Changes in shoreline and the relation between diversity of shell-mollusks and sand texture on beaches of the west coast of Puerto Rico

Abstract

The effects of shoreline changes on coastal habitats, such as loss of faunal biodiversity, remain as central topics of marine ecological research. Thus, we determined shoreline changes (erosion or deposition) at selected beaches based on aerial photographs and using ENVI Remote sensing program. It is known that the distribution of marine invertebrates in the beaches is partly directed by the composition of the substrates; however, relationships between sand texture and mollusk diversity had not been assessed yet in the beaches of Puerto Rico. Therefore, we set transects on two occasions in four beaches on the western coast of Puerto Rico: Balneario Tres Hermanos (Añasco), Córcega (Rincón), El Combate (Cabo Rojo) and El Maní (Mayagüez), to determine patterns of abundance and species richness of shell-mollusks. Our hypothesis was that the patterns of abundance and species richness for gastropods and bivalves (death or alive species; since based on collected shells) varied significantly among the selected beaches, and mollusk diversity was somehow related to sand textural attributes, such as sorting and particle grain size. A total of 133 taxa were collected and identified, at least to family-level. These organisms comprised 56 and 83 species of bivalves and 30 families and 50 species of gastropods. Every locality showed a distinctive mollusk fauna. The bivalve Donax denticulatus was found at all selected beaches and in both samplings. Gastropod Echinolittorina ziczac found only at Córcega, Rincón, and El Maní, Mayagüez, where it exhibited aggregated spatial dispersion. ANOVA and Tukey tests indicated that significant differences in mollusk diversity (richness and abundance) between beaches were related to the following factors: the number of transects, the study site (beach per se), zones (sand versus aquatic), and samplings (I, II). Changes in the Shannon Wiener Index values suggested changes in diversity at these beaches over a short period of time (between both samplings). According to Jaccard Index values, the species compositions in the samples from differente beaches had low similarities among them. A granulometric analysis showed that the sands of the selected beaches ranged from fine to coarse, with coarse sands dominating during both samplings. In general, PCA analyses showed that increased sorting of the sand was not associated to diversity of mollusks. This study will serve as a baseline for future studies on the monitoring and conservation of biodiversity of shell-mollusks found at the Caribbean sandy beaches.

Los efectos de los cambios costeros en los hábitats marinos, como la pérdida de la biodiversidad de la fauna, siguen siendo temas centrales de la investigación ecológica marina. Por lo tanto, determinamos los cambios en la línea costera (erosión o deposición) en playas seleccionadas en base a fotografías aéreas y utilizando el programa de detección remota ENVI. Es conocido que la distribución de los invertebrados marinos en las playas está dirigida en parte por la composición de los sustratos; sin embargo, las relaciones entre la composición de arena y la diversidad de moluscos aún no se habían evaluado en las playas de Puerto Rico. Por lo tanto, establecimos transectos en dos ocasiones en cuatro playas seleccionadas en la costa occidental de Puerto Rico: Balneario Tres Hermanos (Añasco), Córcega (Rincón), El Combate (Cabo Rojo) y El Maní (Mayagüez), para determinar patrones de abundancia y riqueza de especies de moluscos con concha. Nuestra hipótesis fue que los patrones de abundancia y riqueza de especies de gasterópodos y bivalvos (especies basadas en las conchas recolectadas) variaron significativamente entre las playas seleccionadas, y que la diversidad de moluscos está de alguna manera correlacionada con los atributos de la textura de la arena, tales como sorteo y tamaño de grano. Se recolectó e identificó un total de 133 taxones, al menos a nivel de familia. Estos organismos comprendían 56 y 83 especies de bivalvos y 30 familias y 50 especies de gasterópodos. Cada localidad mostró una fauna distintiva de moluscos. El bivalvo Donax denticulatus se encontró en todas las playas seleccionadas y en ambos muestreos. Por otro lado, el gasterópodo Echinolittorina ziczac fue encontrado únicamente en Córcega, Rincón, y El Maní, Mayagüez, donde mostró una dispersión espacial tipo agregada. Las pruebas ANOVA y Tukey indicaron diferencias significativas en la diversidad de moluscos (riqueza y abundancia) entre las playas, que se relacionaron con los siguientes factores: el número de transectos, el sitio de estudio (playa per se), zonas (arena versus acuática) y muestreos (I, II). Los cambios en los valores del Índice Shannon Wiener sugirieron cambios en la diversidad en estas playas en un corto período de tiempo (entre ambos muestreos). Según el índice de Jaccard, la mayoría de las muestras tenían una similitud baja entre ellas, en los referentes a composición de especies. Un análisis granulométrico mostró que las arenas de las playas seleccionadas variaban de arenas finas a gruesas, con dominio de arenas gruesas en ambos muestreos. En general, los análisis de Componentes Principales mostraron que el sorteo de la arena no tiene relación con la diversidad de los moluscos. Este estudio servirá como una línea de base para futuros estudios sobre el monitoreo y la conservación de la biodiversidad de los moluscos encontrados en las playas de arena del Caribe.