Temporal patterns in coral reef, seagrass and mangrove communities from Chengue bay CARICOMP site (Colombia): 1993-2008

Few monitoring programs have simultaneously assessed the dynamics of linked marine ecosystems (coral reefs, seagrass beds and mangroves) to document their temporal and spatial variability. Based on CARICOMP protocol we evaluated permanent stations in coral reefs, seagrass beds and mangroves from 1993 to 2008 in Chengue Bay at the Tayrona Natural Park, Colombian Caribbean. Overall, the studied ecosystems showed a remarkable stability pattern over the monitoring period. While there were annual variations in coral reefs (coral cover) and mangroves (litterfall) caused by hurricane Lenny in 1999, particular trends in seagrass (leaf area index and leaf productivity) appear to reflect the natural variability in this ecosystem. We suggest that monitoring sites at the three marine ecosystems had in general a healthy development in the last 16 years. Our results are critical to locally improve the management strategies (Tayrona Natural Park) and to understand the long-term dynamics of closely associated marine ecosystems in the Caribbean. Rev. Biol. Trop. 58 (Suppl. 3): 45-62. Epub 2010 October 01.

Pocos programas de monitoreo han estudiado simultáneamente la dinámica de ecosistemas marinos estrechamente relacionados (arrecifes coralinos, pastos marinos y manglares) para documentar su variabilidad espacial y temporal. Siguiendo el protocolo de monitoreo del programa CARICOMP, estaciones permanentes de monitoreo en estos ecosistemas fueron evaluadas entre 1993 y 2008 en la Bahía de Chengue del Parque Nacional Natural Tayrona (Caribe Colombiano). En general los ecosistemas monitoreados han presentado un patrón de estabilidad durante los años de estudio. Mientras los arrecifes coralinos (cobertura de coral) y manglares tuvieron algunas variaciones anuales debidas al paso del huracán Lenny en 1999, los pastos marinos registraron tendencias particulares de cambio (índicece de área foliar y productividad de hojas) que podrían estar reflejando la variabilidad natural de la pradera estudiada.Por lo tanto se sugiere que los sitios monitoreados en cada ecosistema han tenido un desarrollo saludable en los últimos 16 años. Estos resultados son importantes para mejorar localmente las estrategias de manejo (Parque Nacional Natural Tayrona) y para evaluar la dinámica a largo plazo en los ecosistemas marinos del Caribe.

SIMAC: Development and implementation of a coral reef monitoring network in Colombia

Significant coral reef decline has been observed in Colombia during the last three decades. However, due to the lack of monitoring activities, most of the information about health and changes was fragmentary or inadequate. To develop an expanded nation-wide reef-monitoring program, in 1998 INVEMAR (Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras: "Colombian Institute of Marine and Coastal Research") designed and implemented SIMAC (Sistema Nacional de Monitoreo de Arrecifes Coralinos en Colombia: "National Monitoring System of Coral Reefs in Colombia") with the participation of other institutions. By the end of 2003 the SIMAC network reached more than twice its initial size, covering ten reef areas (seven in the Caribbean and three in the Pacific), 63 reef sites and 263 permanent transects. SIMAC monitoring continued without interruption until 2008 and should persist in the long-term. The SIMAC has a large database and consists basically of water quality measurements (temperature, salinity, turbidity) and a yearly estimation of benthic reef cover, coral disease prevalence, gorgonian density, abundance of important mobile invertebrates, fish diversity and abundance of important fish species. A methods manual is available in the internet. Data and results of SIMAC have been widely circulated through a summary report published annually since 2000 for the Colombian environmental agencies and the general public, as well as numerous national and international scientific papers and presentations at meetings. SIMAC information has contributed to support regional and global reef monitoring networks and databases (i.e. CARICOMP, GCRMN, ReefBase). Rev. Biol. Trop. 58 (Suppl. 1): 67-80. Epub 2010 May 01.

En respuesta al proceso de deterioro de los arrecifes coralinos colombianos en las últimas tres décadas, y con el propósito de establecer un sistema de vigilancia para el manejo apropiado de estos valiosos ecosistemas, el Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras (INVEMAR) desde 1998 ha impulsando y puesto en marcha el Sistema Nacional de Monitoreo de Arrecies Coralinos en Colombia (SIMAC), con el apoyo de varias instituciones colombianas. El SIMAC ha operado sin interrupción por más de ocho años, periodo durante el cual se han establecido 63 parcelas permanentes de observación y 267 transectos fijos de evaluación, en diez de las principales áreas geográficas con arrecifes de Colombia (siete en le Caribe y tres en el Pacífico). Los procedimientos metodológicos del SIMAC se hallan descritos detalladamente en el manual de métodos e incluyen: cobertura del bentos arrecifal, densidad de gorgonáceos, prevalencia de enfermedades coralinas, abundancia de invertebrados móviles selectos, riqueza ictiológica y densidad de familias selectas de peces, así como algunas variables indicadoras de la calidad del agua. Los resultados del SIMAC han sido circulados a través de reportes resumen para las agencias del gobierno y público en general y han apoyado iniciativas regionales y globales de monitoreo (i.e. CARICOMP, GCRMN, ReefBase). En este artículo se describe el desarrollo de este sistema y en otros artículos dentro de este número especial se presentan los principales resultados del monitoreo.

Mid-term coral-algal dynamics and conservation status of a Gorgona Island (Tropical Eastern Pacific) coral reef

Colombian coral reefs, as other reefs worldwide, have deteriorated significantly during the last few decades due to both natural and anthropogenic disturbances. The National Monitoring System for Coral Reefs in Colombia (SIMAC) was established in 1998 to provide long-term data bases to assess the changes of Colombian coral reefs against perturbations and to identify the factors responsible for their decline or recovery. On the Pacific coast, data on coral and algal cover have been collected yearly during seven consecutive years (1998-2004) from 20 permanent transects in two sites at La Azufrada reef, Gorgona Island. Overall, coral cover was high (55.1%-65.7%) and algal cover low (28.8%-37.5%) and both exhibited significant changes among years, most notably on shallow areas. Differences between sites in both coral and algal cover were present since the study began and may be explained by differences in sedimentation stress derived from soil runoff. Differences between depths most likely stem from the effects of low tidal sub-aerial exposures. Particularly intense sub-aerial exposures occurred repeatedly during January-March, 2001 and accounted for a decrease in coral and an increase in algal cover on shallow depths observed later that year. Additionally, the shallow area on the Northern site seems to be negatively affected by the combined effect of sedimentation and low tidal exposure. However, a decrease in coral cover and an increase of algal cover since 2001 on deep areas at both sites remain unexplained. Comparisons with previous studies suggest that the reef at La Azufrada has been more resilient than other reefs in the Tropical Eastern Pacific (TEP), recovering pre-disturbance (1979) levels of coral cover within a 10 year period after the 1982-83 El Niño, which caused 85% mortality. Furthermore, the effects of the 1997-98 El Niño, indicated by the difference in overall live coral cover between 1998 and 1999, were minor (<6% reduction). Despite recurrent natural disturbances, live coral cover in 2004 was as high as that existing before 1982 at La Azufrada, and one of the highest observed on healthy coral reefs in the TEP region. Rev. Biol. Trop. 58 (Suppl. 1): 81-94. Epub 2010 May 01.

A través del Sistema Nacional de Monitoreo de Arrecifes Coralinos en Colombia (SIMAC) se han colectado anualmente (1998-2004) datos de cobertura de corales y algas en 20 transectos de 10m localizados en dos profundidades de dos sitios del arrecife de La Azufrada, Isla Gorgona (costa Pacífica). En general, la cobertura coralina fue alta (55.1% - 65.7%) y la de algas baja (28.8% - 37.5%), con una significativa variación entre años, más notablemente en áreas someras. Las diferencias entre sitios tanto en cobertura de coral como de algas estuvieron presentes desde que comenzó el estudio y pueden ser explicadas por diferencias en estrés por sedimentación (escorrentía terrestre). Las diferencias entre las profundidades muy probablemente se deben a los efectos de exposiciones aéreas durante mareas bajas. Las exposiciones aéreas particularmente intensas y repetidas entre enero-marzo de 2001 explican la disminución de la cobertura de coral, y aumento de la de algas en áreas someras observadas más tarde ese año. Adicionalmente, el área somera del sitio norte parece ser negativamente afectada por el efecto combinado de la sedimentación y la exposición mareal. Sin embargo, una tendencia a la disminución de la cobertura coralina y aumento de la de algas desde 2001 en las áreas profundas de ambos sitios permanece sin explicación. Comparaciones con estudios previos indican que el arrecife de La Azufrada ha sido más elástico que otros arrecifes del Pacífico Oriental Tropical (POT). A pesar de las perturbaciones naturales recurrentes, la cobertura coralina en 2004 fue tan alta como la existente antes de 1982 en La Azufrada, y una de las más altas observadas en arrecifes coralinos saludables de la región del POT.

Coral diseases and bleaching on Colombian Caribbean coral reefs

Since 1998 the National Monitoring System for the Coral Reefs of Colombia (SIMAC) has monitored the occurrence of coral bleaching and diseases in some Colombian coral reefs (permanent stations at San Andres Island, Rosario Islands, Tayrona, San Bernardo Islands and Urabá). The main purpose is to evaluate their health status and to understand the factors that have been contributing to their decline. To estimate these occurrences, annual surveys in 126 permanent belt transects (10x2m) with different depth intervals (3-6 meters, 9-12 meters and 15-18 meters) are performed at all reef sites. Data from the 1998-2004 period, revealed that San Andrés Island had many colonies with diseases (38.9 colonies/m2), and Urabá had high numbers with bleaching (54.4 colonies/m2). Of the seven reported coral diseases studied, Dark Spots Disease (DSD), and White Plague Disease (WPD) were noteworthy because they occurred in all Caribbean monitored sites, and because of their high interannual infection incidence. Thirty five species of scleractinian corals were affected by at least one disease and a high incidence of coral diseases on the main reef builders is documented. Bleaching was present in 34 species. During the whole monitoring period, Agaricia agaricites and Siderastrea siderea were the species most severely affected by DSD and bleaching, respectively. Diseases on species such as Agaricia fragilis, A.grahamae, A. humilis, Diploria clivosa, Eusmilia fastigiata, Millepora complanata, and Mycetophyllia aliciae are recorded for first time in Colombia. We present bleaching and disease incidences, kinds of diseases, coral species affected, reef localities studied, depth intervals of surveys, and temporal (years) variation for each geographic area. This variation makes difficult to clearly determine defined patterns or general trends for monitored reefs. This is the first long-term study of coral diseases and bleaching in the Southwestern Caribbean, and one of the few long term monitoring studies on coral diseases worldwide. Rev. Biol. Trop. 58 (Suppl. 1): 95-106. Epub 2010 May 01.

Desde 1998 el "Sistema Nacional de Monitoreo de Arrecifes Coralinos de Colombia" SIMAC, ha observado la ocurrencia de enfermedades coralinas y blanqueamiento en arrecifes colombianos (estaciones fijas en la Isla de San Tayrona, Islas del Rosario, Islas de San Bernardo y Urabá Chocoano). Para estimar la ocurrencia se ha examinado anualmente un total de 126 bandas permanentes (10x2m), dispuestas en diferentes rangos de profundidad en las áreas arrecifales objeto de estudio. El análisis de la información obtenida entre 1998 y el 2004 revela que San Andrés presenta altos promedios de colonias enfermas (38.9 colonias/100m2) y que Urabá exhibe ésta condición para el blanqueamiento (54.4 colonias/100m2). Del total de siete enfermedades detectadas, se destacan por su presencia en todas las áreas y la ocurrencia interanual, los Lunares Oscuros (DSD) y la Plaga Blanca (WPD). Un total de 35 especies de corales pétreos fueron registradas con al menos una enfermedad y se encontró una alta ocurrencia de enfermedades en las principales especies formadoras de arrecifes. El blanqueamiento se halló presente en 34 especies. Mientras WPD se halló en más especies (33), la DSD se registró un mayor número de veces. Agaricia agaricites fue la especie con mayor número de registros de DSD; por otra parte Siderastrea siderea fue vista un mayor número de veces con signos de blanqueamiento. Especies como Agaricia fragilis, A.grahamae, A. humilis, Diploria clivosa, Eusmilia fastigiata, Millepora complanata, Mycetophyllia aliciae y Siderastrea radians son registradas por primera vez con presencia de enfermedades en Colombia. Cada área geográfica presentó variaciones espaciales (localidades, rangos de profundidad) y temporales (años) en cuanto a las prevalencias, tipos de enfermedades y especies de corales afectadas, que dificultan determinar patrones claramente definidos o tendencias generales para los arrecifes evaluados.

Recent dynamics and condition of coral reefs in the Colombian Caribbean

Long-term monitoring data provide a basis to recognize changes in coral reef communities and to implement appropriate management strategies. Unfortunately, coral reef dynamics have been poorly documented at any temporal scale in the Southern Caribbean. Through the "National Monitoring System of Coral Reefs in Colombia" (Spanish acronym: SIMAC), we assessed 32 permanent plots at different depth levels in six reefs areas of the Colombian Caribbean from 1998 to 2004. Temporal trends in coral and algal cover were evaluated by repeated measures ANOVA. The model included the effect of depth levels (a fixed effect), monitoring plots (a random effect) as a nested factor within depths, and time (repeated factor). We found high spatial variability in major benthic components. Overall means indicated that algae were the most abundant biotic component in nearly all areas, ranging from 30.3% at Rosario to 53.3% at San Andrés. Live coral cover varied considerably from 10.1% at Santa Marta up to 43.5% at Urabá. Coral and algae cover per se are not always accurate reef indicators and therefore they need supplementary information. Temporal analyses suggested relative stability of coral and algal cover along the study but the causes for the observed trends were rarely identified. A significant decrease (p=0.042) in coral cover was only identified for some monitoring plots in Tayrona-time x plot (depth level) interaction, and importantly, few coral species explained this trend. Significant increase (p=0.005) in algal cover was observed over time for most plots in Rosario. Temporal trajectories in algal cover were influenced by depth-significant time x depth interaction-in San Andrés (increase, p=0.004) and Urabá (decrease, p=0.027). Algae trends were mainly explained by changes in algal turfs. Monitoring programs must focus on the mechanisms mediating the changes, in particular those concerning coral recovery and reef resilience in the current context of climate change. Rev. Biol. Trop. 58 (Suppl. 1): 107-131. Epub 2010 May 01.

Este trabajo contiene el primer análisis temporal de la información obtenida por el Sistema Nacional de Monitoreo de Arrecifes Coralinos en Colombia (SIMAC). Entre 1998 y el 2004 se monitorearon un total de 32 parcelas permanentes ubicadas a diferentes niveles de profundidad en seis áreas arrecifales del Caribe colombiano. Los patrones temporales de algas y corales fueron evaluados mediante análisis de varianza de medidas repetidas. Los promedios generales indicaron que las algas dominaron en la mayoría de las áreas evaluadas, variando de 30.3% (Rosario) hasta 53.3% (San Andrés). La cobertura coralina fluctuó considerablemente entre 10.1% (Santa Marta) y 43.5% (Urabá). Los arrecifes estudiados han permanecido relativamente estables durante el periodo evaluado en términos de algas y corales. El único cambio significativo en la cobertura se detectó en algunas parcelas de monitoreo del Tayrona, y pocas especies coralinas explicaron la tendencia de disminución. En Rosario se detectó una tendencia significativa de incremento para las algas en la mayoría de las parcelas. En San Andrés y Urabá las tendencias temporales (aumento y disminución respectivamente) se presentaron en ciertos niveles de profundidad. En estas dos áreas las tendencias en la cobertura de las algas fueron explicadas principalmente por cambios en los tapetes algales. En general las causas de los patrones observados no pudieron identificarse. Los programas de monitoreo deben evaluar no solo las tendencias generales de algas y corales sino también las de sus componentes (especies de coral y grupos funcionales de algas). Así mismo, deben enfocarse en evaluar los mecanismos involucrados en los cambios, en especial aquellos relacionados con la recuperación coralina y la resiliencia arrecifal, de manera que se pueda enfrentar el deterioro arrecifal en el actual contexto de cambio climático.

Agents of coral mortality on reef formations of the Colombian Pacific

The National Monitoring System for Coral Reefs of Colombia (SIMAC) monitors the impact of some of the most important agents of coral tissue loss (bleaching and/or disease) in the Colombian Pacific coral formations since 1998. Physiological bleaching is among the main results of stress in the area. Signs of coral diseases resembling bacterial bleaching such as White Plague and White Band, were observed in Malpelo and Gorgona islands. Damage to the Pacific gorgonian Pacifigorgia spp., similar to those produced by Aspergillosis in Caribbean corals, was detected in Utría Bay. The presence of tumors in colonies of massive corals was also recorded. Even though coral diseases are globally widespread, their occurrence in American Pacific reefs has been poorly documented to date. Rev. Biol. Trop. 58 (Suppl. 1): 133-138. Epub 2010 May 01.

A través del Sistema Nacional de Monitoreo de Arrecifes Coralinos en Colombia-SIMAC se han evaluado algunos agentes de mortalidad coralina en el Pacifico Colombiano desde 1998. Uno de los principales factores que han contribuido a la pérdida de cobertura coralina han sido los eventos de blanqueamiento. No obstante, también se han observado signos que sugieren la presencia de enfermedades coralinas como el blanqueamiento bacteriano, la Plaga Blanca, la Banda Blanca, los tumores coralinos y la Aspergilosis en Pacifigorgia spp.. Aunque las enfermedades coralinas están globalmente distribuidas, su ocurrencia en el Pacifico tropical americano ha sido pobremente documentada. Esta nota incluye la ocurrencia de potenciales enfermedades coralinas en el Pacífico Colombiano.

White plague-like coral disease in remote reefs of the Western Caribbean

The health of coral reef communities has been decreasing over the last 50 years, due the negative effects of human activities combined with other natural processes. We present documentation of a White Plague Disease (WPD) outbreak in the Serrana Bank, an isolated Western Caribbean atoll with presumably inexistent pollutant inputs from local human settlements. In addition, this study summarizes seven years of observations on diseased corals in the nearby island of San Andrés, which in contrast is one of the most populated islands of the Caribbean. There was a massive coral mortality in the atoll lagoon (14°27’53.24", 80°14’22.27" W, and 12m depth) due to WPD on May 4 of 2003. Seventeen species were found dead or largely affected by the disease. The information resulting from GPS and manta-tow transects revealed that approximately 5.8ha of reticulate Montastraea spp. patch reefs were lethally affected by the disease in the atoll. On May 8 of the same year we observed and calculated a mean coral cover of 7.03% (SD± 2.44), a mean diseased coral tissue cover of 5.5% (SD± 1.1) and a 13.4% (SD± 8.05) of recently dead coral covered with a thin filamentous algae layer; approximately 73% of mortalities caused by the disease occurred before the end of the outbreak. A rough estimate of 18.9% in recent coral cover reduction can be attributed to WPD. This represents about 82% of the total coral cover decline since 1995. Semi-enclosed environments such as atoll lagoons and the reticulate patch-reefs of Montastraea spp. seem to be particularly vulnerable to this kind of coral disease, which constitute an alert to increase the monitoring of the same kind of atoll environments. The WPD has been present in the area of the nearby island of San Andrés at a low prevalence level, with sporadic increasing peaks of disease proliferation. The peaks observed during 1999 and 2004 comprised increases of 266% and 355% respectively, suggesting an alarming progression of the disease in this area. This study includes new information of the epizoolotiology of White Plague Disease and documents the permanent prevalence and progression of the WPD in the area of San Andres Island. Rev. Biol. Trop. 58 (Suppl. 1): 145-154. Epub 2010 May 01.

Este trabajo presenta datos sobre un brote de la Enfermedad de Plaga Blanca (EPB) en el banco de Serrana y resume siete años de observaciones de esta enfermedad en la vecina isla de San Andrés (Caribe colombiano). La mortalidad masiva de corales por causa de EPB se observó en la laguna del atolón (14° 27’ 53.24", 80° 14’ 22.27" W, y 12m de profundidad) en mayo 4 de 2003. Se encontraron 17 especies muertas o atacadas por EPB y 5.8Ha de parches de Montastraea spp. fueron letalmente afectadas por la enfermedad. En mayo 8 del mismo año observamos y calculamos una cobertura promedio de coral de 7.03% (SD± 2.44), un promedio de tejido coralino enfermo de 5.5% (SD± 1.1) y un 13.4% (SD± 8.05) de coral recientemente muerto cubierto con una fina capa de algas filamentosas; aproximadamente 73% de la mortalidad a causa de la enfermedad ya había ocurrido antes de que terminara el brote de EPB. La EPB ha estado presente en el área de la vecina isla de San Andrés con un bajo nivel de prevalencia pero con esporádicos picos de proliferación de la enfermedad. Durante 1999 y 2004 se observaron incrementos de prevalencia de 266% y 355% respectivamente. Ambientes semi-cerrados como son las lagunas de los atolones y los arrecifes de parche reticulados de Montastraea spp. parecen ser especialmente vulnerables a este tipo de enfermedades coralinas, lo que constituye una alerta hacia una mayor atención y monitoreo en este tipo de ambientes lagunares en atolones.

Depredación de coral vivo por peces en el Parque Nacional Natural Tayrona, Caribe colombiano / Live coral predation by fish in Tayrona Nature National Park, Colombian Caribbean

Para estudiar uno de los agentes biológicos implicados en la mortalidad coralina en dos bahías del Parque Nacional Natural Tayrona (Caribe colombiano),se evaluó la depredación de coral vivo por peces mediante censos visuales y se determinó la incidencia de depredación en dos ambientes arrecifales (uno dominado por Colpophyllia natans y otro por Montastraea faveolata ) para dos épocas climáticas (lluvia y seca),examinando todas las colonias presentes en bandas permanentes (20 x 2 m).Sparisoma viride fue el depredador más importante por su frecuencia de mordisqueo y por el tamaño de los mordiscos.Los adultos de las fases terminal e inicial de S.viride lograron remover tejido vivo y parte de la matriz calcárea de M. faveolata, M.annularis ,Porites astreoides y C.natans , de las cuales esta última perdió mayor cantidad de tejido en área (3.51 cm2)y volumen (3.22 cm3)por mordisco. Al relacionar la densidad coralina (gr/cm3)de las especies depredadas con el volumen promedio removido por mordisco,se encontró una tendencia exponencial negativa (r2= 0.94),indicando que el alcance de los mordiscos está determinado por la densidad de los corales. Además,se estableció que no hay una clara relación entre en la incidencia de depredación y las estaciones climáticas en los ambientes estudiados.En las bahías de Chengue y Gayraca,la depredación de coral vivo es uno de los factores que está contribuyendo con la pérdida de tejido coralino y podría tener importantes consecuencias en la dinámica de estos arrecifes

Live coral predation by fish was evaluated in two bays of the Tayrona National Natural Park (Colombia),as a possible biological agent causing coral mortality.Visual censuses were used to identify the most important predator. Predation incidence was determined by examining all colonies present in permanent belt transects (20 x 2 m)in two reef environments (one dominated by Colpophyllia natans and the other one by Montastraea faveolata ),for two climatic seasons (rainy and dry seasons).The parrotfish Sparisoma viride was the most important predator due to its biting frequency and bite size.S .viride adults of the initial and terminal phases,removed live tissue and part of the calcareous matrix of M.faveolata ,M.annularis ,Porites astreoides and C.natans ,of which,the last one lost a major amount of tissue per area (3.51 cm2 )and volume (3.22 cm3) per bite.A negative exponential tendency (r2 = 0.94), between coral density and volume removed was found,indicating that the coral density determines the bite ’s damage.There is no clear relationship between predation incidence and climatic seasons at the sites studied.At Chengue and Gayraca bays,live coral predation is one of the factors contributing to coral tissue loss and could have important consequences on the dynamic of these reefs