Population ecology of the demosponge Amphimedon compressa

Abstract

The population ecology of Amphimedon compressa was investigated at La Parguera, Southwest coast of Puerto Rico. A preliminary survey on the distribution, abundance and population size-structure of this sponge was initially done on three inner shelf and two mid-shelf coral reefs at various depths (3m, 5m, 8m, and 12m). In addition, the population dynamics of A. compressa was studied for one year at Las Pelotas (LP), an inner shelf reef experiencing low water motion, and at Media Luna (ML), a mid-shelf reef exposed to high water movement. Results showed that abundance of A. compressa varied significantly among sites and depth zones. Colonies were absent in the shallower zone (3m) in 4 of the 5 reefs, however, there was not a clear pattern in the abundance with relation to sites or depths. Size-frequency distributions in shallow depths (5m-8m) were generally dominated by colonies less than 20cm tall, meanwhile the size-structure in the deepest zone (12m) was characterized by a combination of small (<20cm) and large (>20cm) colonies. Median colony heights increased with depth, in 4 of the 5 reefs. When comparing median colony size among reefs within depths, larger colonies were found in inner shelf sites. There was little variation in the abundances during the studied period at both sites. However, higher numbers of colonies were found in February and April as a result of higher number of sexual and asexual recruits. Sexual and asexual recruits contributed similarly to the total recruitment of new colonies. Overall, survivorships did not differ statistically between sites (X21=1.759, p=0.185). However, survivorship at ML was size dependent with the lowest survivorships (<40%) for large colonies (>20cm) and the highest (85.7%) for small colonies (<10cm). In contrast, survivorships did not differ at LP averaging about 67% among size classes. The high mortality of large sponges at ML may be due to fragmentation and/or detachment from drag forces caused by high water motion. Growth rates were significantly higher at LP where growth rates increase with increasing size. This size-dependent growth pattern was not observed at ML. A stage-based population matrix model predicted an increase in abundances in both populations, with the population at ML increasing more rapidly. Projected abundances at LP showed a decline unless both sexual and asexual recruits are included in the model. Conversely, abundances at ML decline only when sexual recruits are not considered. No evidence of biological interactions (predation, grazing, inter/intra specific competition, disease) affecting the growth, survivorship and recruitment, were observed in this study indicating that physical factors may play a more important role in structuring the populations of A. compressa.

La ecología poblacional de Amphimedon compressa fue investigada en La Parguera, costa sur-oeste de Puerto Rico. Estudios preliminares sobre su distribución, abundancia y estructura poblacional de tamaño, se llevaron a cabo a varias profundidades (3m, 5m, 8m, 12m) en varios arrecifes de coral localizados en la parte interior e intermedia de la plataforma insular. Ademas, la dinámica poblacional de A. compressa se estudió por un año en Las Pelotas (LP), un arrecife interno protegido del oleaje y en Media Luna (ML), un arrecife intermedio completamente expuesto al embate de las olas. Los resultados demostraron que la abundancia de A. compressa varió significativamente entre sitios y zonas de profundidad. Sin embargo, no se observó un patrón definido en la abundancia. En todos los arrecifes la zona más llana (3m) se caracterizó por la ausencia o poca abundancia de colonias. La distribución de frecuencia de tamaños fue dominada por colonias pequeñas (≤20 cm) en las zonas llanas (5m-8m) mientras que las zona más profunda (12m) se caracterizó por la presencia tanto de colonias pequeñas (≤20 cm) como de colonias grandes (>20 cm). La mediana del tamaño de las colonias aumentó con profundidad en 4 de 5 arrecifes. Por otro lado, las colonias que habitaban en arrecifes internos mostraron una mediana de tamaño mayor que aquellas colonias que se encontraban en arrecifes intermedios. La abundancia no varió considerablemente a través del año. Aún así se encontraron picos en el mes de Febrero y Abril como resultado de un mayor número de reclutas durante estos meses. El reclutamiento se dío vía reproducción sexual y asexual, ambos modos contribuyendo similarmente al número total de nuevas colonias. En general, la supervivencia no varió significativamente entre arrecifes (X21=1.759, p=0.185). Pero en ML, ésta fue dependiente del tamaño donde las colonias grandes (<20cm) mostraron una menor tasa de supervivencia, <40%, mientras que para las colonias pequeñas la misma fue de un 85.7%; mientras en LP la supervivencia fue similar entre las diferentes clases de tamaños variando entre 63-70%. Una posible explicación a la alta mortalidad de las colonias grandes en ML es la fragmentación y/o desprendimiento basal causado por las fuerzas de arrastre relacionadas al fuerte movimiento del agua. La tasa de crecimiento, por otro lado, fue significativamente más alta en LP que en ML. En LP se observó un patrón de crecimiento específico del tamaño donde las tasas de crecimiento aumentaron con el tamaño inicial, no obstante en ML dicha relación no se observó. Un modelo poblacional basado en el tamaño mostró un incremento en la abundancia total de las colonias a través del tiempo en ambos sitios, siendo esta más rápida en ML. Sin embargo, en LP la población declinaría si uno de los modos de reproducción es excluido del modelo, mientras que en ML esto ocurriría solo si los reclutas sexuales no son considerados. Durante este estudio no hubo evidencia de que factores biológicos (e.j. depredación, competencia, enfermedades) afectaran el crecimiento, la supervivencia o el reclutamiento de A. Compressa, lo que indica que los facotres físicos deben jugar un rol más importante al estructurar las poblaciones de esta especie.