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.

Influencia de la herbivoría sobre la interacción alga-coral en un arrecife coralino de bahía Capurganá, Caribe colombiano / Influence of herbivory on coral-algal interaction in a coral reef, Capurganá Bay, Colombian Caribbean

Introducción: Los arrecifes coralinos están entre los ecosistemas más importantes y valiosos del planeta. Sin embargo, en las últimas décadas han sufrido procesos de degradación, reduciendo su cobertura coralina y complejidad topográfica. La competencia alga-coral es un proceso ecológico importante en la dinámica de los arrecifes coralinos y estudiarla permite entender la resiliencia en estos sistemas. Objetivo: Determinar el efecto de la herbivoría sobre la competencia coral-alga bajo diferentes escenarios (empleando una combinación de enfoques descriptivos y experimentales) y dos épocas climáticas en Capurganá, Caribe colombiano (área de conservación marina, Hope Spot). Métodos: Entre julio 2018 y abril 2019, se evaluó el rol de la herbivoría, mediante un experimento de exclusión - no exclusión en 48 individuos coralinos bajo diferentes escenarios de interacción entre Siderastrea siderea y sus algas circundantes (tratamientos), la mitad de los corales juveniles se cubrieron con cajas metálicas de 2 400 cm2 fijas al bentos. Los tratamientos consistieron en: T1= Control, T2= Remoción de algas, T3= Daño coralino, T4= Juveniles en contacto con algas artificiales, T5= T2 + T3, T6= T2 + T4, T7= T3 + T4 y T8= T2 + T3 + T4. Resultados: Después de un muestreo total de nueve meses, se encontró diferencias entre escenarios con y sin exclusión (P= 0.006) y la época climática (P= 0.032), el crecimiento coralino fue mayor cuando las algas fueron removidas en presencia de herbívoros (DMS de Fisher, mean ± SE 9.871 ± 8.298) y la aparición de algas fue mayor dentro de las jaulas que fuera de ellas, mientras que el tratamiento de competencia no presentó interferencia en el crecimiento (P= 0.155). Los juveniles fueron colonizados por algas cuando su tejido fue dañado y sin herbívoros (mean ± SE 9.359 ± 3.901). Hubo diferencias en el crecimiento coralino entre épocas (época seca: Media 0.0029 ± SD 0.0243 cm2/día y época húmeda: Media 0.0022 ± SD 0.0161 cm2/día). Conclusiones: Los resultados indican que el crecimiento coralino depende de la presencia de herbívoros que regulan el crecimiento, reproducción y supervivencia de las algas; actualmente este proceso está siendo interrumpido como consecuencia de la sobrepesca en estos ecosistemas, por lo cual, es importante destacar que la reducción de la herbivoría resultó en un crecimiento más rápido de algas, demostrando la importancia crítica de la herbivoría para el resultado de la interacción competitiva. Sin embargo, algunas algas podrían ser benéficas para los juveniles coralinos cuando su abundancia es lo suficientemente grande para protegerlos de la depredación por peces y suficientemente pequeña para no reducir considerablemente su crecimiento. Estos procesos son decisivos en estos ecosistemas, particularmente en zonas donde éste es relevante desde una perspectiva ecológica, social, cultural y económica, lo cual hace que estos estudios sean importantes para la correcta implementación de manejo integrado en zonas arrecifales ayudando a la recuperación, protección y conservación del arrecife, y promoviendo la disminución de la pesca de herbívoros.

Introduction: Coral reefs are among the most important and valuable ecosystems on the world. However, in recent decades they have been under siege by degradation processes reducing their coral cover and topographic complexity. The coral-algae competition is an important ecological process in the dynamics of coral reefs thus studying is pivotal for understanding the resilience in these systems. Objective: To determine the effect of herbivory on coral-algae competition under different scenarios (using a combination of descriptive and experimental approaches) and two climatic seasons in Capurganá Bay, Colombian Caribbean, in a marine conservation area (Hope Spot). Methods: Between July 2018 and April 2019, the role of herbivory was evaluated, performing an exclusion - no exclusion experiment in 48 coral individuals under different scenarios of interaction between Siderastrea siderea and its surrounding algae (treatments), half of the juvenile corals were covered with 2 400 cm2 metal boxes fixed to the benthos. The treatments consisted of : T1= No manipulation (control), T2= Algae removal, T3= Coral damage, T4= Juveniles in contact with artificial algae, T5= T2 + T3, T6= T2 + T4, T7= T3 + T4 and T8= T2 + T3 + T4. Results: After nine months of experiments, differences were found between with and without exclusion (P= 0.006) and the climatic season (P= 0.032), it was found that coral growth was higher when algae were removed in the presence of herbivores (Fisher's LSD, mean ± SE 9.871 ± 8.298) and the appearance of algae was greater inside the cages than outside them, while the competitive treatment did not show growth interference (P= 0.155). Algae colonized juveniles when their tissue was damaged and herbivory was excluded (mean ± SE 9.359 ± 3.901). There were differences in coral growth between seasons, being higher in the dry season (Average 0.0029 ± SD 0.0243 cm2/day) than in the wet season (Average 0.0022 ± SD 0.0161 cm2/day). Conclusions: The coral growth depended on the presence of herbivores that regulate the growth, reproduction, and survival of algae; currently, this process is being interrupted as a result of overfishing in the reef ecosystems. However, some algae could be beneficial for juvenile corals when their abundance is large enough to protect them from fish predation and small enough not to significantly reduce their growth. These processes are decisive in these ecosystems, particularly in areas where it is relevant from an ecological, social, cultural and economic point of view, which makes these studies important for the correct implementation of integrated management in reef areas helping recovery, protection, and conservation of the reef promoting the decrease of herbivore fishing.

The Jamaican CARICOMP Site: using a temporal data set to assist in managing coastal resources

Discovery Bay is one of nine sites around Jamaica’s coastline, soon to gain the legislative protection of Fish Sanctuary (and Scientific Reserve) status. Cumulative natural and anthropogenic impacts drove the 1980’s coral to algae phase shift. Discovery Bay CARICOMP data (1994 to 2007) showed an increase in coral cover from less than 5% reported in the mid 1980’s to 11.7±0.31% (mean±SE) despite chronically high algal cover (61.4±2.2%) at 9m. Coral cover has been sustained despite low urchin densities (0.99±0.91 urchins m-2), low juvenile coral abundance (2.15±0.19 corals m-2) and coral mortality from repeated bleaching events. Community metrics from the CARICOMP site were compared to an adjacent reef habitat which was found to have higher coral cover (16.36±3.1%), as well as higher urchin (13.7±0.84m-2) and juvenile coral (9.7±1.7m-2) densities. Large branching coral species were absent along the CARICOMP transects and sparse at the nearby shallow reef. Both sites continue to be heavily overfished. Local history records the use of spatially and temporally isolated management strategies which have attempt to rehabilitate various aspects of this area. This unique temporal data set (based on the CARICOMP Methods Manual 2000) provides a baseline for evaluating Government (in)action and is used to justify proposals for ecosystem management which could facilitate phase shift reversal in a coral dominated system. An ecosystem approach that implements several concurrent strategies within and adjacent to the Reserve could accelerate the recovery process. The long term viability and benefit of both old and new marine protected or reserve areas could be enhanced through coral gardening on artificial reef structures with a view to restoring the reefs’ three-dimensional complexity. Such actions could heoretically accelerate phase reversal to coral dominated reefs common in the area prior to the devastating impacts of the 1980s. Rev. Biol. Trop. 58 (Suppl. 3): 63-69. Epub 2010 October 01.

Discovery Bay es uno de los nueve sitios alrededor de Jamaica, pronta a obtener la protección legislativa como Santuario de Pesca (y Reserva Científica). Los impactos naturales y antropogénicos acumulativos de la década de 1980 condujo a cambio de fase de coral a algas. Los datos CARICOMP de Discovery Bay (1994 a 2007) mostraron un aumento en la cobertura de coral de menos del 5% informada a mediados de 1980 a 11.7±0.31% (media±ES) a pesar la alta cobertura crónica de algas (61.4±2,2%) a 9m de profundidad. La cobertura de coral se ha mantenido a pesar de las densidades bajas de erizo de mar (0.99±0.91 erizos m-2), baja abundancia de juveniles de coral (2.15±0.19 m corales-2) y mortalidad de corales debido a fenómenos de blanqueo repetitivos. Estadísticas de la comunidad del sitio CARICOMP contrasta con un hábitat de arrecife adyacente que tienen mayor obertura de coral (16.36±3.1%), de erizos (13.7±0.84 m-2) y de juveniles de coral (9.7±1.7 m-2). Especies de coral de grandes ramas estaban ausentes de los transectos CARICOMP y eran pocos en los arrecifes poco profundos cercanos. Ambos sitios siguen siendo, en gran medida, objeto de sobrepesca. La historia local registra el uso de estrategias de gestión espacial y temporalmente aisladas que se implementaron en el pasado para intentar rehabilitar a diversos aspectos de esta área degradada. Los datos temporales de CARICOMP establecen una base única base para la evaluación "en" acción del Gobierno y se utiliza para justificar las propuestas de gestión de los ecosistemas que podrían facilitar la reversión de fase a un sistema dominado por corales. Un enfoque de ecosistemas que implementa varias estrategias simultáneas dentro y adyacente a la Reserva podría acelerar el proceso de recuperación. La viabilidad a largo plazo y el beneficio de viejas y nuevas áreas marinas protegidas o reservas podría ser mejorada a través de cultivo de coral en arrecifes artificiales con el fin de restablecer la complejidad tridimensional de los arrecifes coralinos. Tales acciones podrían, teóricamente, acelerar la reversión de fase a coral como era común en el área antes de los impactos devastadores de la década de 1980.