Epizootiology of Caribbean Yellow Band Disease in La Parguera, Puerto Rico

Abstract

Caribbean Yellow Band Disease (CYBD) is one of the most important coral diseases affecting Montastraea species in the Caribbean. This work includes two studies of the current status of CYBD affecting Montastraea faveolata and M. franksi in reefs off La Parguera, Puerto Rico from 2008 to 2009. The first study included the study of the spatial and temporal variability in prevalence of CYBD in the important frame-builders Montastraea faveolata and M. franksi. Diseased and healthy colonies were counted along each of four band transects (10x2m = 20m²) in each of 3 depth intervals (3-8; 8-15 and > 15m) in two inner- (Pelotas and Enrique) and two mid-shelf (Media Luna and Turrumote) fringing reefs, and two deep bank reefs (Weinberg and Buoy) at the shelf-edge (>18m). Temperature varied normally from 26 to 29 oC. Contrary to my hypotheses, prevalence of CYBD decreased, although not significantly, from winter 2008 to summer 2009 and it was low when compared to past reports for the wider Caribbean. Intermediate depth (8- 15m) habitats showed the highest densities of M. faveolata and mean CYBD prevalence decreased (26.9 ± 24.9% to 24.1 ± 23.4%) from 2008-2009 with reef mean values ranged from 0-33%. CYBD prevalence in M. franksi decreased (5.4±10.7% to 5.0± 12%) from 2008-2009 at deep (>15m) habitats, where the highest densities of these colonies were found, and mean prevalence ranged from 0-24.4% among reefs. M. faveolata populations in the mid-shelf zone showed significantly higher mean CYBD prevalence (28±27%) than inner shelf reefs (9.9±20.6%) and shelf edge reefs (5.3±5.6%) (K-W=31.62; df=2; p=0.00) throughout the study. Mean CYBD prevalence in M. franksi was significantly higher (U=1756; p=0.00) at the mid-shelf zone (16.3±31%) compared to shelf-edge zone (1±1.4%). No infected colonies were found in the inner reefs. There was a significant and positive correlation between densities of M. faveolata and CYBD prevalence (Spearman’s r=0.7; p=0.00). However, for M. franksi, a significantly negative correlation (Spearman’s r=-0.5; p=0.04) was found. Results indicate that M. faveolata seems to be more susceptible to CYBD compared to M. franksi and that deep (>15m) habitats may serve as a refuge from CYBD for both populations. The drop in the proportion of infected colonies in both, M. faveolata and M. franksi populations could imply either that the disease virulence has dropped, or that there are no more susceptible hosts and therefore, no new infections, or a combination of these. Some of the infected colonies lost more than 90% of their live tissues. Future work should include the study of potential variability in putative pathogens, environmental factors affecting the onset and etiology of this disease and the overall impact on reef communities off La Parguera. The second study included the study of incidence and spatial distribution patterns of CYBD in M. faveolata in reefs off La Parguera. The incidence and spatial distribution patterns of CYBD were assessed by counting, tagging, mapping and following through a year all diseased and infected colonies in three 100 m² quadrants in two inner, two mid-shelf and two shelf-edge reefs off La Parguera, Puerto Rico. Healthy colonies were checked and photographed every two months from January to December of 2009 to monitor any pattern of disease spread in the population and new diseased colonies. HOBO temperature loggers were deployed to record temperature variability. Temperature increased from 26 in winter to 29 oC in summer of 2009, which is considered a normal range. Incidence of CYBD was low for all reefs in both seasons, but increased significantly (Sign Test; Z=2.40; p=0.01) from winter to summer with an average of 1.33 newly infected colonies/month in the winter and 2.50 newly infected colonies/month in the summer. Mid-shelf reefs had the highest host abundance and showed significantly higher CYBD incidence (an average of 0.58 infected colonies/month) compared to innerand shelf-edge zones (KW=9.74; df=2; p≤0.05). The increased incidence levels in the summer indicate that warmer months seem to favor development of CYBD on M. faveolata. Analysis of spatial distribution patterns showed a significant aggregated pattern of CYBD infected colonies and for the whole population (i.e. healthy + diseased) in all reefs at the spatial scales sampled. Aggregated colonies would facilitate spread of infectious agents within populations, but, CYBD has not been showed to be infectious. Similar stressful conditions, then, might trigger the disease in susceptible, aggregated colonies harboring the potential pathogens.

La enfermedad coralina banda amarilla en la región del Caribe (CYBD, por sus siglas en inglés) es una de las más dañinas que afectan a los corales del complejo de especies Montastraea. Un grupo de bacterias del género Vibrio causa esta enfermedad. La enfermedad banda amarilla forma en el coral un anillo de aproximadamente 1-15cm, de aspecto pálido o amarillento, que va desde el centro de la colonia hasta sus bordes matando el tejido coralino. Este trabajo de tesis incluye dos estudios de la CYBD en Montastraea faveolata y Montastraea franksi en arrecifes de La Parguera, Lajas, Puerto Rico durante el período de 2008 a 2009. El primer capítulo incluye el estudio de la variabilidad espacial y temporal en la prevalencia (porciento de colonias enfermas en una población) de CYBD en los constructores arrecifales, M. faveolata y M. franksi. Se contabilizó las colonias enfermas y sanas a lo largo de cada uno de cuatro transeptos de banda (10x2m = 20 m ²), en cada uno de los tres intervalos de profundidad (3-8, llano; 8-15, intermedio y > 15 m, profundo) en dos arrecifes de la zona interior (Pelotas y Enrique), dos arrecifes de la zona intermedia (Media Luna y Turrumote) y dos arrecifes de la zona del borde (Weinberg y Boya) de la plataforma insular de La Parguera. Se muestreó cada año en dos temporadas diferentes para observar diferencias, invierno-primavera y verano-otoño. La temperatura varió de 26 a 29 oC de una temporada a otra. Hubo una disminución de la prevalencia de CYBD, aunque no significativa, en los meses de invierno-primavera (enero-abril) de 2008 a los meses de verano-otoño (junio-octubre) de 2009. Este valor contrasta con los últimos informes que describen a CYBD en la plataforma insular de La Parguera y el Caribe. Las mayores densidades poblacionales de M. faveolata se observaron a profundidades intermedias (8-15 m). El promedio de prevalencia de CYBD disminuyó del año 2008 al 2009 (26.9 ± 24.9% a 24.1 ± 23.4%, respectivamente) con prevalencias en arrecifes individuales que oscilaron entre 0-33%. La prevalencia de CYBD en M. franksi disminuyó del año 2008 al 2009 (5.4±10.7% a 5.0± 12%, respectivamente) en profundidades altas (>15 m), donde encontramos las mayores densidades de estas colonias. Las poblaciones de M. faveolata en los arrecifes de la zona intermedia mostraron significativamente mayor prevalencia (28±27%) que arrecifes en la zona interior (9.9±20.6%) y arrecifes en el borde (5.3±5.6%) de la plataforma insular de La Parguera a lo largo del estudio. La prevalencia de CYBD en M. franksi fue mayor en la zona intermedia (16.3±31%) en comparación con la zona del borde (1±1.4%) de la plataforma insular. No se encontraron M. franksi con señales de CYBD en arrecifes de la zona interior. Hubo una correlación positiva y significativa entre densidades poblacionales de M. faveolata y la prevalencia CYBD (Spearman’s r = 0.7; p < 0.05). Sin embargo, para M. franksi, la correlación entre densidades poblacionales y prevalencia fue significativamente negativa (Spearman’s r =-0.5; p < 0.05). Los resultados indican que las colonias de M. faveolata parecen ser más susceptibles a CYBD en comparación con M. franksi y que altas profundidades (> 15m) pueden servir como refugio de CYBD para ambas poblaciones. La disminución de la proporción de colonias infectadas por CYBD en ambas poblaciones podría implicar que la enfermedad ha disminuido, que no hay huéspedes susceptibles, o una combinación de éstas y por lo tanto, no hay nuevas infecciones. El segundo capítulo incluye el estudio de la incidencia (número de nuevas colonias infectadas por mes) y patrones de distribución espacial de CYBD en M. faveolata, en arrecifes de La Parguera. Se evaluó la incidencia y patrones de distribución espacial de CYBD, contando y elaborando mapas de colonias y monitoreando dichos mapas a través del año 2009. Las nuevas colonias infectadas en 3 cuadrantes de 100 m² en cada uno de los dos arrecifes de la zona interior, dos en la zona intermedia y dos arrecifes en el borde de la plataforma insular en La Parguera, fueron fotografiadas cada mes desde enero a diciembre de 2009 para revisar cualquier patrón de enfermedad en la población. La incidencia aumentó significativamente del invierno al verano con un promedio de 1.33 nuevas colonias infectadas/mes en invierno y 2.50 nuevas colonias infectadas colonias/mes en el verano. Los arrecifes de la zona intermedia tuvieron la mayor abundancia de huéspedes y mostraron significativamente mayor incidencia de CYBD (un promedio de 0.58 nuevas colonias infectadas/mes) en comparación con los arrecifes de las zonas interior y del borde de la plataforma insular. Los niveles de mayor incidencia en el verano indican que los meses más cálidos parecen favorecer el desarrollo de CYBD en M. faveolata. Los análisis de los patrones de distribución espacial mostraron un patrón agregado de colonias infectadas con CYBD al igual que toda la población (colonias saludables + enfermas) en todos los arrecifes en las escalas espaciales muestreadas. Las colonias agregadas facilitarían la propagación de agentes infecciosos en las poblaciones, pero CYBD no ha demostrado ser infecciosa en estudios anteriores. Condiciones de alto stress podrían desencadenar la enfermedad en colonias agregadas, susceptibles de albergar patógenos potenciales.