Review on hard coral recruitment (Cnidaria: Scleractinia) in Colombia

Recruitment, defined and measured as the incorporation of new individuals (i.e. coral juveniles) into a population, is a fundamental process for ecologists, evolutionists and conservationists due to its direct effect on population structure and function. Because most coral populations are self-feeding, a breakdown in recruitment would lead to local extinction. Recruitment indirectly affects both renewal and maintenance of existing and future coral communities, coral reef biodiversity (bottom-up effect) and therefore coral reef resilience. This process has been used as an indirect measure of individual reproductive success (fitness) and is the final stage of larval dispersal leading to population connectivity. As a result, recruitment has been proposed as an indicator of coral-reef health in marine protected areas, as well as a central aspect of the decision-making process concerning management and conservation. The creation of management plans to promote impact mitigation,rehabilitation and conservation of the Colombian coral reefs is a necessity that requires firstly, a review and integration of existing literature on scleractinian coral recruitment in Colombia and secondly, larger scale field studies. This motivated us to summarize and analyze all existing information on coral recruitment to determine the state of knowledge, isolate patterns, identify gaps, and suggest future lines of research.

Description of the mitochondrial genome of the tree coral Dendrophyllia arbuscula (Anthozoa, Scleractinia)

Dendrophylliidae is one of the few monophyletic families within the Scleractinia that embraces zooxanthellate and azooxanthellate species represented by both solitary and colonial forms. Among the exclusively azooxanthellate genera, Dendrophyllia is reported worldwide from 1 to 1200 m deep. To date, although three complete mitochondrial (mt) genomes from representatives of the family are available, only that from Turbinaria peltata has been formally published. Here we describe the complete nucleotide sequence of the mt genome from Dendrophyllia arbuscula that is 19 069 bp in length and comprises two rDNAs, two tRNAs, and 13 protein-coding genes arranged in the canonical scleractinian mt gene order. No genes overlap, resulting in the presence of 18 intergenic spacers and one of the longest scleractinian mt genome sequenced to date.

The first modern solitary Agariciidae (Anthozoa, Scleractinia) revealed by molecular and microstructural analysis

Dactylotrochus cervicornis (= Tridacophyllia cervicornis Moseley, 1881), which occurs in Indo-Pacific waters between 73 and 852 m, was originally described as an astraeid but was later transferred to the Caryophylliidae. Assumed to be solitary, this species has no stolons and only one elongated fossa, and is unique among azooxanthellate scleractinians in often displaying extremely long thecal extensions that are septate and digitiform. Based on both molecular phylogenetic analyses (partial mitochondrial CO1 and 16S rDNA, and partial nuclear 28S rDNA) and morphological characteristics, we propose the transfer of D. cervicornis from the Caryophylliidae to the Agariciidae, making it the first extant representative of the latter family that is solitary and from deep water (azooxanthellate). The basal position of D. cervicornis within the agariciids implied by our analyses strengthens the case for inclusion of fossil species that were solitary, such as Trochoseris, in this family and suggests that the ancestor of this scleractinian family, extant members of which are predominantly colonial and zooxanthellate, may have been solitary and azooxanthellate.

An illustrated key to the genera and subgenera of the Recent azooxanthellate Scleractinia (Cnidaria, Anthozoa), with an attached glossary

The 120 presently recognized genera and seven subgenera of the azooxanthellate Scleractinia are keyed using gross morphological characters of the corallum. All genera are illustrated with calicular and side views of coralla. All termes used in the key are defined in an illustrated glossary. A table of all species-level keys, both comprehensive and faunistic, is provided covering the last 40 years.

Novel organization of the mitochondrial genome in the deep-sea coral, Madrepora oculata (Hexacorallia, Scleractinia, Oculinidae) and its taxonomic implications

Madrepora is one of the most ecologically important genera of reef-building scleractinians in the deep sea, occurring from tropical to high-latitude regions. Despite this, the taxonomic affinities and relationships within the genus Madrepora remain unclear. To clarify these issues, we sequenced the mitochondrial (mt) genome of the most widespread Madrepora species, M. oculata, and compared this with data for other scleractinians. The architecture of the M. oculara mt genome was very similar to that of other scleractinians, except for a novel gene rearrangement affecting only cox2 and cox3. This pattern of gene organization was common to four geographically distinct M. oculata individuals as well as the congeneric species M. minutiseptum, but was not shared by other genera that are closely related on the basis of cox1 sequence analysis nor other oculinids, suggesting that it might be unique to Madrepora. (C) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

Deltocyathiidae, an early-diverging family of Robust corals (Anthozoa, Scleractinia)

Over the last decade, molecular phylogenetics has called into question some fundamental aspects of coral systematics. Within the Scleractinia, most families composed exclusively by zooxanthellate species are polyphyletic on the basis of molecular data, and the second most speciose coral family, the Caryophylliidae (most members of which are azooxanthellate), is an unnatural grouping. As part of the process of resolving taxonomic affinities of caryophylliids', here a new Robust' scleractinian family (Deltocyathiidae fam. n.) is proposed on the basis of combined molecular (CO1 and 28S rDNA) and morphological data, accommodating the early-diverging clade of traditional caryophylliids (represented today by the genus Deltocyathus). Whereas this family captures the full morphological diversity of the genus Deltocyathus, one species, Deltocyathus magnificus, is an outlier in terms of molecular data, and groups with the Complex coral family Turbinoliidae. Ultrastructural data, however, place D.magnificus within Deltocyathiidae fam. nov. Unfortunately, limited ultrastructural data are as yet available for turbinoliids, but D.magnificus may represent the first documented case of morphological convergence at the microstructural level among scleractinian corals. Marcelo V.Kitahara, Centro de Biologia Marinha, Universidade de SAo Paulo, SAo SebastiAo, S.P. 11600-000, Brazil. E-mail:kitahara@usp.br

Variazione della capacità riproduttiva del corallo Leptopsammia pruvoti (Scleractinia, Dendrophylliidae) lungo un gradiente latitudinale di temperatura

La temperatura influenza molti dei processi fisiologici degli organismi marini e, considerato che la riproduzione dei coralli sembrerebbe essere sensibile agli stress, è necessario comprendere come questa possa reagire ai cambiamenti climatici globali per riuscire a prevedere le future risposte delle popolazioni. Leptopsammia pruvoti (Scleractinia, Dendrophylliidae) è un corallo solitario non zooxantellato presente in Mediterraneo e lungo le coste Atlantiche dal Portogallo alla Gran Bretagna meridionale, dalla superficie fino a 70 metri di profondità.. È un organismo gonocorico con fecondazione interna. In questo lavoro di tesi sono stati analizzati gli aspetti della gametogenesi di L. pruvoti a diverse latitudini per ottenere risultati preliminari riguardanti le possibili correlazioni tra attività riproduttiva e parametri ambientali (temperatura e irradianza). Tale studio si colloca all’interno del progetto europeo sul riscaldamento globale e biologia dei coralli FP7–IDEAS-ERC “Corals and Global Warming: The Mediterranean versus the Red Sea” (CoralWarm). I risultati presentati in questo lavoro sono relativi a cinque popolazioni di L. pruvoti (Genova, Calafuria, Palinuro, Scilla e Pantelleria) disposte lungo un gradiente latitudinale di temperatura e irradianza nel versante occidentale della penisola italiana. I campioni sono stati raccolti mediante campionamenti mensili effettuati tramite immersioni subacquee. Su ogni campione sono state effettuate misurazioni biometriche e analisi cito-istometriche. Nelle popolazioni analizzate i parametri riproduttivi (fecondità, abbondanza, indice gonadico, dimensione) sono stati messi in relazione con la temperatura di fondo (DT, °C) e l’irradianza solare (W/m2) peculiari di ogni sito. L. pruvoti ha mostrato una sessualità gonocorica in tutti i siti considerati. In tutte le popolazioni, la presenza di due stock di ovociti e la distribuzione degli stadi di maturazione degli spermiari durante le fasi di attività riproduttiva, nell’arco dell’anno, hanno permesso di definire un periodo di reclutamento e uno di maturità gonadica, suggerendo che tali eventi siano influenzati dai cambiamenti stagionali della temperatura dell’acqua e del fotoperiodo. Nel periodo di reclutamento, la fecondità presentava una debole correlazione positiva con i parametri ambientali considerati. Al momento della maturità gonadica gli ovociti erano di dimensioni maggiori e meno numerosi rispetto al periodo precedente, nelle popolazioni con una maggiore temperatura e irradianza. Una possibile interpretazione potrebbe essere l’esistenza di un processo di fusione degli ovociti nel periodo di maturità gonadica che sembrerebbe più marcato nelle popolazioni più calde e maggiormente irradiate. La spermatogenesi, diversamente, non ha delineato finora un pattern chiaramente interpretabile. Con i dati attualmente in nostro possesso, non possiamo tuttavia escludere che le differenze riscontrate nelle dimensioni di ovociti e spermiari lungo il gradiente latitudinale considerato siano dovute a un lieve sfasamento nel raggiungimento della maturità gonadica, pur mantenendo la medesima stagionalità nel ciclo riproduttivo delle diverse popolazioni. Ulteriori studi saranno necessari per poter meglio comprendere i complessi meccanismi che regolano e controllano i processi riproduttivi al variare dei parametri ambientali. In questo modo sarà possibile considerare i risulti ottenuti nel contesto dei cambiamenti climatici globali.

Ciclo riproduttivo annuale del corallo solitario Caryophyllia inornata (Scleractinia, Caryophylliidae) caratterizzato da un inusuale modello di embriogenesi

La varietà dei processi riproduttivi dei coralli riflette la loro straordinaria abilità rigenerativa. Le scleractinie sono un noto esempio di animali clonali, che possono esibire una strategia mista di riproduzione sessuale e asessuale per mantenere la loro popolazione. Questo studio descrive per la prima volta il ciclo riproduttivo annuale e l’embriogenesi del corallo temperato Caryophyllia inornata. I campioni sono stati raccolti mediante immersioni subacquee dal relitto di un aereo, a largo delle coste dell’Isola d’Elba. Sono state eseguite analisi citometriche per definire lo sviluppo annuale delle cellule germinali e l’embriogenesi. Caryophyllia inornata è risultata gonocorica con una sex ratio di 1:3.3 a favore dei maschi. I polipi erano sessualmente maturi a 7 mm di lunghezza. Lo sviluppo degli embrioni è stato osservato in maschi, femmine ed individui sessualmente inattivi. Gli spermiari richiedevano circa 10 mesi di maturazione, mentre l’ovogenesi sembrava essere più rapida. I polipi femmina sono stati trovati solo da Febbraio a Luglio. Il tasso di sviluppo gonadico aumentava sensibilmente da Marzo a Maggio e la fecondazione avveniva tra Maggio e Luglio, quando le cellule germinali all’interno dei polipi iniziavano a scomparire. La gametogenesi ha mostrato una forte influenza stagionale mentre gli embrioni sono stati trovati durante tutto l’anno nei maschi e negli individui sessualmente inattivi, non presentando un andamento ben definito. Questo modello di embriogenesi è poco comune ed è stato osservato solo in quattro scleractinie tropicali (Pocillopora damicornis, Tubastrea Diaphana, T. coccinea e Oulastrea crispata) in cui avviene una produzione interna di embrioni per via agamica. La natura precisa di questo processo è ancora sconosciuta.

Studio dell'effetto dell'acidificazione del mare sulla riproduzione del corallo Astroides calycularis (Scleractinia, Dendrophylliidae) lungo un gradiente naturale di CO2

E’ previsto che l’emissione in atmosfera di anidride carbonica (CO2) da parte dell’uomo e la conseguente acidificazione delle acque dei mari provocherà effetti negativi di vasta portata sui processi biologici di diversi ecosistemi marini. L’acidificazione del mare può provocare effetti negativi su tutti gli stadi del ciclo vitale degli organismi marini, influenzandone la fisiologia, morfologia, comportamento ed alcune fasi della riproduzione e del reclutamento. Esistono poche informazioni riguardo gli effetti dell’acidificazione sulla riproduzione sessuale dei coralli. Questo studio ha lo scopo di quantificare la capacità riproduttiva di Astroides calycularis (scleractinia coloniale mediterranea azooxantellata) in colonie trapiantate lungo un gradiente naturale di pH, generato dalle emissioni di CO2 del cratere vulcanico sottomarino di Panarea (Isole Eolie). Le colonie sono state trapiantate in 4 siti, dal centro del cratere, dove si riscontra la condizione più acida (pH 7.40), alla periferia, caratterizzata da condizioni di pH normali (pH 8.07). La popolazione di A. calycularis di Panarea ha mostrato una sessualità mista a livello coloniale (polipi gonocorici in colonie ermafrodite), in contrapposizione alla condizione gonocorica riscontrata nella stessa specie studiata a Palinuro e a Punta de la Mona (Spagna). I risultati preliminari sembrerebbero mostrare un effetto negativo dell’acidificazione sullo sviluppo gonadico femminile della specie. L’ipotesi è che esso sia dovuto ad una riallocazione delle energie sui processi di calcificazione a danno dell’ovogenesi. La spermatogenesi risentirebbe meno degli effetti negativi dell’acidificazione nelle fasi di sviluppo interne all’ individuo, in quanto meno dispendiose da un punto di vista energetico rispetto alle fasi di ovogenesi. Gli spermatozoi potrebbero invece essere influenzati negativamente dall’ ambiente più acido una volta entrati in contatto con esso, con conseguenze sulla riuscita della fecondazione. Questo studio necessita di ulteriori dati e verrà completato con le analisi istologiche in corso.

Contributo dei coralliti sub-fossili di Cladocora caespitosa (L.,1767)(Cnidaria, Scleractinia) ai sedimenti dei fondali circostanti le isole del Golfo di La Spezia.

I sedimenti superficiali dei fondali circostanti l’arcipelago del Golfo di La Spezia sono stati analizzati dal punto di vista granulometrico e composizionale al fine di ottenere la mappatura delle concentrazioni di coralliti sub-fossili di Cladocora caespitosa nel sedimento. Mediante lo studio del sedimento campionato in trentacinque stazioni, sono state individuate tre zone di accumulo di coralliti: (i) in corrispondenza del capo occidentale dell’Isola Palmaria con le concentrazioni più elevate comprese tra il 25 e 55% (ii) sul lato sud-orientale della stessa isola con concentrazioni tra il 10 e 12% e (iii) una fascia contornante l’Isola del Tinetto con quantità inferiori al 3%. La concentrazione anomala di coralliti è il risultato dello scarico di materiali di dragaggio provenienti dal porto di La Spezia, scaricati al largo delle coste occidentali dell’arcipelago tra gli anni ‘50 e ’70 e progressivamente ridistribuiti verso sud-est dalla deriva litorale.

Intra-colonial response to Acroporid "White syndrome" lesions in tabular Acropora spp. (Scleractinia)

'White syndrome' is considered to be the most prevalent coral disease on the Great Barrier Reef, characterised by rapid rates of lesion progression and high levels of colony mortality. This study investigated the production and translocation of photoassimilates towards white syndrome lesions (WSLs) and artificially inflicted lesions in healthy and diseased colonies of tabular Acropora spp. to determine the intra-colonial response to white syndrome using C-14 labelling. Translocation of C-14 labelled photoassimilates was preferentially orientated away from active WSLs, with minimal C-14 activity observed in the lesion borders, whilst artificial lesions (ALs) created directly opposite WSL borders showed significantly higher C-14 activity, suggesting active translocation of photoassimilates for tissue regeneration. Transport of photoassimilates in healthy coral colonies was preferentially oriented towards ALs with a higher perimeter-area ratio, although translocation towards WSL boundaries was minimal even though the lesion perimeter was often the width of the colony (> 200 cm). We suggest that the preferential orientation of photoassimilates away from WSLs may represent a deliberate strategy by the colony to induce a 'shutdown reaction' in order to preserve intra-colonial resources within areas of the colony that are more likely to survive and recover.

Earliest diagenesis in scleractinian coral skeletons : implications for palaeoclimate-sensitive geochemical archives

Live-collected samples of four common reef building coral genera (Acropora, Pocillopora, Goniastrea, Porites) from subtidal and intertidal settings of Heron Reef, Great Barrier Reef, show extensive early marine diagenesis where parts of the coralla less than 3 years old contain abundant macro- and microborings and aragonite, high-Mg calcite, low-Mg calcite, and brucite cements. Many types of cement are associated directly with microendoliths and endobionts that inhabit parts of the corallum recently abandoned by coral polyps. The occurrence of cements that generally do not precipitate in normal shallow seawater (e.g., brucite, low-Mg calcite) highlights the importance of microenvironments in coral diagenesis. Cements precipitated in microenvironments may not reXect ambient seawater chemistry. Hence, geochemical sampling of these cements will contaminate trace-element and stable-isotope inventories used for palaeoclimate and dating analysis. Thus, great care must be taken in vetting samples for both bulk and microanalysis of geochemistry. Visual inspection using scanning electron microscopy may be required for vetting in many cases.

M/V ELPIS Coral Reef Restoration Monitoring Report Monitoring Events 2004-2007 Florida Keys National Marine Sanctuary, Monroe County, Florida

This document presents the results of the first three monitoring events to track the recovery of a repaired coral reef injured by the M/V Elpis vessel grounding incident of November 11, 1989. This grounding occurred within the boundaries of what at the time was designated the Key Largo National Marine Sanctuary (NMS), now designated the Key Largo NMS Existing Management Area within the Florida Keys National Marine Sanctuary (FKNMS). Pursuant to the National Marine Sanctuaries Act (NMSA) 16 U.S.C. 1431 et seq., and the Florida Keys National Marine Sanctuary and Protection Act (FKNMSPA) of 1990, NOAA is the federal trustee for the natural and cultural resources of the FKNMS. Under Section 312 of the NMSA, NOAA has the authority to recover monetary damages for injury, destruction, or loss of Sanctuary resources, and to use the recovered monies to restore injured or lost sanctuary resources within the FKNMS. The restoration monitoring program tracks patterns of biological recovery, determines the success of restoration measures, and assesses the resiliency to environmental and anthropogenic disturbances of the site over time. To evaluate restoration success, reference habitats adjacent to the restoration site are concurrently monitored to compare the condition of restored reef areas with natural coral reef areas unimpacted by the vessel grounding. Restoration of the site was completed September 1995, and thus far three monitoring events have occurred; one in the summer of 2004, one in the summer of 2005, and the latest in the summer of 2007. The monitoring in 2004 was in the nature of a “pilot project,” or proof of concept. Only the quantitative results of the 2005 and 2007 monitoring are presented and discussed. Monitoring has consisted of assessment of the structural stability of limestone boulders used in the restoration and comparison of the coral communities on the boulders and reference areas. Corals are divided into Gorgonians, Milleporans, and Scleractinians. Coral densities at the Restored and Reference areas for the 2005 and 2007 events are compared, and it is shown that the densities of all taxa in the Restored area are greater by 2007, though not significantly so. For the Scleractinians, number and percentage of colonies by species, as well as several common biodiversity indices are provided. The greater biodiversity of the Restored area is evidenced. Also, size-class frequency distributions for Agaricia spp. (Scleractinia) are presented. These demonstrate the approaching convergence of the Restored and Reference areas in this regard. An inter-annual comparison of densities, within both areas, for all three Orders, is presented. The most noteworthy finding was the relative consistency across time for all taxa in each area. Finally, certain anomalies regarding species settlement patterns are presented. (PDF contains 48 pages.)

Estudo da atividade anti-inflamatória e toxicológica em extratos de corais do gênero Tubastraea

O ambiente marinho é um dos ecossistemas mais diversos e complexos em termos de biodiversidade. As condições químicas, físicas e biológicas desse ambiente favorecem a produção de uma variedade de substâncias pela biota, transformando os produtos naturais marinhos em um dos recursos promissores na pesquisa por novos compostos bioativos. O gênero Tubastraea (Scleractinia, Dendrophylliidae) inclui corais ahermatípicos que produzem compostos secundários bioativos em situações de competição. No estado do Rio de Janeiro são encontradas duas espécies invasoras desse gênero, Tubastraea coccinea e Tubastraea tagusensis. A primeira é amplamente distribuída nas águas tropicais do Atlântico e do Pacífico, e a segunda é nativa do leste do pacífico, ambas invasoras no Atlântico Sul. Este trabalho objetiva avaliar as atividades anti-inflamatória, antioxidante e toxicológica de extratos metanólicos de T. coccinea e T. tagusensis. As colônias de Tubastraea foram coletadas na Baía de Ilha Grande, Rio de Janeiro - Brasil e extraídas com metanol. A caracterização química foi realizada através da espectroscopia ultravioleta, visível e de infravermelho. Ação anti-inflamatória foi avaliada pelo modelo in vivo de edema em pata de camundongo induzido por carragenina. Atividade sequestrante de radicais livres foi avaliada pelo método do DPPH. Na avaliação toxicológica utilizamos o ensaio Salmonella/microssoma, na presença e ausência de ativação metabólica exógena, o teste in vitro de micronúcleo com células de macrófagos de rato e o teste de mortalidade com o microcrustáceo Artemia salina. Foi possível a distinção dos grupos químicos presentes nos extratos, com os resultados encontrados sendo corroborados com os presentes na literatura. Os extratos de ambas as espécies apresentaram inibição significativa no edema da pata nas doses testadas, em relação ao veículo. Ambos os extratos demonstraram capacidade pela captura do radical DPPH. Atividades citotóxica e mutagênica na ausência de metabolização exógena não foram observadas para as linhagens TA97, TA98 e TA102 nas duas espécies; para a TA100 o extrato de T. coccinea induziu citotoxidade na concentração de 50 g/placa. Os dois extratos induziram citotoxicidade na presença de metabolização exógena para a cepa TA98, tendo sido detectada também indução de mutagenicidade nesta linhagem para T. coccinea. Os extratos não foram capazes de induzir a formação de micronúcleos e não foram tóxicos para o microcrustáceo A. salina. A resposta inibitória do edema após 2 h da indução indica que os compostos presentes nos extratos atuam na segunda fase da inflamação, possivelmente pela inibição da produção de prostaglandinas. Os resultados sugerem que os extratos das espécies T. coccinea e T. tagusensis apresentam substâncias com potencial uso farmacológico, como agente anti-inflamatório e antioxidante.