Temporal and spatial distribution of early larval stages and post-larval recruitment of the long-spined sea urchin Diadema antillarum in La Parguera, Puerto Rico

Abstract

This study describes temporal variations of early larval stages of the long-spined sea urchin, Diadema antillarum in neritic waters of La Parguera, Puerto Rico. Early larval stages were sampled by oblique plankton tows between the new and full moons at monthly intervals from April 2005 to July 2006, and September 2006. Early pluteus stages (< 5 days old) were found in 13 out of the 16 months of sampling, indicating that Diadema spawns throughout the year. Higher reproductive activity occurred during April and July 2005. Larval abundances were variable between years and successive months possibly reflecting the inconsistency of sampling aggregated or patchy distributions of larvae. Drogues released during the April spawning season from an area of high aggregations of mature adults indicated that a neritic, topographically steered flow fringing the inner shelf forereef platforms confined the early larval stages of Diadema within the insular shelf of La Parguera. Spatial and temporal trends of Diadema post-larval recruitment were examined during two recruitment studies at three reefs at La Parguera, Puerto Rico from September 2005 to September 2006, and at six reefs from February to April 2008 and from July to September 2008. Settling plates built out of astroturf were used to measure recruitment at monthly intervals. Plates were placed at various depths on individual mooring lines. During the first study a total of 277 recruits of Diadema were collected. Post-larvae were mostly collected from the shelf-edge reef, with the exception of two recruits collected at the midshelf reef during October 2005. There was a significant difference in recruitment among months at the shelf-edge site (ANOVA, F12, 38= 9.94, p<0.0001) with the highest value (1,067 ind/m2) occurring in July 2006. The spatial and temporal trend of the 2008 study was similar to the 2005-2006 recruitment study. From a total of 221 Diadema recruits, 218 were collected from the shelf-edge reefs (Old Buoy and El Hoyo) during 2008. The remaining three recruits were collected at Media Luna. Peak recruitment of Diadema (265 ind/m2), was observed during late summer at Old Buoy. Overall, the maximum recruitment rates observed at the La Parguera shelf-edge are higher than those measured in Curacao, Florida Keys and Canary Islands. Since surveys in the La Parguera region have demonstrated higher densities of Diadema at inshore reefs than at the shelfedge, the higher recruitment observed at the shelf-edge reefs suggest that recruitment is not a major determinant of the spatial distribution of the adult population in La Parguera. The relatively high recruitment rates of Diadema at the shelf-edge, is evident that upstream sources of larvae are available. Assuming that recruitment on the plates is representative of recruitment on the reefs themselves, the inverse relationship between recruitment and adult densities raises an important issue about the population dynamics (mortality) of this species. Post-settlement processes, such as predation pressure by microinvertebrates may have an influence on the distribution of Diadema settlers.

Este estudio describe los patrones de abundancia espacial y temporal de las etapas larvales tempranas del erizo de espinas largas Diadema antillarum en aguas costeras de La Parguera, Puerto Rico. Las larvas se obtuvieron mediante una serie de arrastres oblícuos entre la luna nueva y luna llena, desde abril, 2005 a julio, 2006 y en septiembre, 2006. Se encontraron las etapas pluteus de las larvas (< 5 días) en 13 de los 16 meses del muestreo, indicando que Diadema desova todo al año. La abundancia larval varió entre años y meses sucesivos posiblemente demostrando una distribución irregular. La abundancia promedio fue significativamente más alta durante abril y julio 2005, en comparación con los otros meses lo que puede sugerir una actividad reproductiva alta durante este periodo. Los flotadores lanzados en la temporada de mayor desove en una área de alta agregación de adultos fueron indicativos de un flujo costero, topográficamente dirigido incidiendo en las plataformas interiores del arrecife frontal, lo que mantiene las larvas juveniles dentro del litoral insular de La Parguera, Puerto Rico. La distribución espacial y temporal del reclutamiento post-larval de Diadema fue examinada en tres arrecifes desde septiembre, 2005 a septiembre 2006, y en seis arrecifes desde febrero a abril, 2008 y desde julio a septiembre, 2008 en La Parguera, Puerto Rico. Se construyeron placas de asentamiento de grama artficial para medir el asentamiento mensual de las larvas. Las placas se colocaron a diferentes profundidades en sogas de anclaje independientes. En el primer estudio se colectaron un total de 277 reclutas de Diadema. La mayoría de los reclutas se colectaron en el beríl, con la excepción de dos individuos que se encontraron dentro del beríl durante octubre, 2005. Se observó una alta abundancia de reclutas durante julio 2006 (1,067 ind/m2). El patrón espacial y temporal observado en el estudio de 2008 fue similar al patrón del primer estudio de reclutamiento. Durante el 2008, de un total de 221 reclutas, 218 se colectaron en los arrecifes que se encuentran en beríl (Old Buoy y El Hoyo). Tres reclutas se colectaron a Media Luna. Se observó un pico de reclutamiento de Diadema (265 ind/m2) tarde en el verano en el arrecife Old Buoy. La taza de reclutamiento máxima durante estos dos estudios fue más alta que la taza de reclutamiento antes del evento de muertes en masa de Diadema y también mayor que los reportados en los Cayos de la Florida e Islas Canarias. Debido a que inventarios en La Parguera han resultado con alta densidad de adultos de Diadema en los arrecifes cerca de la costa, la alta taza de reclutamiento en arrecifes de mar afuera sugiere que esto no es un factor determinante en la distribución espacial adulta del erizo. La alta taza de reclutamiento en el beríl, es indicativo que fuentes de larvas estan presentes corriente arriba. Los procesos de post-reclutamiento, como depredación, pudieran afectar la distribución poblacional de Diadema mas que el reclutamiento porque las fuentes de reclutamiento en este estudio se encontraron en áreas donde los individuos adultos eran muy escasos.