Effects of terrestrial runoff on the coral communities in Santiago Bay, Colima, Mexican Pacific Coast

Abstract:Coral reef ecosystems are under stress of different origins, from factors including sedimentation, fragmentation, overfishing, and tourism, depending on their geographical location, depth, and proximity to recreation areas. In this study of Juluapan Lagoon, we examined the relationship between various water-quality attributes and the status indicators of the coral community at La Boquita reef. During 2011 (12 months of sampling), six monitoring stations in the Juluapan lagoon were established in order to observe the gradient of the distribution of the physicochemical parameters: three stations on the upper part, or BI, (S4 to S6) and three more in the lower part, or BII, (S1 to S3). A control station (CS) was located in the coral reef close to the lagoon channel, and where dissolved inorganic nutrients and cellular carbon content were determined. Additionally, we considered the monitoring of three of the eight largest coral structures/headlands of this community: the first was the station closest to the channel communicating with Juluapan lagoon (C1), the second was in the intermediate region with respect to that lagoon (C2), and the third was farthest from the channel (C3). Three line intercept transects (LIT) 30 m in length and perpendicular to the coast provenance were established in each station, and the parameters indicative of the status of corals were evaluated in an area of 60 m2 on each transect (180 m2 by the station). Turbidity, evidence of fishing, signs of settling, algal coverage, abundance of fish, rate of sediment, and coral health records (as for CoralWach chart) were determined in situ and from digital photographs and videos. Considering various community status indicators used in the reef area, we could recognize a state of general deterioration, which was reflected in the loss of 17% of coral coverage. The main anthropogenic disturbances in adjacent areas to La Boquita reef included wastewater discharges into the lagoon, tourist developments in the coastal zone, deforestation and erosion resulting from inappropriate development, and the runoff of nutrients from agricultural lands nearby the lagoon. All these significantly contributed to the nutrient-enriched waters of the lagoon, especially in summer, with negative effects on the coral community. Continued exposure to these factors, coupled with the lack of control over other anthropogenic components, has promoted the maintenance of a chronic stress state in the studied coral community. Our findings highlight the need for the development of appropriate coastal management and conservation policies for the coral reefs of the Mexican Pacific Coast. Rev. Biol. Trop. 64 (3): 1185-1200. Epub 2016 September 01.

ResumenDependiendo de la ubicación geográfica, la profundidad, y la proximidad a zonas de recreo, algunos arrecifes de coral están bajo estrés por factores que incluyen la sedimentación, la fragmentación, la sobrepesca y el turismo. En la presente investigación, se estudian los diferentes atributos de calidad de agua de la Laguna Juluapan e indicadores del estatus de la comunidad coralina La Boquita. Durante 2011 (12 meses de muestreo), seis estaciones de monitoreo fueron establecidas dentro de la laguna de Juluapan, a fin de observar el gradiente de distribución de los parámetros fisicoquímicos: tres estaciones en la parte interna ó B1, (S4 a S6), y tres en la parte más externa, ó B2 (S1 a S3); una estación control (CS) fue ubicada en la zona coralina cercana a la comunicación con la Laguna de Juluapan, fueron determinados nutrientes inorgánicos disueltos y contenido de carbono celular. Adicionalmente se realizó el monitoreo de tres de los ocho cabezales coralinos que conforman esta comunidad. El primero de ellos fue localizado en la cercanía de la intercomunicación con la Laguna Juluapan (C1), el segundo en la región intermedia respecto a la proximidad de dicho cuerpo lagunar (C2), y el tercero totalmente alejado respeto a la intercomunicación (C3). En cada estación fueron colocadas, tres líneas de transectos de intersección (LIT) de 30 m de longitud de forma perpendicular al perfil de la costa, a partir de ello, fueron evaluados diversos parámetros de la condición coralina, cubriendo un área de 60 m2 en cada transecto (180 m2 por estación). En cada área de transecto fue evaluada la turbidez, evidencias de daños por pesca, daños por sedimentación, cobertura de algas, abundancia de peces, tasa de sedimentación, además de obtenerse registros de la salud coralina usando como indicador la tarjeta CoralWatch in situ, a partir de tomas fotográficas y videos. Considerando los diferentes indicadores del estatus de la comunidad coralina estudiada, nosotros pudimos reconocer un estado general de deterioro, reflejado en la pérdida del 17% de la cobertura de coral. Las principales alteraciones antropogénicas en las zonas adyacentes al arrecife La Boquita corresponde a descargas de aguas residuales en la laguna, desarrollos turísticos en la zona costera, la deforestación y efecto erosivo asociado al desarrollo urbano inadecuado, así como el escurrimiento de nutrientes de tierras agrícolas alrededor de la laguna. Estos factores contribuyen de manera significativa al enriquecimiento de nutrientes a la laguna, sobre todo en verano, con efectos negativos sobre la comunidad de coral. La exposición continua a estos factores, junto con la falta de control sobre otros componentes antropogénicos, promueve la existencia de un estado de estrés crónico en la comunidad coralina estudiada. Nuestros resultados destacan la necesidad de implementar políticas apropiadas de conservación para los arrecifes coralinos de la costa del Pacífico mexicano.

Effects of short-term sediment nutrient enrichment and grazer (Neritina reclivata) removal on sediment microalgae in a shallow eutrophic estuary (Alabama, USA)

The olive snail (Neritina reclivata) is ubiquitous in tropical and sub-tropical systems of the Gulf of Mexico, however its impacts on sediment microalgae have been little studied. Many coastal systems around the world are being eutrophied due to human activities, and seemingly they will continue to be eutrophied to a further extent in the future. Exploring the single and combined impacts of further nutrient enrichment and grazing by the olive snail on sediment microalgae in such eutrophic systems is an important question for our understanding and management of these systems. Here we examine the effects of short-term nutrient enrichment and grazing by the olive snail N. reclivata on sediment microalgal biomass and composition in a shallow eutrophic estuary (Weeks Bay, Alabama, USA) of the Northern Gulf of Mexico. For this, we performed a series of factorial experiments adding or not nutrients and removing or not the snail, for a total of four treatments in each experiment: ambient grazing, ambient nutrients; ambient grazing, increased nutrients; no grazing, ambient nutrients; and no grazing, increased nutrients. We did not find any significant impact of nutrient addition in any of the eight short-term (i.e. four days) experiments carried out. Impacts by the snail were minor; we only found a decrease in biomass due to snail grazing in one of the eight experiments, and no impacts on microalgal (i.e. diatom) composition. High ambient nutrient concentrations in the sediment porewater and low snail abundances on the sediment could explain these findings. Our results suggest that ephemeral, short-term nutrient pulses into eutrophic coastal systems of the Northern Gulf of Mexico, such as Weeks Bay (Alabama, USA), should not greatly affect the abundance of sediment microalgae, even though those pulses occur in well-lit areas. The results further suggest the snail N. reclivata is not a major control of sediment microalgal populations in the subtidal sedimentary areas studied. Our findings contrast with the results of past work in sediments with well-lit and nutrient poor conditions, or sediments with high densities of other snail grazers. In conjunction this and other investigations indicate that the response of sediment microalgae to nutrient enrichment and modified grazer abundance depends to a large extent on the initial levels of nutrient availability and grazing before the system is altered.

El caracol Neritina reclivata está presente en los sistemas tropicales y subtropicales del Golfo de México, sin embargo, su impacto en los sedimentos de microalgas ha sido poco estudiado. Muchos de los sistemas costeros de todo el mundo están siendo eutrofizados debido a actividades humanas, y al parecer van a seguir siendo eutrofizados en mayor grado en el futuro. La exploración de los efectos individuales y combinados de un mayor enriquecimiento de nutrientes y la herviboría por este caracol en microalgas de sedimentos en estos sistemas eutróficos es una cuestión importante para la comprensión y el manejo de estos sistemas. Aquí se examinan los efectos a corto plazo del enriquecimiento de nutrientes y herviboría del caracol de olivo sobre la biomasa y composición de microalgas de sedimentos en un estuario eutrófico superficial (Weeks Bay. Alabama, USA) del norte del Golfo de México. Para esto se llevaron a cabo una serie de experimentos factoriales añadiendo o no nutrientes y removiendo o no el caracol, para un total de cuatro tratamientos en cada experimento: ambiente con herviboría sin nutrimentos añadidos, ambiente con herviboría y nutrimentos añadidos, ambiente sin herviboría sin nutrimentos añadidos, y ambiente sin herviboría con nutrimentos añadidos. No se encontró ningún impacto significativo por la adición de nutrimentos en ninguno de los ocho experimentos a corto plazo (i.e. cuatro días). Los impactos debidos al caracol fueron menores, sólo se encontró un decrecimiento en la biomasa por herviboría del caracol en uno de los ocho experimentos, y no hubo impacto en la composición de microalgas (i.e. diatomeas). Ambientes con alta concentración de nutrimentos del sedimento y baja abundancia del caracol sobre el sedimento pueden explicar estos resultados. Los resultados obtenidos sugieren que pulsos efímeros y de corto plazo en sistemas costeros eutrofizados del Norte del Golfo de México tal como Weeks Bay (Alabama, USA), no deberían afectar de gran manera la abundancia de microalgas sobre el sedimento, a pesar de que los pulsos ocurran en áreas bien iluminadas. Además los resultados sugieren que el caracol N. reclivata no ejerce mayor control sobre las poblaciones de microalgas en las áreas submareales y sedimentarias estudiadas. Nuestros hallazgos contrastan con resultados de trabajos anteriores en sedimentos con buena iluminación y pobres condiciones nutritivas, o sedimentos con altas densidades de otros caracoles herbívoros. En conjunto, esta y otras investigaciones indican que la respuesta de microalgas en sedimentos al enriquecimiento de nutrientes y abundancia modificada de herbívoros depende en gran medida de los niveles iniciales de disponibilidad de nutrientes y herviboría antes de que el sistema se vea alterado.