Distribution of roving herbivorous fishes on coral reefs at multiple spatial scales

Abstract

Roving herbivorous fishes are an integral part of the biodiversity of coral reefs due to their high abundance and ecological role as grazers of benthic algae. The present study examined the ecology of surgeounfish (Acanthuridae) and parrotfish (Scaridae) in three parts: (1) their distribution on fore-reefs in relation to transect scale characteristics, (2) the spatial pattern in the interaction between fish and algae, and (3) the relative importance of composition and configuration seascape metrics to determine how these help explain spatial patterns at a large scale. At the transect scale across three depths and six reefs herbivorous fish distribution exhibited an inverse relationship with depth and a positive one with topographic relief. A complex interaction between the two was also present. Across the inshore-offshore gradient the fish distribution pattern suggests that habitat use on inner-shelf reefs is skewed toward shallower depths. Nonmetric multidimensional scaling revealed that the most distinct herbivorous fish and algal community occurred at three meters on reefs with higher topographic relief. Three species crustose coralline algae (CCA) were positively correlated with the biomass of herbivorous fish, and the highest abundance of both fish and CCA was found on the shallow fore-reef. The primary PCA axis of water quality parameters revealed a crossshelf water quality gradient driven by higher turbidity and lower light penetration inshore. The inner-shelf and mid-shelf reefs differed in the composition of CCA species, suggesting an interaction with herbivorous fish and the cross-shelf water quality gradient. A multi-scale seascape approach correlating composition and configuration metrics to 810 random fish surveys confirmed topographic relief as an important factor positively related to herbivorous fish biomass. A model of preferred feeding habitat for herbivores that combined depth and rugosity explained significant variability in fish distribution, with higher biomass at shorter distances from the modeled polygons. Overall the results suggest that the distribution of roving herbivorous fishes is influenced by habitat characteristics related to preferred feeding sites that can be described by a combination of in-situ and seascape scale metrics.

Los peces herbívoros son una parte integral de la biodiversidad de los arrecifes coralinos por su abundancia y su rol como consumidores de las algas bentónicas. Este estudio examina la ecología de los peces cirujanos (Acanthuridae) y cotorros (Scaridae): (1) su distribución en el ante-arrecife en relación a la escala de transectos, (2) el patrón espacial en la interacción entre los peces y las algas, y (3) la importancia relativa de métricas de composición y configuración paisajistas para determinar como estas ayudan a explicar los patrones espaciales a gran escala. A la escala de transectos y a través de tres profundidades en seis arrecifes la distribución de peces herbívoros demostró una relación inversa con profundidad y una positiva con relieve topográfico. Además, se encontró una interacción compleja entre estos dos factores y la distribución de peces. A través del gradiente costero-oceánico el patrón de distribución sugiere que el uso de hábitat en arrecifes en la plataforma interior favorece las profundidades someras. Los resultados del analisys de medidas multidimensionales no metricas demostraron que las comunidades mas distintas de peces herbívoros y algas ocurrieron al nivel de 3 metros en los arrecifes con alto relieve topográfico. El grupo de algas ‘CCA’ y tres especies correlacionaron positivamente con la biomasa de peces herbívoros, y la abundancia máxima de ambos ocurrió sobre el ante-arrecife somero. El primer eje del análisis de componentes principales de parámetros de calidad de agua indica un gradiente a través de la plataforma dominado por una mayor turbidez y una baja penetración de luz cercana a la costa. Los arrecifes en la plataforma interior difirieron de los de la plataforma media en su composición de especies de ‘CCA’, que sugiere una interacción con peces herbívoros y el gradiente de calidad de agua a través de la plataforma. El análisis paisajista de datos en múltiples escalas para correlacionar métricas composicionales y de configuración de 810 sondeos aleatorios de peces, confirmó al relieve topográfico como un factor importante y que está positivamente relacionado a la biomasa de los peces herbívoros. Un modelo espacial de los habitáculos preferidos de alimentación para los herbívoros que combina la profundidad y topografía explicó la distribución de los peces mostrando una biomasa más alta a distancias cortas de los polígonos del modelo. En conjunto, estos resultados sugieren que la distribución de peces herbívoros móviles es influenciada por características del habitáculo relacionado a lugares preferidos de alimentación, los cuales pueden ser descritos por una combinación de métricas in-situ y a escala paisajista.