Patterns of spatial and temporal variation of fish assemblages associated with coral reefs of Puerto Rico: The story of 20 years of continuous monitoring

Abstract

Various global syntheses have widely documented the decline of local and global fish species richness and biomass in tropical marine ecosystems due to detrimental fishing practices, pollution, coastal development, uncontrolled tourism, changes in the Earth’s climate, and many other factors. Finding the most effective management techniques requires an understanding of the underlying processes responsible for spatial and temporal variation at different scales. This study used already published data by the Puerto Rico Coral Reef Monitoring Program (PRCRMP) to evaluate patterns of temporal and spatial variation of the structure and composition of fish assemblages (in terms of abundance and biomass) associated with different coral reefs around Puerto Rico. Abundance data were estimated for the entire assemblage, where biomass data were estimated only for commercially important species. This study used data from 28 sites located in various regions around the island and from both protected and not protected zones that were sampled throughout the last 20 years (1999-2019). Available data were analyzed using multifactorial and multivariate linear models to decompose components of spatial and temporal variation. Results showed a high degree of variation among sites and some variation among years for analyses performed on the abundance matrix. In contrast, some spatial variation with high degrees of temporal variation were consistently observed in analyses that used the biomass matrix. Overall, each site presented unique characteristics in terms of temporal and spatial variation, lending itself to the notion that each site should be considered separately when implementing management plans. Consequently, it is proposed that management approaches that target such individuality among sites like EcosystemBased Management or Resilience Based Management, should be considered in Puerto Rico. This study serves as an insight into the current trends of spatio-temporal variations of fish assemblages associated with coral reefs in Puerto Rico. It can be used as a tool for managers, stakeholders, and scientists when it comes to the decision-making and planning processes involving marine environments.

Varios estudios han documentado la disminución en la riqueza y biomasa de las especies de peces a nivel global y local en ecosistemas marinos tropicales debido amalas prácticas de pesca, contaminación, desarrollo costero, turismo no regulado, cambio climático y muchos otros factores adicionales. Para encontrar las técnicas de manejo más efectivas hace falta un entendimiento de los procesos responsables de la variación espacial y temporal a diferentes escalas. Este estudio uso datos publicados por el Programa de Monitoreo de Arrecifes de Corales de Puerto Rico (PRCRMP) para evaluar los patrones de variación temporal y espacial de la estructura y composición de ensamblajes de peces (en términos de abundancia y biomasa) asociados a diferentes arrecifes de corales alrededor de Puerto Rico. Datos de abundancia fueron estimados para todo el ensamblaje, mientras que datos de biomasa fueron estimados solamente para especies de peces catalogadas como comercialmente importantes. Se utilizaron datos de 28 sitios localizados en varias regiones alrededor de la isla en zonas protegidas como no protegidas que fueron monitoreadas por los últimos 20 años (1999-2019). Los datos disponibles fueron analizados utilizando modelos lineales multivariados y multifactoriales para descomponer los componentes de variación espacial y temporal. Los resultados demostraron un alto grado de variación entre sitios y un grado menor de variación entre años cuando se utilizó la matriz de abundancia. En contraste, los resultados de la matriz de biomasa demostraron un menor grado de variación entre sitios, pero un mayor grado de variación temporal. En general, cada sitio demostró características únicas en términos de variación espaciotemporal, presentando la noción de que cada sitio debe ser considerado de forma separada en el momento de implementar y crear planes de manejo. Consecuentemente se proponen acciones de manejo que tengan en consideración dicha individualidad entre sitios como el Manejo en Base al Ecosistema (EBM) o el Manejo en Base a la Resiliencia (RBM) para Puerto Rico. Este estudio sirve como un vistazo a los patrones presentes de variación espacial y temporal de los ensamblajes de peces en Puerto Rico y puede ser utilizado como una herramienta para manejadores, actores y científicos en el momento de implementar y planificar diferentes estrategias y decisiones que involucren los ecosistemas marinos de Puerto Rico.