Development of the holocene Cañada Honda Fossil Reef Dominican Republic: Short and long-term responses to high sedimentation

Abstract

Holocene Cañada Honda (CH) fossil reef, located in southwestern Dominican Republic, provides a unique opportunity to examine a well-preserved fossil coral reef that thrived in a high-sedimentation environment between 9,000 to 5,000 years ago. Assessments of coral species abundance, morphology, age, and distribution, as well as characterization of reef sediment, were made to determine the paleoenvironment of reef accretion. Also, measurements of coral growth rates from the corals Montastraea faveolata and Siderastrea siderea were conducted and comparisons made with growth rate data of these same species from modern coral reefs throughout the Caribbean. Evidence for high sedimentation comes from the relatively high abundance of sedimenttolerant coral species, the tendency of these to form almost monospecific stands, and the propensity of individual colonies to grow as encrusting, dome-shaped, platy-like forms resulting in the development of ragged-margins or the so-called “stack of pancakes” morphology. Sediment incorporated into coral skeletons supports the idea of siltation stress during the accretion of the reef. Calibrated radiocarbon ages of fossil corals range from 9,256±137 to 6,737±94.5 BP. Correlation of radiocarbon ages with well-established Holocene sea-level curves indicates that most corals on this reef developed at depths between 10m to 12m. Measured growth rates in Siderastrea siderea (0.2-0.4 cm/yr) and Montastraea faveolata (0.09-0.44 cm/yr) are relatively low compared with growth rates from modern reef sites, indicating reduced light intensity caused by turbidity and coral growth at depths near 12 m. Reef sediment is characterized by more than 85% carbonate material. A significant portion of the carbonate is allochtonous and was derived from nearby Neogene limestones. The reef was able to survive under high-sedimentation conditions because the high carbonate content of incoming terrigenous sediment would have allowed better light penetration and probable sporadic storms that would have provided intervening low-sedimentation periods during which reef corals could respond and grow back, keeping-up with sedimentation. This study illustrates, once again, the presence of highly resilient coral communities under multiples conditions of natural disturbance.

El arrecife de coral fósil del Holoceno en la localidad de Cañada Honda (CH), en el suroeste de la República Dominicana, ofrece una oportunidad única de examinar un arrecife de coral bien preservado que prosperó en un ambiente de alta sedimentación entre 9,000 a 5,000 años atrás. Se realizó una evaluación de la abundancia de especies de corales, su morfología, edad, distribución así como caracterización del sedimento para de esta forma determinar el paleoambiente de acreción del arrecife. También se midieron las tasas de crecimiento en corales de las especies Montastraea faveolata y Siderastrea siderea las cuales fueron posteriormente comparadas con las tasas de crecimiento de estas mismas especies pero en ambientes modernos de todo el Caribe. La evidencia de alta sedimentación se indica por la alta abundancia de especies tolerantes a la sedimentación, la tendencia de éstas a formar agrupaciones casi monoespecíficas y su crecimiento en forma de domo o plato incrustrado que con el tiempo asemeja una “pila de panqueques”. Se encontró sedimento incorporado dentro del esqueleto de varios corales lo cual demuestra niveles elevados de estrés en el desarrollo del arrecife de CH. Datación calibrada de corales fósiles con radiocarbono indica edades entre 9,256±137 a 6,737±94.5 BP. Correlación de las edades de radiocarbono con curvas de nivel del mar indica que la mayoría de los corales en CH crecieron en profundidades entre 10m y 12m. Las tasas de crecimiento en Siderastrea siderea (0.2-0.4 cm/año) y Montastraea faveolata (0.09-0.44 cm/año) son relativamente bajas comparadas con las tasas de crecimiento en arrecifes modernos y sugieren que los mismos crecieron en aguas turbias y a profundidades cerca de los 12m donde la intensidad de luz es menor. El sedimento del arrecife se caracteriza por contener más de 85% CaCO3, la mayoría de origen terrígeno proveniente de las calizas del Neógeno adyacentes a la Cuenca de Enriquillo. El arrecife de CH pudo sobrevivir bajo condiciones de alta sedimentación debido al alto contenido de CaCO3 del sedimento terrígeno que permitió una mejor penetración de luz y al hecho de que los eventos de precipitación pudieron haber sido esporádicos permitiendo así el crecimiento y proliferación de los corales durante los periodos de baja sedimentación. De esta manera el arrecife pudo continuar a pesar de la alta sedimentación y el rápido crecimiento del nivel del mar. Una vez más se demuestra la existencia de sistemas de arrecifes bajo múltiples condiciones naturales de disturbio y con comunidades altamente duraderas.