Biological responses of two Caribbean reef-building corals to a pier-generated irradiance gradient

Abstract

Irradiance, sedimentation, and water temperature were studied in a gradient of increased shading when moving towards a pier to determine if changes in these parameters might influence biological characteristics of Siderastrea siderea, and Diploria clivosa. Forty-six colonies of S. siderea were transplanted to four treatment zones: 0 m-under the pier (N=12), 3 m (N=12), 10 m (N=10), and 50 mcontrol zone (N=12). Eleven controls were randomly selected in the 50 m zone. Nine colonies of D. clivosa were studied in the 0 m (N=5) and 50 m (N=4) zone. Irradiance, sedimentation, and hours of shading were measured in all zones; water temperature was monitored in the 0 and 50 m zones. To determine skeletal extension, density, and calcification, S. siderea was stained once with alizarin red and sampled after 16 months. The difference in tissue surface area at the beginning and end of the study was used to determine tissue growth rates of S. siderea. Zooxanthellae densities, mesenterial fecundity, and oocyte diameter were determined for both species using histological techniques. Recruit (2-40 mm) density of S. siderea was assessed by counting recruits along a 50 m transect parallel to the pier at each zone, and monitored for survival from 2000-2002. Irradiance in the 0 and 3 m was significantly lower than the other zones (p<0.001-ANOVA). Hours of shading was significantly higher in the 0 and 3 m (p=<0.001-ANOVA), but similar in the 10 and 50 m zones (p>0.05-Tukey). For S. siderea, tissue growth and calcification in the 0 m zone were significantly lower (p<0.001-ANOVA) than other zones. In the 0 and 3 m zones, skeletal extension and mesenterial fecundity were significantly lower (p<0.001-ANOVA), but oocyte diameter was significantly larger (p<0.001-ANOVA) than the other zones. Significant (p<0.001) positive correlation were found between irradiance and tissue growth (r=0.50), calcification (r=0.50), skeletal extension (r=0.60), and mesenterial fecundity (r=0.70), oocyte diameter correlated negatively (r=-0.44/p=0.0001). Juvenile density was significantly lower in the 0 and 3 m zones than the other zones, decreasing gradually during the study (p<0.0001-ANOVA). For D. clivosa, zooxanthellae densities significantly increased while mesenterial fecundity significantly decreased in the 0 m zone (p<0.05-ANOVA).

La irradiancia, sedimentación y temperatura del agua fueron estudiadas en un gradiente de aumento en sombreo por el muelle para determinar si los cambios en estos parámetros afectan a algunas características de la historia de la vida y densidades de las zooxantelas de Siderastrea siderea y Diploria clivosa. Cuarenta y seis colonias de S. siderea fueron transplantadas a cuatro zonas: 0 m-debajo del muelle (N=12), 3 m (N=12), 10 m (N=10), y 50 m-zona control (N=12). Once colonias fueron seleccionadas al azahar como controles en la zona 50 m. Nueve colonias de D. clivosa fueron estudiadas en la zona 0 m (N=5) y 50 m (N=4). La irradiancia, sedimentación y horas de sombra fueron estudiadas en todas las zonas, la temperatura del agua fue monitoreada debajo del muelle y a 50 m. Para determinar extensión lineal del esqueleto, densidad y calcificación, se tiñó S. siderea una vez con alizarina roja y se muestreo 16 meses después. Las diferencias en las medidas de área de tejido, hechas al principio y al final del estudio, se utilizaron para determinar crecimiento de tejido vivo de S. siderea. Las densidades de zooxantela, fecundidad mesenterial y diámetro del oocito de S. siderea y D. clivosa fueron determinados mediante técnicas de histología. Para estimar densidad de juveniles (2-40 mm) de S. siderea, se realizó un censo utilizando un transecto de 50 m paralelo al muelle en cada zona, y se monitoreo la supervivencia desde el año 2000 hasta el 2002. La irradiancia disminuyó significativamente en las zonas 0 y 3 m (p<0.001-ANOVA); mientras que fue similar en la zona 10 y 50 m (p>0.05-Dunn’s). El número total de horas de sombra fue significativamente más alto en las zonas 0 y 3 m (p=<0.001-ANOVA), mientras que fue similar en la zona 10 y 50 m (p>0.05-Tukey). Para S. siderea, el crecimiento de tejido y la calcificación disminuyeron significativamente en la zona 0 m (p<0.001-ANOVA) que en los demás tratamientos. En las zonas 0 y 3 m, la extensión lineal del esqueleto y fecundidad mesenterial disminuyeron significativamente (p<0.001-ANOVA), mientras el diámetro del oocito fue significativamente mayor (p<0.001-ANOVA) que en las otras zonas. Se encontró una correlación significativa (p<0.001) y positiva entre irradiancia y crecimiento de tejido (r=0.50), calcificación (r=0.50), extensión lineal (r=0.60), y fecundidad mesenterial (r=0.70), mientras que el diámetro del oocito correlacionó negativamente (r=-0.44/p=0.0001). Las densidades de los juveniles fueron significativamente más bajas en las zonas 0 y 3 m que en las otras zonas, y disminuyó gradualmente a través del estudio (p<0.0001- ANOVA). Para D. clivosa, las densidades de las zooxantelas y fecundidad mesenterial disminuyeron significativamente en la zona 0 m(p<0.05-ANOVA).