Ex situ culture of coral species Porites lobata (Scleractinia: Poritidae) and Pocillopora damicornis (Scleractinia: Pocilloporidae), Costa Rica: first assessment and implications

Introduction: Coral reefs worldwide decline has prompted coral restoration as a viable strategy to rewild vulnerable, foundational coral species. Stony corals are now propagated by thousands in both in-water and ex situ (land-based) coral nurseries, the latter being unexplored in Costa Rica, despite their potential benefits as a reef management tool. Objective: To analyze the viability of ex situ culturing of the Pacific reef-building corals Porites lobata and Pocillopora damicornis at Parque Marino del Pacífico (PMP), Puntarenas, Costa Rica, aquaculture facilities. Methods: From May to October 2018 a total of 180 coral fragments were kept in an aquaculture recirculated system. Survival, growth, and fragment yield in relation to culture medium (physicochemical parameters) were recorded. Results: Survival and growth rate varied between species and culture tanks. On average, surviving P. lobata fragments (68.89 %) placed in Tank 1 (T1) grew 216 %, while fragments placed in Tank 2 (T2) had a survival rate of 71.11 % and an increase of 277 % in live tissue area. P. damicornis fragments survival, basal and crown area percentage increase were: 71.11 %, 980 % and 366 % in T1, and 100 %, 976 % and 287 % in T2. Although fragments survival and growth were net positive, the yield in terms of culture was low, due to culture conditions in the tanks not meeting coral culture optimal requirements. Conclusions: Survival and growth of both species varied depending on the tank in which they were placed. Survival was similar to that found in other ex situ studies and growth was similar to those reported in the wild, however culture performance in terms of yield was low. Aquaculture systems at PMP constitute a good base for the cultivation of corals, however for the culture effort to achieve maximum yield, current systems must be optimized according to the requirements of the target coral species.

Introducción: El declive mundial de los arrecifes de coral, ha impulsado a la restauración coralina como una estrategia viable para recuperar especies de coral fundacionales, en estado vulnerable. Los corales pétreos se propagan por miles, tanto en viveros subacuáticos como ex situ (en tierra). Siendo el segundo método poco explorado en Costa Rica, a pesar de sus potenciales beneficios como medida como herramienta de manejo arrecifal. Objetivo: Analizar la viabilidad del cultivo ex situ de las especies de coral constructoras de arrecifes Porites lobata y Pocillopora damicornis en el módulo de acuicultura del Parque Marino del Pacífico (PMP), Puntarenas, Costa Rica. Métodos: Desde el 17 de mayo hasta el 17 de octubre de 2018, se mantuvieron un total de 180 fragmentos de coral en un sistema de recirculación de acuicultura. Se registraron la supervivencia, el crecimiento y el rendimiento de los fragmentos en relación con el medio de cultivo (parámetros fisicoquímicos). Resultados: La tasa de supervivencia y crecimiento varió entre especies y tanques de cultivo. En promedio, los fragmentos de P. lobata supervivientes (68.89 %) colocados en el tanque 1 (T1) crecieron un 216 %. En contraste con los fragmentos colocados en el tanque 2 (T2) que mostraron una tasa de supervivencia del 71.11 % y un aumento del 277 % en el área de tejido vivo. En el caso de P. damicornis, los porcentajes de supervivencia, de aumento del área basal y del área de la corona fueron: 71.11 %, 980 %, y 366 %, y 100 %, 976 %, y 287 % para los fragmentos colocados en T1 y T2, respectivamente. Aunque la supervivencia y el crecimiento de los fragmentos fueron positivos, el rendimiento en términos de cultivo fue bajo, debido a que las condiciones en los tanques no cumplían con las condiciones ideales para el cultivo de corales. Conclusiones: La supervivencia y el crecimiento de ambas especies variaron en función del tanque en el que se colocaron. La supervivencia fue similar a la observada en otros estudios ex situ y el crecimiento fue similar al reportado en la naturaleza, pero el rendimiento del cultivo fue bajo. Los sistemas de acuicultura del PMP constituyen una buena base para el cultivo de corales, sin embargo, para que el esfuerzo de cultivo alcance un máximo de rendimiento, los sistemas actuales deben optimizarse en función de los requisitos de las especies de coral objetivo.

Delivering Beneficial Microorganisms for Corals: Rotifers as Carriers of Probiotic Bacteria.

The use of Beneficial Microorganisms for Corals (BMCs) to increase the resistance of corals to environmental stress has proven to be effective in laboratory trials. Because direct inoculation of BMCs in larger tanks or in the field can be challenging, a delivery mechanism is needed for efficient transmission of the BMC consortium. Packaged delivery mechanisms have been successfully used to transmit probiotics to other organisms, including humans, lobsters, and fish. Here, we tested a method for utilizing rotifers of the species Brachionus plicatilis for delivery of BMCs to corals of the species Pocillopora damicornis. Epifluorescence microscopy combined with a live/dead cell staining assay was used to evaluate the viability of the BMCs and monitor their in vivo uptake by the rotifers. The rotifers efficiently ingested BMCs, which accumulated in the digestive system and on the body surface after 10 min of interaction. Scanning electron microscopy confirmed the adherence of BMCs to the rotifer surfaces. BMC-enriched rotifers were actively ingested by P. damicornis corals, indicating that this is a promising technique for administering coral probiotics in situ. Studies to track the delivery of probiotics through carriers such as B. plicatilis, and the provision or establishment of beneficial traits in corals are the next proof-of-concept research priorities.