Succession of the sessile benthic community at a coral reef restoration site

Introduction: Ecosystem restoration facilitates ecological succession. When a coral reef experiences a disturbance, the community of sessile benthic organisms can follow a successional trajectory that favors the dominance of coral or a change of state to an ecosystem dominated by algae. Objective: To better understand the impact of coral transplants on succession of the sessile benthic community. Methods: To measure and monitor the coral cover (cm2) of Pocillopora spp., and the composition of the associated benthic community, experimental and control coral reef patches were established at the coral restoration site in Golfo Dulce, South Pacific Costa Rica. Thirty Pocillopora spp. colonies were attached to nails on the substrate in an experimental patch. The control coral patch contained nails with non-transplanted colonies. Both treatments were photographed monthly during a period of eight months. Changes in the coverage of coral and other sessile benthic organisms were measured from the images and compared over time between the experimental and control patches. Results: The coral transplants experienced bleaching events in August through September 2019 and January through February 2020. The first bleaching event possibly due to sedimentation, and the second to high temperatures. By the end of the experiment, 83 % of the colonies had survived. The live colonies grew significantly following transplantation; > 67 % of their initial coverage area after eight months. In the experimental patch, the areas of Pocillopora spp., coralline crustose algae (CCA), and cyanobacteria increased while the area of algal turf decreased. The increase in coral coverage and CCA, and decrease in algal turf in the experimental patch could be due to herbivores attracted to transplants. The increase in cyanobacteria in the experimental patch could be the result of higher temperatures and may have been a factor in the death of colonies. Conclusions: The transplantation of Pocillopora spp. colonies in Golfo Dulce changed the early successional trajectory of the sessile benthic community to favor the dominance of coral dominance in the experimental patch. These results may be useful in informing expectations for future restoration efforts.

Introducción: La restauración de ecosistemas facilita la sucesión ecológica. Cuando un arrecife de coral experimenta una perturbación, la comunidad de organismos sésiles bentónicos puede seguir una trayectoria de sucesión que favorezca la dominancia del coral o un cambio de estado a un ecosistema dominado por algas. Objetivo: Comprender mejor el impacto de los trasplantes de coral en la sucesión de la comunidad bentónica sésil. Métodos: Para medir y monitorear la cobertura de coral (cm2) de Pocillopora spp. y la composición de la comunidad bentónica asociada se establecieron parches de arrecifes de coral experimentales y de control en el sitio de restauración de coral en Golfo Dulce, Pacífico Sur de Costa Rica. Treinta colonias de Pocillopora spp., se trasplantaron a los clavos en el sustrato en el parche experimental. El parche de coral de control contenía clavos sin colonias trasplantadas. Ambos tratamientos fueron fotografiados mensualmente durante un periodo de ocho meses. Los cambios en la cobertura de coral y otros organismos bentónicos sésiles se midieron a partir de las imágenes y se compararon a lo largo del tiempo entre los parches experimentales y de control. Resultados: Los trasplantes de coral experimentaron eventos de blanqueamiento de agosto a septiembre de 2019 y de enero a febrero de 2020. El primer evento de blanqueamiento puede haber sido el resultado de la sedimentación y el segundo puede deberse a las altas temperaturas. Al final del experimento, el 83 % de las colonias habían sobrevivido. Las colonias vivas crecieron significativamente después del trasplante; > 67 % de su área de cobertura inicial después de ocho meses. En el parche experimental, las áreas de Pocillopora spp., algas coralinas costrosas (ACC) y cianobacterias aumentaron mientras que el tapete de algas disminuyó. El aumento en la cobertura de coral y ACC, y la disminución en tapetes de algas en el parche experimental podría deberse a los herbívoros atraídos por los trasplantes. El aumento de cianobacterias en el parche experimental podría ser el resultado de temperaturas más altas y puede haber sido un factor en la muerte de las colonias. Conclusiones: El trasplante de las colonias de Pocillopora spp. en Golfo Dulce cambiaron la trayectoria de sucesión temprana de la comunidad bentónica sésil para favorecer la dominancia del coral en el parche experimental. Estos resultados pueden ser útiles para informar las expectativas de futuros esfuerzos de restauración.

Diversidad de las comunidades de peces en dos áreas marinas protegidas del Caribe y su relación con el pez león / Diversity of native reef fish communities in two protected areas in the Caribbean Sea and its relationship to the invasive lionfish

Resumen El pez león (Pterois volitans) invadió la región del Caribe y tiene el potencial de alterar la composición y estructura de las comunidades de peces en los arrecifes coralinos. El objetivo de este estudio fue analizar los índices de diversidad en las comunidades de peces nativos en sitios invadidos por el pez león en dos áreas marinas protegidas (AMP) del Caribe y compararlos con datos previos a la invasión. En ambas AMP, Parque Nacional Guanahacabibes (PNG) en el occidente de Cuba y Parque Nacional Arrecifes de Xcalak (PNAX) en el S de Quintana Roo, se realizaron censos visuales de las especies de peces en hábitats durante las épocas de seca y lluvia del 2013-2015. Se evaluaron nueve sitios, mediante conteos estacionarios. Se registró mayor riqueza de especies en el PNG (43.47±5.14) que en el PNAX (40.22±4.96). No se observaron diferencias entre épocas en ninguna de las AMP. El pez león se ubicó entre las especies más abundantes del PNG. La abundancia media en el PNG (0.76 ± 1.25) fue mayor a la registrada en el PNAX (0.19±0.46). La diversidad disminuyó después de la llegada del pez león en un solo sitio del PNG y en dos sitios del PNAX, pero al parecer estos resultados están más asociados al efecto de la pesca que a la presencia del pez león. A partir de los resultados y asumiendo que los cambios en las comunidades de peces por el pez león podrían no detectarse aún, recomendamos seguir los monitoreos de los descriptores comunitarios para detectar cambios futuros en las comunidades de peces.

Abstract Lionfish (Pterois volitans) invaded the Caribbean region with the potential to alter the composition and structure of native coral reef fish communities. The objective of this study was to analyze the diversity indices of these fish communities potentially affected by lionfish predation and to compare with pre-invasion data. The study was undertaken in two Caribbean marine protected areas (MPAs): Guanahacabibes National Park (PNG) in W Cuba and Xcalak Reefs National Park (PNAX) in S Quintana Roo. We carried out visual censuses of fish species in reef habitats during the dry and rainy seasons of the period 2013-2015. For this, nine sites were defined and evaluated using stationary counts. Our results showed higher species richness (43.47 ± 5.14) and mean abundance (0.76 ± 1.25) in PNG than in PNAX (40.22 ± 4.96, 0.19 ± 0.46, respectively). Diversity decreased after the arrival of lionfish in a single site of PNG and in two sites of the PNAX, but apparently, these results are more related to the fishing activity effect than to the lionfish presence. Based on the results and assuming that changes in the native fish communities by lionfish may not yet be detected, we recommend to continue the monitoring community descriptions in order to detect future changes in native fish communities. Rev. Biol. Trop. 66(1): 189-203. Epub 2018 March 01.

The status of coral reefs and associated fishes and invertebrates of commercial importance in Pedro Bank, Jamaica / Estado de los arrecifes de coral y comunidades de peces e invertebrados con interés comercial asociadas al Banco de Pedro, Jamaica

The coral reefs located off the north coast of the Jamaican mainland are some of the best and most studied reefs in the world. Coral reefs of Pedro Bank, Jamaica were assessed in March, 2012 as part of the KSLOF Global Reef Expedition using a modified Atlantic and Gulf Rapid Reef Assessment (AGRRA) protocol. The main objectives were to: 1) characterize the distribution, structure and health of coral reefs; and 2) evaluate the population status of commercially important reef fishes and invertebrates. This work was conducted to assist in characterizing coral reef habitats within and outside a proposed fishery reserve, and identify other possible conservation zones. Within 20 reefs, live coral cover ranged from 4.9% to 19.2%. Coral communities were dominated by small corals (esp. Agaricia, Porites and Siderastrea) although many sites had high abundances of large colonies of Montastraea annularis and M. faveolata, and these were generally in good condition. A single area, within the proposed fishery reserve, had extensive Acropora cervicornis thickets, and several shallow locations had small, but recovering A. palmata stands. Macroalgal cover at all sites was relatively low, with only three sites having greater than 30% cover; crustose coralline algae (CCA) was high, with eight sites exceeding 20% cover. Fish biomass at all sites near the Cays was low, with a dominance of herbivores (parrotfish and surgeonfish) and a near absence of groupers, snappers and other commercially important species. While parrotfish were the most abundant fish, these were all extremely small (mean size= 12cm; <4% over 29cm), and they were dominated by red band parrotfish (Sparisoma aurofrenatum) followed by striped parrotfish (Scarus iseri). While coral communities remain in better condition than most coastal reefs in Jamaica, intense fishing pressure using fish traps (main target species: surgeonfish) and hookah/spear fishing (main target: parrotfish) is of grave concern to the future persistence of these reefs. The proposed fishery reserve encompasses some of the best coral reef habitat near the Cays, but this MPA should be expanded to encompass other habitats and MPAs should be considered for bank reefs at the northwestern end, as well as Banner Reef and Blowers Rock.

Los arrecifes de coral ubicados en la costa norte de Jamaica son los mejores y mas estudiados corales del mundo. Los corales de arrecife del Banco de Pedro, Jamaica, fueron evaluados en marzo 2012 como parte de la expedición global KSLOF utilizando una modificación del protocolo de estimación rápida de arrecifes para el Atlántico y el Caribe (AGRRA). Los objetivos principales fueron: 1) caracterizar la distribución, estructura y salud de los arrecifes de coral; y 2) evaluar la condición de las poblaciones de peces arrecifales e invertebrados de interés comercial. Este trabajo fue realizado con el propósito de colaborar en la caracterización de hábitats arrecifales, tanto dentro como fuera de un área sugerida como reserva marina, e identificar otras áreas de conservación. Para los 20 arrecifes, la cobertura de coral vivo varió entre 4.9% y 19.2%. Las comunidades de corales son dominadas por corales pequeños (Agaricia, Porites y Siderastrea), aunque en varias localidades se presentó una mayor abundancia de colonias grandes de M. annularis y M. faveolata, y estos se encontraban por lo general en buenas condiciones. Dentro de la reserva pesquera propuesta, una sola área presentó fragmentos de A. cervicornis, y varias localidades someras presentaron pequeños fragmentos de A. palmata, pero en proceso de recuperación. La cobertura de macroalgas en todas las áreas fue relativamente baja, solo tres lugares presentaron más de un 30%; la cobertura de algas coralinas calcárea (CCA) fue alta, ocho lugares excedieron el 20%. La biomasa de peces fue baja en todos los sitios cercanos a los cayos, y hubo dominancia de herbívoros (pez loro y cirujanos), y en general ausencia de chernas, pargos y otras especies de peces de interés comercial. Aunque los peces loro fueron los más abundantes, estos presentaron tamaños extremadamente pequeños (tamaño promedio = 12cm; <4% por encima de 29cm), y estuvieron dominados por el pez loro de banda roja (Sparisoma aurofrenatum), y por el pez loro de rayas (Scarus iseri). Mientras que las comunidades de coral permanecen en mejor condición que muchos de los arrecifes costeros de Jamaica, existe una intensa presión pesquera usando trampas de pesca (principal objetivo: cirujanos) y de compresores de aire (hookah)/ pesca con arpón (principal objetivo: pez loro) es preocupante, y compromete la persistencia y el futuro de estos arrecifes. La reserva marina (MPA) que se sugiere incluye algunos de los mejores hábitats de arrecife coralino cerca de los cayos, pero es recomendable que se amplíe para incluir otros hábitats y que se consideren áreas marinas protegidas en los bancos de arrecife del extremo noroeste, así como el arrecife Banner y Blowers Rock.

Fish assemblages on fringing reefs in the southern Caribbean: biodiversity, biomass and feeding types / Ensambles de peces en los arrecifes de franja en el Caribe sur: biodiversidad, biomada y tipos de alimentación

Reef fish assemblages in the Caribbean are under increasing pressure from human activities. Inadequate enforcement of legislation coupled with unreliable and data-poor landings in Tobago have led to the unregulated exploitation of reef fish for decades. This study addresses the lack of data on major reefs. Visual observations of fish fauna were conducted from November 2011-May 2013 at open access reef sites (Speyside, Charlotteville, Culloden, Arnos Vale, Mt. Irvine, La Guira, Kilgwyn, Plymouth and Black Rock) and one protected area (Buccoo Reef Marine Park). Belt transects surveys were used to determine fish density, species diversity and abundance at the 10-15m depth contour. Fish sizes were converted to biomass using the length-weight relationship of fish W=aLb. Most fish assemblages were dominated by small herbivores (<15cm), in particular Pomacentridae and Scaridae. Few large predators (>40cm) e.g. Serranidae, were noted, which is indicative of fishing pressure. MDS ordination identified three fish assemblages: i) northeastern, ii) southwestern and iii) intermediate. The northwestern cluster (Speyside and Charlotteville) were most representative of reef fish assemblages across the entire island, and exhibited the highest species richness, diversity and biomass. However, the southwestern cluster the highest numerical abundance. The marine protected area contained higher fish biomass, abundance, diversity and richness, but it was only representative of reef fish assemblages on the southwest of the island and not the entire Tobago. Research on the reef fishery, particularly spear fishing, is recommended to determine impact.

Los ensamblajes de peces de arrecife en el Caribe están bajo una creciente presión de las actividades humanas. La ejecución inadecuada de la legislación, junto con los desembarques poco fiables y con escasez de datos en Tobago han llevado a una explotación sin reglas durante décadas. Este estudio aborda la falta de datos sobre las comunidades de peces de arrecife en los principales arrecifes. Las observaciones visuales se llevaron a cabo desde noviembre 2011 hasta mayo 2013 en sitios de acceso a los arrecifes abiertos (Speyside, Charlotteville, Culloden, Arnos Vale, el monte Irvine, La Guira, Kilgwyn, Plymouth y Negro Rock) y un área protegida (El parque Buccoo Marine Reef). Se utilizaron encuestas para determinar la densidad de peces, la diversidad y abundancia de especies a 10-15m de profundidad del contorno. El tamaño de los peces se convirtió a biomasa utilizando la relación talla- peso de los peces W=aLb. La mayoría de las comunidades de peces son dominadas por pequeños herbívoros (<15cm), en particular Pomacentridae y Scaridae. Pocos depredadores grandes (>40cm), por ejemplo Serranidae, se observó, lo que es indicativo de la presión de pesca. El análisis de escala multidimensional identificó tres conjuntos distintos de peces indicados como i) del noreste, ii) al suroeste y iii) grupos intermedios. El grupo del noroeste (Speyside y Charlotteville ) es más representativo de comunidades de peces de arrecife en toda la isla, y mostró la mayor riqueza de especies, diversidad y biomasa. Sin embargo, se observó la abundancia más alta de peces en el grupo del suroeste. El área marina protegida contenia mayor biomasa, abundancia, diversidad y riqueza de peces, pero era el único representante de las asociaciones de peces arrecifales en el suroeste de la isla y no de todo Tobago. Se recomienda determinar los impactos de la pesca en los arrecifes, particularmente con el uso de arpón.

Gasterópodos asociados al alga calcárea Halimeda opuntia (Udoteaceae) en Puerto Rico

Gastropods associated with the calcareous alga Halimeda opuntia (Udoteaceae) in Puerto Rico. Gastropod communities associated with the calcareous green alga Halimeda opuntia are described and compared for two Puerto Rico coral reefs: one in the northeast with front tradewinds (windward zone) and one in the southwest (leeward zone). We analyzed the content of 21 lots (2432 g) of H. opuntia from leeward zone and 15 lots (2448 g) from the windward zone. In total we recovered 526 gastropods (prosobranchs) classified in 54 taxa. Thirteen species of gastropods represented 79.6% of the community. Differences between species richness and mean density values were not significant (p>0.100). Forty species were identified from leeward and thirty one (31) species from windward. Gastropod mean density was 13.9 /100g of algae in leeward and 7.6/100g in windward. Significant differences were found for the Simpson Diversity Index (0.91 in the leeward and 0.82 in the windward community; t=3.44, α=0.005). We found no correlation between the weight of the algae and the frequency of the gastropods (R²=0.0893 in leeward, 0.0249 windward and 0.0923 for both). The relationship between species composition in lots of windward and leeward study sites was explored via polar ordination and no segregation was found. When compared, the gastropod communities found in H. opuntia collected in coral reefs in Puerto Rico were more similar within them than any other communities found in other genera of seaweed and in other environments. Our results agree with the hypothesis that H. opuntia offers the interstitial community a protected microhabitat from water movement impact. H. opuntia creates more homogenous conditions than those of the habitat where we found the algae. Rev. Biol. Trop. 56 (4): 1665-1675. Epub 2008 December 12.

Se describen y comparan las comunidades de gasterópodos asociados al alga verde calcárea H. opuntia. Se compararon estas comunidades en arrecifes coralinos de lugares geográfica y ambientalmente diferentes, uno en el noreste de Puerto Rico, frente a los vientos alisios (barlovento), el otro en el suroeste (sotavento). Se analizó el contenido de 15 lotes (2432 g) de H. opuntia recolectadas en la estación de sotavento y 21 lotes (2448 g) en la de barlovento. En los 36 lotes se recuperaron 526 gasterópodos (prosobranquios) que se clasificaron en 54 taxones. Trece especies de gasterópodos representaron el 79.6% de la muestra de la comunidad. No encontramos diferencias significativas en las densidades de gasterópodos ni en la riqueza de especies (p>0.100). La densidad promedio fue de 13.9/100 g alga en la estación de sotavento y 7.6/100 g en la de barlovento. Se identificaron 40 especies diferentes en las muestras de sotavento y 31 en las de barlovento. Solamente se encontraron diferencias significativas en los valores de diversidad (Simpson), de 0.91 para la comunidad de sotavento y de 0.82 en la de barlovento (t = 3.44, α = 0.05). No encontramos correlaciσn entre el peso de la muestra del alga y la frecuencia de gasterσpodos en ésta, R² = 0.0893 para sotavento, 0.0249 para barlovento y 0.0923 para datos combinados. Utilizando los métodos de ordenación polar se comprueba la similitud de las dos comunidades estudiadas. Estos resultados sostienen la hipótesis de que H. opuntia le ofrece a los organismos que viven en sus intersticios un microhábitat protegido del impacto del movimiento del agua, creando condiciones más homogéneas que las del hábitat donde encontramos creciendo el alga.

Status of aspergillosis and sea fan populations in Curaçao ten years after the 1995 Caribbean epizootic / Situación de las poblaciones de aspergilosis y abanicos de mar en Curazao diez años después de la epizootia del Caribe de 1995

In 1995, a survey of sea fan corals was conducted in Curaçao during a Caribbean-wide outbreak of the sea fan disease aspergillosis. The survey was repeated in 2005 using the same methodology and identical sites to examine changes in sea fan populations 10 years after the initial epizootic. Necrotic lesions typical of aspergillosis were present on as many sea fans in 2005 as in 1995 (mean ± SE: 52 ± 6 vs 43 ± 10%). The disease also showed no significant variation in virulence (9.6 ± 1.2 vs 8.8 ± 1.0% tissue loss per diseased colony). However, the average number of sea fan colonies per 10 m² decreased from 2.7 ± 1.1 to 0.7 ± 0.2 over the 10-year period, a decline of almost 75%. This decrease occurred for all colony sizes, but was more pronounced among small colonies, resulting in an overall trend of domination by large colonies. These results support that aspergillosis can have a significant, long-term impact on sea fan population size and structure. The continued presence of the disease in 2005 could be contributing to reduced recruitment and/or selective mortality among the smallest colonies. This study provides no indication that host resistance against aspergillosis could reverse the decline of Caribbean sea fan corals. Rev. Biol. Trop. 54 (Suppl. 3): 153-160. Epub 2007 Jan. 15.

En 1995, se realizó un sondeo de los abanicos de mar durante un brote de aspergilosis, una enfermedad de abanicos de mar extendida en todo el Caribe. En el año 2005 se repitió el sondeo utilizando exactamente la misma metodología y los mismos sitios para examinar cambios en las poblaciones tras 10 años del inicio del brote. Se presentaron lesiones necróticas típicas de la aspergilosis en tantos abanicos en el 2005, como en 1995 (promedio ± ES: 52 ± 6 vs 43 ± 10%). La enfermedad tampoco mostró variaciones significativas en la virulencia (9.6 ± 1.2 vs 8.8 ± 1.0%, pérdida de tejido por colonia enferma). Sin embargo, el número promedio de colonias de abanico de mar por cada 10 m² bajó desde 2.7 ± 1 hasta 0.7 ± 0.2 en este período de 10 años, una disminución de casi 75%. Este decrecimiento ocurrió en colonias de todo tamaño, pero fue más pronunciado en colonias pequeñas, produciendo una tendencia general de dominancia de colonias grandes. Estos resultados apoyan la idea de que la aspergilosis puede tener un impacto significativo a largo plazo en el tamaño y estructura poblacional de los abanicos de mar. La continuidad en la presencia de la enfermedad en el 2005 puede estar contribuyendo a la reducción en el reclutamiento y/o a la mortalidad selectiva de las colonias más pequeñas. Este estudio no provee ninguna evidencia de que la resistencia del hospedero contra la aspergilosis pueda revertir el decrecimiento de los abanicos de mar en el Caribe.

Monitoreo del arrecife coralino Meager Shoal, Parque Nacional Cahuita, Costa Rica (sitio CARICOMP) / Monitoring of the Meager Shoal coral reef, Cahuita National Park, Costa Rica (CARICOMP site)

The coral reefs at Cahuita National Park, Caribbean coast of Costa Rica, specifically at the CARICOMP site Meager Shoal, have been monitored since 1999. Complete data sets from 2000 and 2004 have shown that live coral cover has increased less than 3 % (from 15 to 17 %), but non-coralline algae cover has increased much (63 to 74 %) and coralline algae cover has decreased (17 to 5 %) significantly. The proportion of affected colonies by diseases, injuries and bleaching decreased from 24 % in 2000 to 10 % in 2004, but the difference was not statistically significant. Densities of the urchin Diadema antillarum increased, and are probably help to maintain the macroalgae biomass low, while those of Echinometra viridis decreased significantly. The coral reef at Cahuita National Park continues to be impacted by chronic terrigenous sediments and does not show a significant recovery since the late 1970's.

Los arrecifes coralinos del Parque Nacional Cahuita, en la costa Caribe de Costa Rica, específicamente en el sitio CARICOMP llamado Meager Shoal, han sido monitoreados desde 1999. Bases de datos completas de los años 2000 y 2004, muestran que la cobertura de coral viva se mantuvo baja con un aumento menor al 3 % (15-17 %), pero la cobertura de algas no coralinas aumentó mucho (63-74 %) y la cobertura de algas coralinas disminuyó significativamente (17-5 %) (p<.05). La proporción de colonias coralinas afectadas por enfermedades, blanqueamiento y otros daños disminuyó de 24 % en el 2000 a 10 % en el 2004, pero la diferencia no resultó significativa. Las densidades de Diadema antillarum aumentaron mientras que las de Echinometra viridis disminuyeron significativamente. El arrecife coralino del Parque Nacional Cahuita continúa siendo afectado por sedimentos terrígenos y no presenta una recuperación significativa desde finales de los años 70.