The ecological importance of marine sponges inhabiting Puerto Rican shallow & mesophotic coral reef ecosystems

Abstract

This research consists primarily of four studies that investigate the ecological and functional roles that marine sponges play in supporting biodiversity and maintaining reef resilience across shallow (<30 m depth) and mesophotic (>30 m depth) coral reef ecosystems (MCEs). Findings from the Guánica Biosphere Reserve shelf edge show distinct benthic assemblages of sponge species. Shallow surveys yielded a higher species richness than mesophotic, with 60 and 54 species respectively, and an overall total of 71 species identified from both depths, with 45 species overlapping (63.0%). The study of infaunal communities within the sciophilous calcareous sponge Clathrina lutea revealed a rich diversity of associated fauna, emphasizing the ecological significance of these small sponges as habitat and/or as a refuge for undescribed macrofauna. At least four disease-like conditions affecting the giant barrel sponge, Xestospongia muta, within shallow and mesophotic coral reefs in Puerto Rico were observed and described. These conditions, including the description of an emerging disease, Xestospongia-Tissue Hardening Condition (X-THC), threaten the overall health of the Xestospongia species complex, the sponge community, and their associated fauna. Evidence supporting the hypothesis that X. muta functions as a micro-oasis for biodiversity confirms its critical ecological role as an ecosystem foundational species. By introducing the framework OA2SIS: Oscillators, Attractors, and Amplifiers of Symbiotic Interactions between Species, highlights X. muta’s evolutionary and ecological significance in coral reef ecosystems, as potential facilitators of symbiotic interactions. Combined, these results solidify the ecological and evolutionary importance of marine sponges within coral reefs, their protection and conservation should be a high priority for coral reef and coastal managers.

Esta investigación consiste principalmente de cuatro estudios que investigan los roles ecológicos y funcionales que ejercen las esponjas marinas en promover la biodiversidad y el mantenimiento de la resiliencia de arrecifes coralinos someros (<30 m) y mesofóticos (>30 m) (MCEs). Los hallazgos del borde de la plataforma de la Reserva de la Biosfera de Guánica muestran ensamblajes bentónicos distintos de especies de esponjas. Las encuestas someras demuestran una mayor riqueza de especies que las mesofóticas, con 60 y 54 especies respectivamente, y un total de 71 especies identificadas en ambas profundidades, con 45 especies coincidentes (63.0%). El estudio de las comunidades infaunales dentro de la esponja calcárea Clathrina lutea reveló una rica diversidad de fauna asociada, enfatizando la importancia ecológica de estas pequeñas esponjas como hábitat y refugio para macrofauna no previamente descrita. Al menos cuatro enfermedades que afectan a la esponja de barril gigante, Xestospongia muta, en los arrecifes coralinos someros y mesofóticos de Puerto Rico fueron reportadas aquí. Estas condiciones, que incluye la descripción de una enfermedad emergente, la Condición de Endurecimiento del Tejido de Xestospongia (X-TCH), amenazan la salud general de estos ecosistemas y su fauna asociada. Se reporta evidencia significative que respalda la hipótesis de que X. muta funciona como un micro-oasis para la biodiversidad, la cual confirma su papel ecológico crítico como ingeniero de ecosistemas. Al introducir el marco OA2SIS: Osciladores, Atractores y Amplificadores de Interacciones Simbióticas entre Especies, se destaca la importancia evolutiva y ecológica de X. muta en los ecosistemas de arrecifes coralinos, como promotores de interacciones simbióticas. En conjunto, estos resultados solidifican la importancia ecológica de las esponjas marinas dentro de los arrecifes coralinos. Proteger y conservar estas entidades debería ser una alta prioridad para los gestores de conservación.