Innovative Techniques could be key for Sea Urchin Recovery
Nederlands below.
Researchers from Van Hall Larenstein, Wageningen University and Wageningen Marine Research have developed a new approach to assist Diadema sea urchins’ natural recovery. In collaboration with the Saba Conservation Foundation, researchers provided additional substrate for settlement on the reef, increasing sea urchin recruitment and thereby demonstrating the importance of suitable settlement substrate for recovery processes.
Diadema antillarum
Photo credit: Alwin Hylkema
Deterioration of Caribbean coral reefs begun in the 1970s when diseases devastated the most important reef building corals in the region. These issues were then accelerated, when the most abundant herbivore, the long-spined sea urchins (Diadema antillarum), suffered massive die offs in the 1980s. Within days after the Diadema die-off, macroalgae started to dominate Caribbean coral reefs. This shift from coral dominated to macroalgae dominated reefs have had devastating effects on the biodiversity and overall reef health.
Assisted Natural Recovery
Natural recovery of the long-spined sea urchin has been slow. A new method for sea urchin restoration, coined Assisted Natural Recovery (ANR), employs similar techniques as those used in terrestrial reforestation. The concept is centered around the idea that by removing barriers to natural recovery, succession can be accelerated. Earlier studies suggested that recovery of Diadema sea urchins might be limited by a lack of suitable settlement substrate for their larvae. With the reefs overgrown with algae, clean substrate with a fresh biofilm, which is thought to be the main cue for settlement, is lacking.
Photo credit: Alwin Hylkema
Bio Ball Streamers
With ANR the researchers provided new settlement substrate in the form of streamers attached to the reef. In total, nine streamers, made up of 30 bio ball tied on fishing line, were attached to the reef. Bio balls are normally used in aquarium filters and have a large surface area. A previous study, conducted in the same project, showed that this material is very effective to monitor sea urchin settlement. These streamers provided areas for sea urchin larvae to settle, protecting them until they grew large enough to migrate to the reef. In April 2021, six patch reefs were selected off the coast of Saba, of which 3 were provided with bio ball streamers and 3 were left untouched and served as control.
At the end of the study, it was demonstrated that reefs with bio ball streamers had significantly higher Diadema urchin recruit densities than those without, highlighting the importance of settlement substrate in natural recovery. Unfortunately, the improved recruitment rate did not equate to a recovered population. The recruits rarely grew larger than 20mm, suggesting that predation on recruits is also limiting natural recovery. Once a recruit becomes larger than 5mm they outgrow the bio ball and need to move to the reef, where they are vulnerable to predation.
Implications
Photo credit: Alwin Hylkema
With the latest news of massive Diadema die offs, park authority managers are desperately looking for ways to protect the future of sea urchin populations in the region. The new approach of ANR might be one of the ways to assist Diadema sea urchin recovery in the future. Researchers from the RAAK PRO Diadema project are now working on optimization of the method. However, future recovery of this sea urchin species will mostly be dependent on the scale and lethality of a new die-off that is currently happening in the Caribbean. Already accounts of these die-offs have been recorded on Saba, St. Eustatius, St. Maarten and Curacao. Threatened reefs are struggling to combat the spread of macroalgae, and the continued loss of a herbivores would only exacerbate these issues.
You can help authorities track sea urchin health in the Caribbean by adding your observations of healthy, sick or dead urchins by visiting the AGRRA website (https://www.agrra.org/sea-urchin-die-off/). To read more about the latest in sea urchin recovery methods, you can find the full article on the DCBD using the link below or follow along with the RAAK PRO Diadema project online.
Figure 2: (A) Patch reef (no. 4) with streamers on which the transect tape is removed after monitoring. (B) Streamer with buoy and (c) close-up of the bio balls
More info in the Dutch Caribbean Biodiversity Database
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Nederlands
Innovatieve Technieken kunnen de sleutel zijn voor het herstel van de Diadema zee-egels
Onderzoekers van de Van Hall Larenstein Hoge School, Universiteit van Wageningen en het Wageningen Marien Onderzoek hebben een nieuwe ingang ontwikkeld tot de hulpverlening naar het natuurlijk herstel van de Diadema zee-egels. In samenwerking met de Saba Conservation Foundation, hebben de onderzoekers een nieuw aanvullend substraat gevonden voor vestiging op het koraal, waarbij de rekrutering van zee-egels toegenomen is en daarmee het belang van geschikt vestigingsondergrond voor de herstelprocessen hebben aangetoond.
De verslechtering van de Caribische koraalriffen begon in de jaren zeventig toen ziektes de belangrijkste rif opbouwende koralen in de regio hebben verwoest. Deze problemen werden vervolgens versneld, toen de meest voorkomende herbivoor, de Diadema zee-egels, in de jaren tachtig massaal begon af te sterven. Binnen enkele dagen na het afsterven van de Diadema, begonnen macroalgen te domineren op de Caribische substraatkoraalriffen. Deze verschuiving van door koraal gedomineerde naar door macroalgen gedomineerde riffen heeft verwoestende gevolgen gehad voor de biodiversiteit en de algehele gezondheid van het rif.
Assisted Natural Recovery
Het natuurlijke herstel van de Diadema zee-egel is traag verlopen. Een nieuwe methode voor hulpverlenend herstel van de zee-egels, genaamd Assisted Natural Recovery (ANR), gebruikt vergelijkbare technieken als bij herbebossing op het land. Het concept is gecentreerd rond het idee dat door het wegnemen van barrières voor natuurlijk herstel, de opvolging kan worden versneld. Eerdere studies suggereerden dat het herstel van Diadema-zee-egels mogelijk wordt beperkt door een gebrek aan geschikt vestigingsondergrond voor hun larven. Doordat de riffen begroeid met algen is, ontbreekt er een schoon ondergrond met verse biofilm, waarvan wordt aangenomen dat dit de sleutel is voor nieuwe vestiging.
Photo credit: Alwin Hylkema
Bio Ball Wimpels
Met ANR methode hebben de onderzoekers een nieuw vestigingsondergrond aangebracht in de vorm van wimpels die aan het rif waren bevestigd. In totaal werden negen wimpels, bestaande uit 30 bioballen vastgebonden aan een vislijn, aan het rif bevestigd. Bioballen worden normaal gesproken gebruikt in aquariumfilters en hebben een groot oppervlak. Een eerdere studie, uitgevoerd in hetzelfde project, toonde aan dat dit materiaal zeer effectief is om de vestiging van zee-egels te volgen. Deze wimpels boden gebieden aan voor de zee-egellarven om zich vast te hechten en beschermden ze totdat ze groot genoeg waren om naar het rif te migreren. In april 2021 zijn voor de kust van Saba zes gebieden met herstelriffen geselecteerd, waarvan er 3 zijn voorzien van bioball wimpels en 3 onaangeroerd zijn gelaten en als controle hebben gediend.
Aan het einde van de studie werd aangetoond dat riffen met bioball wimpels aanzienlijk hogere rekruteringsdichtheden van Diadema-egels hadden dan die zonder, wat het belang van een nederzettingsondergrond voor natuurlijk herstel benadrukte. Helaas kwam de verbeterde rekruteringsgraad niet overeen met een herstelde populatie. De rekruten werden zelden groter dan 20 mm, wat suggereert dat predatie op rekruten ook het natuurlijke herstel beperkt. Zodra een rekruut groter wordt dan 5 mm, ontgroeien ze de biobal en moeten ze naar het rif gaan, waar ze kwetsbaar zijn voor predatie.
Photo credit: Alwin Hylkema
Implicaties
Met het laatste nieuws over massale Diadema-sterfte, zijn beheerders van parkorganisaties wanhopig op zoek naar manieren om de toekomst van zee-egelpopulaties in de regio te beschermen. De nieuwe aanpak van ANR kan in de toekomst een van de manieren zijn om Diadema-zee-egels te helpen herstellen. Onderzoekers van het RAAK PRO Diadema-project werken nu aan een optimalisatie van de methode. Toekomstig herstel van deze zee-egelsoort zal echter grotendeels afhangen van de omvang en het sterftecijfer van de nieuwe sterfgevallen dat momenteel in het Caribisch gebied voorkomen. Op Saba, St. Eustatius, St. Maarten en Curaçao zijn al verslagen van deze sterfgevallen geregistreerd. Bedreigde riffen worstelen om de verspreiding van de macroalgen tegen te gaan, en het aanhoudende verlies van herbivoren zou deze problemen alleen maar verergeren.
U kunt autoriteiten helpen de gezondheid van zee-egels in het Caribisch gebied te volgen door uw observaties van gezonde, zieke of dode zee-egels toe te voegen door de AGRRA-website te bezoeken (https://www.agrra.org/sea-urchin-die-off/). Om meer te lezen over de nieuwste methoden voor het herstel van de Diadema zee-egels, kunt u het volledige artikel over de DCBD vinden via de onderstaande link of het RAAK PRO Diadema-project online volgen.
Figuur 2 (A) Herstel rif (nr. 4) met wimpels waar de transactie tape is verwijderd na het monitoringsproces. (B) wimpel met boei en (C) Close-up van bioballen.
More info in the Dutch Caribbean Biodiversity Database
Published in BioNews 56.
“Lac Bay is a critically important ecosystem. It is a refuge for migratory birds, functions as a nursery for fish and turtles, and is a major tourist attraction on the island,” said Judith Raming, the Manager of the Bonaire National Marine Park. Under the Project the institutional capacity of the Park’s staff will be strengthened. “With the support of RESEMBID, our marine park rangers will be able to better enforce environmental legislation. Our team is looking forward to working towards a more sustainable future for Lac!” said Raming.
