Population genetics

Abstract

Saba Bank, a submerged atoll in the Caribbean Sea with an area of 2,200 km2 , has attained international conservation status due to the rich diversity of species that reside on the bank. In order to assess the role of Saba Bank as a potential reservoir of diversity for the surrounding reefs, we examined the population genetic structure, abundance and health status of two prominent benthic species, the coral Montastraea cavernosa and the sponge Xestospongia muta. Sequence data were collected from 34 colonies of M. cavernosa (nDNA ITS1- 5.8S-ITS2; 892 bp) and 68 X. muta sponges (mtDNA I3-M11 partition of COI; 544 bp) on Saba Bank and around Saba Island, and compared with published data across the wider Caribbean. Our data indicate that there is genetic connectivity between populations on Saba Bank and the nearby Saba Island as well as multiple locations in the wider Caribbean, ranging in distance from 100s–1000s km. The genetic diversity of Saba Bank populations of M. cavernosa (π = 0.055) and X. muta (π = 0.0010) was comparable to those in other regions in the western Atlantic. Densities and health status were determined along 11 transects of 50 m2 along the south-eastern rim of Saba Bank. The densities of M. cavernosa (0.27 ind. m-2, 95% CI: 0.12–0.52) were average, while the densities of X. muta (0.09 ind. m-2, 95% CI: 0.02–0.32) were generally higher with respect to other Caribbean locations. No disease or bleaching was present in any of the specimens of the coral M. cavernosa, however, we did observe partial tissue loss (77.9% of samples) as well as overgrowth (48.1%), predominantly by cyanobacteria. In contrast, the majority of observed X. muta (83.5%) showed signs of presumed bleaching. The combined results of apparent gene flow among populations on Saba Bank and surrounding reefs, the high abundance and unique genetic diversity, indicate that Saba Bank could function as an important buffer for the region. Either as a natural source of larvae to replenish genetic diversity or as a storehouse of diversity that can be utilized if needed for restoration practices.

Het aantal genetisch zuivere Antilliaanse leguanen is aan het verminderen. Het belang om de Antilliaanse leguaan op St. Eustatius zuiver te houden, wordt zeer groot geacht. Daarom dienen oplossingen te worden geformuleerd om beperkende bedreigingen te reduceren. Om deze oplossingen te formuleren diende het individuele leefgebied van de Antilliaanse leguaan onderzocht te worden. Tevens moest er meer bekend worden over de bereidheid en het verantwoordelijkheidsgevoel van de bevolking om een bijdrage te leveren aan dergelijke oplossingen. Door dit onderzoek zijn oplossingen om de genetisch zuivere populatiedichtheid van de Antilliaanse leguaan op St. Eustatius te vergroten opgesteld.

Ten eerste is onderzocht wat het individuele leefgebied van de leguaan is, ook wel de home range genoemd. Hier komt een gemiddelde van 167,5m² uit voor één locatie en enkel vrouwelijke dieren. Hierbij bestaat een spreiding van 48,5m² en is slechts 1% van het eiland onderzocht.

Vervolgens is het verantwoordelijkheidsgevoel van de bevolking op St. Eustatius jegens Antilliaanse leguanen in hun tuinen onderzocht middels een enquête. Hieruit komt een gemiddeld verantwoordelijkheidsgevoel van 8,11/10,00. De spreiding van deze uitkomst is 2,18 en antwoorden liggen tussen 3 en 10. Tevens is de bevolking met een gemiddelde van 7,20/10,00 bereid mee te helpen aan oplossingen die de populatie Antilliaanse leguanen op het eiland moeten vergroten. Antwoorden hierbij lagen niet lager dan een 5 en de spreiding van de antwoorden kwam uit op 1,53.

De uitkomsten van de enquête zijn gekoppeld aan oplossingen om bedreigingen te reduceren. Hieruit is geconcludeerd dat de meeste middelen en materialen die beschikbaar zijn voor oplossingen die betrekking hebben op de bevolking moeten worden ingezet om het bewustzijn van familie en vrienden van de bevolking op St. Eustatius te vergroten.

De resultaten van het gehele onderzoek kunnen niet als betrouwbaar worden beschouwd. Voor een betrouwbare home range dient op 90 andere locaties onderzoek uitgevoerd te worden. Voor een betrouwbaar resultaat van het verantwoordelijkheidsgevoel en de bereidbaarheid van de bevolking dienen in totaal 344 inwoners bevraagd te worden.

Er wordt aanbevolen om vervolgonderzoek te doen naar de home range van de Antilliaanse leguaan op andere locaties op het eiland. Tevens is het goed om een planning te maken waarin bedachte oplossingen kunnen worden gesorteerd op mate van belang en toepasbaarheid. Ten slotte zal STENAPA op een efficiënte manier moeten samenwerken met de bevolking en andere eilanden en organisaties om met elkaar het grootst mogelijke resultaat te behalen.

[Student report]

Abstract

Some excavating sponges of the genus Cliona compete with live reef corals, often kill- ing and bioeroding entire colonies. Important aspects affecting distribution of these species, such as dispersal capability and population structure, remain largely unknown. Thus, the aim of this study was to determine levels of genetic connectivity and dispersal of Cliona delitrix across the Greater Caribbean (Caribbean Sea, Bahamas and Florida), to understand current patterns and possible future trends in their distri- bution and effects on coral reefs. Using ten species-specific microsatellite markers, we found high levels of genetic differentiation between six genetically distinct popula- tions: one in the Atlantic (Florida-Bahamas), one specific to Florida and four in the South Caribbean Sea. In Florida, two independent breeding populations are likely separated by depth. Gene flow and ecological dispersal occur among other popula- tions in the Florida reef tract, and between some Florida locations and the Bahamas. Similarly, gene flow occurs between populations in the South Caribbean Sea, but appears restricted between the Caribbean Sea and the Atlantic (Florida-Bahamas). Dispersal of C. delitrix was farther than expected for a marine sponge and favoured in areas where currents are strong enough to transport sponge eggs or larvae over longer distances. Our results support the influence of ocean current patterns on genetic connectivity, and constitute a baseline to monitor future C. delitrix trends under climate change. 

Abstract:

The ability of coral reefs to recover from natural and anthropogenic disturbance is difficult to predict, in part due to uncertainty regarding the dispersal capabilities and connectivity of their reef inhabitants. We developed microsatellite markers for the broadcast spawning gorgonian octocoral Eunicea (Plexaura) flexuosa (four markers) and its dinoflagellate symbiont, Symbiodinium B1 (five markers), and used them to assess genetic connectivity, specificity and directionality of gene flow among sites in Florida, Panama, Saba and the Dominican Republic. Bayesian analyses found that most E. flexuosa from the Florida reef tract, Saba and the Dominican Republic were strongly differentiated from many E. flexuosa in Panama, with the exception of five colonies from Key West that clustered with colonies from Panama. In contrast, Symbiodinium B1 was more highly structured. At least seven populations were detected that showed patterns of isolation by distance. The symbionts in the five unusual Key West colonies also clustered with symbionts from Panama, suggesting these colonies are the result of long-distance dispersal. Migration rate tests indicated a weak signal of northward immigration from the Panama population into the lower Florida Keys. As E. flexuosa clonemates only rarely associated with the same Symbiodinium B1 genotype (and vice versa), these data suggest a dynamic host–symbiont relationship in which E. flexuosa is relatively well dispersed but likely acquires Symbiodinium B1 from highly struc- tured natal areas prior to dispersal. Once vectored by host larvae, these symbionts may then spread through the local population, and/or host colonies may acquire different local symbiont genotypes over time.