flatworms and black corals. Additionally, several habitats, including soft bottom sediments, have not been sampled. Because of the paucity of knowledge on the biodiversity of Bahia Culebra, much more research is needed in order to evaluate and understand the effect of climate change and increasing anthropogenic activities.
Bahía Culebra es una bahía semicerrada en el Pacífico norte de Costa Rica. Se recopilaron y analizaron publicaciones en que se mencionan especies marinas de la Bahía. Un total de 577 especies en 22 filos han sido registradas, la mayoría crustaceos, cnidarios y moluscos. El primer informe de una especie marina de Bahía Culebra fue en 1922, un poliqueto. Entre 1940 y 1949 hay un pico de publicaciones con especies de la Bahía, al igual que del 2000 al presente. Se han observado algunos grupos de animales de los cuales no hay publicaciones, por ejemplo corales negros y gusanos planos de vida libre. Igualmente, tampoco hay publicaciones sobre los organismos del bentos blando. Más investigación en Bahía Culebra como también continuar y ampliar el monitoreo de ecosistemas y organismos marinos, es necesario para poder evaluar los impactos por la actividad humana y los naturales, incluyendo el cambio climático.
Subject(s)
Biodiversity , Biota , Marine Biology , Costa RicaABSTRACT
The coral reefs, seagrasses and mangroves from the Costa Rican Caribbean coast have been monitored since 1999 using the CARICOMP protocol. Live coral cover at Meager Shoal reef bank (7 to 10m depth) at the Parque Nacional Cahuita (National Park), increased from 13.3% in 1999, to 28.2% in 2003, but decreased during the next 5 years to around 17.5%. Algal cover increased significantly since 2003 from 36.6% to 61.3% in 2008. The density of Diadema antillarum oscillated between 2 and 7ind/m2, while Echinometra viridis decreased significantly from 20 to 0.6ind/m2. Compared to other CARICOMP sites, live coral cover, fish diversity and density, and sea urchin density were low, and algal cover was intermediate. The seagrass site, also in the Parque Nacional Cahuita, is dominated by Thalassia testudinum and showed an intermediate productivity (2.7±1.15 g/m2/d) and biomass (822.8±391.84 g/m2) compared to other CARICOMP sites. Coral reefs and seagrasses at the Parque Nacional Cahuita continue to be impacted by high sediment loads from terrestrial origin. The mangrove forest at Gandoca, within the Refugio Nacional de Vida Silvestre Gandoca-Manzanillo (National Wildlife Refuge), surrounds a lagoon and it is dominated by the red mangrove, Rhizophora mangle. Productivity and flower production peak was in July. Biomass (14kg/m2) and density (9.0±0.58 trees/100m2) in Gandoca were relatively low compared to other CARICOMP sites, while productivity in July in Costa Rica (4g/m2/d) was intermediate, similar to most CARICOMP sites. This mangrove is expanding and has low human impact thus far. Management actions should be taken to protect and preserve these important coastal ecosystems. Rev. Biol. Trop. 58 (Suppl. 3): 1-22. Epub 2010 October 01.
Los arrecifes coralinos, pastos marinos y manglares de la costa Caribe de Costa Rica han sido monitoreados desde 1999 siguiendo el protocolo de CARICOMP. La cobertura de coral vivo en el arrecife de Meager Shoal (7 a 10m de profundidad) en el Parque Nacional Cahuita, aumentó de 13.3% en 1999, a 28.2% en 2003, pero después bajó, por los siguientes 5 años, a aproximadamente 17.5%; la cobertura de algas aumentó significativamente de 36.6% en 2003 a 61.3% en 2008. La densidad de Diadema antillarum osciló entre 2 y 7 ind/m2 mientras que Echinometra viridis decreció significativamente de 20 a 0.6 ind/m2. Comparado con otros sitios CARICOMP, la cobertura de coral vivo, diversidad y densidad de peces, y densidades de erizos de mar fueron bajas y la cobertura algal intermedia. El sitio de pastos marinos, también en el Parque Nacional Cahuita, está dominado por Thalassia testudinum y tiene una productividad (2.7±1.15g/m2/d) y biomasa (822.8±391.84g/m2) intermedia comparado a otros sitios CARICOMP. Los arrecifes coralinos y pastos marinos en el Parque Nacional Cahuita continúan siendo impactados por sedimentos terrígenos. El bosque de manglar en Laguna Gandoca, dentro del Refugio Nacional de Vida Silvestre Gandoca-Manzanillo, está bordeado por una laguna y predomina el mangle rojo, Rhizophora mangle. El pico de productividad y producción de flores fue en julio. La biomasa (14 kg/m2) y densidad (9.0±0.58 árboles/100 m2) en Gandoca fueron relativamente bajas comparadas con otros sitios CARICOMP, mientras que la productividad en julio en Costa Rica (4g/m2/d) fue intermedia, similar a la mayoría de los sitios CARICOMP. Este manglar se está expandiendo y tiene muy poco impacto humano hasta ahora. Se deben tomar acciones de manejo para proteger y preservar estos importantes ecosistemas costeros.