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
The reef-building coral Acropora cervicornis was a dominant ecosystem element on the Caribbean reef until the 1980s, when it declined by some 97% due primarily to anthropogenic ecosystem changes and disease. This branching species expanded its colony footprint and achieved local dominance largely through fragmentation and regrowth, thus is suited to nursery culture towards restoration. In this experiment, fragments of Acropora cervicornis of four lineages or genets were followed and measured for growth and health over 12 months in 2006 and 2007 on buoyant drop-loop line nurseries at one shallow and one deep fore-reef site in Montego Bay, Jamaica. Sixty-five of these corals were then out-planted to wild reef sites of similar depth and condition to their respective nurseries and monitored photographically for 11 months through 2007 and 2008. A period of rapid death was seen in the out-planted material at both sites over the first four months, followed by a period of relative stability or recuperation. Hermodice carunculata predation was the primary problem in the shallow fore-reef, and was combined with a banding syndrome at the deeper site. This syndrome was noted in the samples prior to planting, during a one week storage period on the seafloor. Continued slow decline occurred in the subsequent seven months in the shallow fore-reef site; however, regrowth was noted in the deeper site in the remaining material. Including these losses, final total live coral length was more than fourfold greater than the initial wild harvest: a net increase through multi-stage propagative restoration or coral gardening. Returns were noted particularly in the faster-growing genets of the nursery and larger planted corals tended to retain more material at eleven months, suggesting that propagative restoration programmes invest in stronger genets and larger corals. Adaptive management and maintenance gardening of the planted material and reef would likely have greatly improved outcomes.
La especie constructora de arrecifes de coral Acropora cervicornis era un elemento dominante del ecosistema en el arrecife caribeño hasta la década de 1980, cuando disminuyó en un 97% a nivel regional principalmente debido a cambios antropogénicos y por enfermedad. Esta especie de ramificación amplió su huella de colonia para lograr un dominio local a través de la fragmentación y el rebrote, así se adapta al cultivo de vivero para la restauración. En este experimento, fragmentos de Acropora cervicornis de cuatro linajes fueron seguidos y medidos para el crecimiento y la salud durante 12 meses en 2006 y 2007 en viveros en línea tipo “buoyant drop-loop“ en un sitio somero y otro profundo en el arrecife frontal de Bahía Montego, Jamaica. Sesenta y cinco de estos corales fueron plantados en sitios de arrecife silvestre con condiciones y profundidad similar a sus respectivos viveros y monitoreados mediante fotográfias por 11 meses durante el 2007 y 2008. Se observó un período de muerte rápida en el material plantado en ambos sitios durante los primeros cuatro meses, seguidos por un período de relativa estabilidad o recuperación. La depredación de Hermodice carunculata fue el principal problema en el arrecife frontal poco profundo y se combinó con un síndrome de bandas en el sitio más profundo. Este síndrome se observó en las muestras antes de la siembra, durante un período de almacenamiento de una semana en el suelo marino. A continuación ocurrió un lento descenso en los posteriores siete meses en el sitio de arrecife frontal poco profundo; sin embargo, se observó un rebrote en el sitio más profundo con el material restante. Aún incluyendo estas pérdidas, al final la longitud de coral vivo total fue más de cuatro veces que la inicial: un aumento neto a través de varias etapas de restauración propagativa o de jardinería de coral. Los rechazos fueron observados especialmente en el linaje de crecimiento más rápido del vivero y corales plantados más grandes que tienden a retener más material en once meses, lo que sugiere que los programas de restauración propagativo deben invertir en linajes de coral más fuertes y más grandes. Probablemente se obtengan mayores resultados con un manejo adaptativo y mantenimiento de jardinería del material plantado y de arrecife.