Genetic connectivity of the metapopulation of the coral Pocillopora verrucosa (Scleractinia: Pocilloporidae) in multi-use marine protected areas of the Gulf of California, and management implications / Conectividad genética de la metapoblación del coral Pocillopora verrucosa (Scleractinia: Pocilloporidae) en áreas protegidas multipropósito del Golfo de California, e implicaciones de manejo

Abstract Introduction: Estimates of contemporary connectivity of the broadcast spawning coral Pocillopora verrucosa between multi-use marine protected areas (MUMPAs) are required to assess MUMPA effectiveness and their ability to enhance resilience against disturbances. Objective: To determine the genetic structure and connectivity patterns between P. verrucosa demes inside the Gulf of California and evaluate the role and effectiveness of established MUMPAS in their protection and resilience. Methods: We assessed P. verrucosa connectivity along its peninsular range (∼350 km), including five locations and three MUMPAs in the Gulf of California using six microsatellite genetic markers. Results: Population structure was significant (F ST = 0.108***) when demes included clonal replicates; however, when these clones were removed from the analysis, the sexual individuals comprised a metapopulation panmixia (F ST = 0.0007 NS). To further understand connectivity patterns, an assignment test was carried out which identified ten recent between-deme migrants with a mean dispersal distance of 116.6 km (± 80.5 SE). No long-distance dispersal was detected. These results highlight the ecological importance of the Bahía de La Paz region, including Archipiélago de Espíritu Santo MUMPA. This region, located at the center of the species peninsular range, exports larva to downstream sink demes such as the Loreto (northwardly) and Cabo Pulmo (southwardly) MUMPAs. Of importance, inter-MUMPA spacing was larger than the mean larval dispersal by ~56 km, suggesting thar the designation of intermediate 'no-take' zones would enhance short-distance connectivity. Conclusion: This study contributes as a baseline for policymakers and authorities to provide robust strategies for coral ecosystem protection and suggest that protection efforts must be increased towards peninsular intermediate reefs to promote metapopulation resilience from natural and anthropogenic factors.

Resumen Introducción: La estimación de la conectividad en corales escleractinios, como P. verrucosa, dentro de una red de áreas marinas protegidas (MPA) preestablecidas es fundamental para garantizar la efectividad en su conservación e incrementar su resiliencia. Objetivo: Determinar la estructura genética y la conectividad entre los demes de P. verrucosa dentro del Golfo de California, y evaluar el papel y efectividad de la red preestablecida de áreas marinas protegidas. Métodos: Se evaluó la conectividad de P. verrucosa en cinco locaciones a lo largo del golfo incluyendo tres MPA usando seis marcadores microsatélites. Resultados: Se demostró que existe estructura poblacional adjudicada a la presencia local y heterogénea de individuos clones (F ST = 0.108***); pero al removerlos del análisis, los individuos de origen sexual conformaron una metapoblación en panmixia (F ST = 0.0007 NS). Así mismo, se identificaron 10 potenciales migrantes en la región con una dispersión promedio de 116.57 km (± 80.47 SE) y sin conexión entre localidades extremas. De relevancia, se identificó la importancia ecológica del área central o Bahía de La Paz y MPA Archipiélago Espíritu Santo, como fuente larvaria de corales a toda la región. Además, se determinó que el espacio inter-MPA fue mayor que la distancia de dispersión promedio larvaria mencionada, por lo que sería de importancia ecológica el establecimiento de MPAs intermedias que favorezcan la conectividad a distancias cortas. Conclusiones: Los resultados encontrados en el estudio son pertinentes y contribuyen como línea base para los tomadores de decisiones y autoridades, proporcionando la conectividad de la región para establecer las estrategias de protección apropiadas, sugiriendo aumentar la conservación de las subpoblaciones centrales, la cuales promueven la resiliencia metapoblacional de P. verrucosa ante factores ambientales y/o antropogénicos.

Simulación de oleaje en los alrededores de la Isla del Coco, Costa Rica

Introducción: La Isla del Coco por su ubicación en el océano Pacífico y en aguas profundas, periódicamente arriban olas energéticas que se originan en el Océano del Sur. La isla actúa como un abrigo disipando parte de la energía de las olas que llegan a la costa pacífica de Costa Rica. Objetivo: El objetivo del trabajo es caracterizar las condiciones generales del oleaje a través de la simulación numérica del oleaje en el Pacífico Tropical del Este (PTE), con especial interés en la Isla del Coco. Métodos: Las olas se propagan con el modelo espectral de oleaje WAVEWATCH III. Se usa en el modelo una malla no estructurada. Se utilizan dos años (2007-2008) de datos históricos de oleaje como condiciones de frontera obtenidos de reanálisis con el modelo WAVEWATCH generado por el Instituto Francés para la Investigación del Mar (IFREMER por sus siglas en francés). Se obtienen mapas anuales y estacionales y series temporales de la altura significante de la ola, periodo y dirección asociado al pico del espectro de energía. Resultados: Los resultados mostrados son similares a otros estudios previos de simulación y observación. El campo de oleaje es caracterizado por periodos largos y dirección desde suroeste en promedio. Las condiciones de oleaje sobre la isla obedecen a los sistemas extratropicales de ambos hemisferios y a procesos locales en el PTE. Conclusiones: El modelo de olas WAVEWATCH III mostró que representa las condiciones típicas de oleaje en los alrededores de la Isla del Coco. Es el primer trabajo de simulación de oleaje aplicando una malla no convencional en la zona económica exclusiva de Costa Rica. El estudio sirve como base para extenderse a otras áreas específicas de la costa.

Introduction: Periodically energetic waves, originated in the Southern Ocean, arrive to Cocos Island, because of its location in the Pacific Ocean and in deep waters. The island acts as a shelter dissipating part of the energy of the waves that reach the Pacific coast of Costa Rica. Objetive: The objective of the work is to characterize the general conditions of the swell through the numerical simulation of the swell in the Eastern Tropical Pacific (ETP), with special interest in Cocos Island. Methods: The waves are propagated with the WAVEWATCH III wave spectral model. An unstructured mesh is used in the model. Two years (2007-2008) of hindcast data are used as boundary conditions obtained from reanalysis with the WAVEWATCH model, generated by the French Institute for Marine Research (IFREMER for its acronym in French). Annual and seasonal maps and time series of significant wave height, peak period and peak wave direction are obtained. Results: The results shown are similar to other previous simulation and observation studies. The mean wave field is characterized by long periods from southwest direction. The wave conditions on the island obey the extratropical systems of both hemispheres and local processes in the PTE. Conclusions: The WAVEWATCH III wave model showed that it represents the typical wave conditions in the surroundings of Cocos Island. It is the first wave simulation work applying an unconventional mesh in the exclusive economic zone of Costa Rica. The study serves as a basis for extending to other specific areas of the coast.

Global Model selection for evaluation of Climate Change projections in the Eastern Tropical Pacific Seascape / Selección del Modelo Global para la evaluación de las proyecciones de Cambio Climático en el Paisaje Marino del Pacífico Tropical Oriental

Two methods for selecting a subset of simulations and/or general circulation models (GCMs) from a set of 30 available simulations are compared: 1) Selecting the models based on their performance on reproducing 20th century climate, and 2) random sampling. In the first case, it was found that the performance methodology is very sensitive to the type and number of metrics used to rank the models and therefore the results are not robust to these conditions. In general, including more models in a multi-model ensemble according to their rank (of skill in reproducing 20th century climate) results in an increase in the multi-model skill up to a certain point and then the inclusion of more models degrades the skill of the multi-model ensemble. In a similar fashion when the models are introduced in the ensemble at random, there is a point where the inclusion of more models does not change significantly the skill of the multi-model ensemble. For precipitation the subset of models that produces the maximum skill in reproducing 20th century climate also showed some skill in reproducing the climate change projections of the multi-model ensemble of all simulations. For temperature, more models/simulations are needed to be included in the ensemble (at the expense of a decrease in the skill of reproducing the climate of the 20th century for the selection based on their ranks). For precipitation and temperature the use of 7 simulations out of 30 resulted in the maximum skill for both approaches to introduce the models.

Se emplearon dos métodos para escoger un subconjunto a partir de treinta simulaciones de Modelos de Circulación General. El primer método se basó en la habilidad de cada uno de los modelos en reproducir el clima del siglo XX y el segundo en un muestreo aleatorio. Se encontró que el primero de ellos es muy sensible al tipo y métrica usada para categorizar los modelos, lo que no arrojó resultados robustos bajo estas condiciones. En general, la inclusión de más modelos en el agrupamiento de multi-modelos ordenados de acuerdo a su destreza en reproducir el clima del siglo XX, resultó en un aumento en la destreza del agrupamiento de multi-modelos hasta cierto punto, y luego la inclusión de más modelos/simulaciones degrada la destreza del agrupamiento de multi-modelos. De manera similar, en la inclusión de modelos de forma aleatoria, existe un punto en que agregar más modelos no cambia significativamente la destreza del agrupamiento de muti-modelos. Para el caso de la precipitación, el subconjunto de modelos que produce la máxima destreza en reproducir el clima del siglo XX también mostró alguna destreza en reproducir las proyecciones de cambio climático del agrupamiento de multi-modelos para todas las simulaciones. Para temperatura, más modelos/simulaciones son necesarios para ser incluidos en el agrupamiento (con la consecuente disminución en la destreza para reproducir el clima del siglo XX). Para precipitación y temperatura, el uso de 7 simulaciones de 30 posibles resultó en el punto de máxima destreza para ambos métodos de inclusión de modelos.

Description of the Panamá and Iguanita mangrove stands of Bahía Culebra, North Pacific coast of Costa Rica / Descripción de los manglares de Panamá e Iguanita de Bahía Culebra, costa del Pacífico Norte de Costa Rica

Mangrove forests are abundant and important coastal marine ecosystems that are being impacted by human activity in Costa Rica. There are two mangrove stands (Panama and Iguanita) in Bahia Culebra, Guanacaste, North Pacific coast of Costa Rica. Their forest structure was determined with the Point-Centered Quarter Method (PCQM) during the dry season (December 2007-March 2008). Eleven transects were established at Panama mangrove, with a total of 52 points and 208 quadrats. Two transects were established at Iguanita with a total of 16 points and 62 quadrats given access difficulty. Mapping of both stands was done with two georeferenced MASTER CARTA 2005 images. Images were digitized to 1:5000 scale using the following categories: mangrove forest, low density mangrove, no mangrove, transition to dry forest, sand and water. In the area studied at Panama was 13.7ha, and 40.8ha for Iguanita. Panama is mostly composed of dense mangrove forest (51% of total study area) and dry forest species (35% of total study area). A small area (2%) had dry soil and scarce mangrove trees and the remaining 12% corresponds to water, sand and other areas without vegetation. At Iguanita, 84% was dense mangrove, 5% scarce mangrove trees and the remaining 10% corresponds to water, sand and other areas without vegetation. Five mangrove species were encountered at Panama (Avicennia germinans, Avicennia bicolor, Conocarpus erectus, Laguncularia racemosa, and Rhizophora mangle), and three at Iguanita (A. germinans, L. racemosa, and R. mangle). Species zonation was similar at both stands; with Rhizophora near water channels and inundated areas, Avicennia frequent in drier areas, and Laguncularia (both stands) and Conocarpus (only Panama) more frequent near fresh water input. Densities at both stands (Iguanita= 67.2 and Panama= 8.4 stems/0.1 ha) were lower than reported for the north Pacific of Costa Rica. Complexity index was higher at Iguanita (CI= 86.5) with R. mangle dominance, than Panama (CI= 1.1) with A. germinans dominance. While both stands are in Bahia Culebra, structurally they are very different and seem to be under two different hydrodynamic contexts. Sea level rise related to global climate change might impact both mangrove stands as they would not be able to migrate further inland (given land elevation at the back of Iguanita, and a paved road at Panama). Given the socio-economic and ecological importance of mangrove habitats, further study and continued conservation efforts of Costa Rican mangroves are needed.

Los manglares son abundantes e importantes ecosistemas marino-costeros en Costa Rica pero están siendo afectados por la actividad humana. Se analizo la estructura y cobertura de ambos manglares presentes en Bahía Culebra (Panamá e Iguanita), Guanacaste, Pacifico norte de Costa Rica. Se utilizo el PCQM para estructura durante la época seca entre diciembre 2007 y marzo 2008. Se utilizaron dos imágenes MASTER CARTA 2005 georreferenciadas para mapeo. El área aproximada de bosque de manglar en Panamá fue de 13.7ha; y de 40.8ha en Iguanita. Panamá contiene 51% de manglar denso en el área de estudio, 35% bosque seco, 2% sin vegetación y 12% de arena o agua. En Iguanita el 84% del área corresponde a manglar denso, 5% manglar de baja densidad y 10% sin cobertura vegetal o era arena o agua. Se hallaron cinco especies de manglar en Panamá (Avicennia germinans, Avicennia bicolor, Conocarpus erectus, Laguncularia racemosa y Rhizophora mangle); y tres en Iguanita (A. germinans, L. racemosa y R. mangle). En general, la presencia de las especies de manglar siguió un patrón similar en ambos manglares. La densidad total fue menor que en manglares cercanos; y Panamá (8.4tallos/0.1ha) mucho menor que Iguanita (67.2tallos/0.1 ha). El Índice de Complejidad (IC) fue mucho mayor en Iguanita (IC= 86.5), con dominancia de R. mangle, que en Panamá (IC= 1.1), con dominancia marcada de A. germinans. Estructuralmente ambos manglares son muy distintos entre sí y parecen encontrarse en contextos hidrodinámicos diferentes.