Herbivory and its effect on the ecological stability of coral reefs of Lakshadweep, India

Mgr. Nicole Černohorská, Ph.D.

Doctoral thesis

Abstract:

Herbivorie představuje na korálových útesech jeden z nejdůležitějších procesů pro utváření bentických společenstev řas. Bentické řasy soupeří s korály o osvětlený prostor a výsledek těchto konkurenčních vztahů určuje, která z těchto dvou skupin bude na útesu dominantní. Na “zdravých” korálových útesech dominují koráli a i když jsou řasy vždy přítomné, jejich výskyt není ve všech případech zcela zřejmý, nebo se často vyskytuji jen ve velmi nízkých abundancích. Řasy však rostou mnohem rychleji než korály a za určitých podmínek mohou korály rychle přerůst a vytlačit. Tato disertační práce se zabývá úlohou herbivorie na korálových útesech a její relativní důležitostí v regulaci řasových společenstev, jak v lokálním měřítku na Lakadivách, tak i na globální škále. Klece, které zamezují přístup herbivorů k nárostům bentických řas, byly použity pro posouzení relativní důležitosti herbivorie na korálových útesech na Lakadivském souostroví (Indie). Na zadní mělčí část útesu lakadivského atolu Agatti byly instalovány dva typy úplných klecí: i) klece s malými otvory (1 cm x 1 cm), zamezující vstup všem viditelným herbivorním rybám a ježovkám, a ii) klece s většími otvory (6 cm x 6 cm), zamezující vstup pouze velkým herbivorním rybám s výškou těla nad 8 cm. Dále byly instalovány i dva typy neúplných klecí, tvořených pouze horní částí nebo pouze boky. Plochy zcela bez klecí byly monitorovány jako kontrola. Globální porovnaní herbivorní biomasy, pokryvnosti řas a pokryvnosti korálů bylo provedeno na existujících datech z 991 lokalit z celého světa. Řasy rapidně přibývaly pouze v klecích s malými otvory, což ukazuje, že vliv herbivorie byl mnohem důležitějším limitujícím faktorem řasových společenstev na útesech atolu Agatti než živiny. Odstranění vlivu pouze velkých herbivorních ryb pomocí klecí s většími otvory nemělo žádný prokazatelný vliv na pokryvnost, výšku nebo složení bentických řas. To znamená, že malí herbivoři mohou v některých případech účinně zamezit nárůstu řas. Tyto výsledky jsou překvapivé, protože většina předchozích studií zdůrazňuje důležitost velkých herbivorů v regulaci řas a míry konkurence mezi řasami a koraly. Globální porovnaní vztahu mezi herbivory a řasami ukázalo velkou variabilitu v závislosti na pokryvnosti korálů, hloubce, stanovišti a oceánu. Výsledky z Lakadiv i z globálního porovnaní poukazují na to, že herbivorní ryby jsou velmi důležitým faktorem pro regulaci řasových společenstev a zdůrazňuji důležitost ekologického kontextu při hodnocení dopadu rybaření a managementu na změny v herbivorii, společenstev řas i korálů.

Abstract:

Herbivory is an important process in the structuring of algal communities on coral reefs. Benthic algae compete with corals for sunlit space and the outcome of this competition determines which group dominates the reef. On “healthy” coral reefs algae is not very conspicuous and corals dominate the benthic community. However algae is much faster growing than corals and under certain circumstances can outcompete coral and dominate the reef. This thesis focuses on herbivory as an important regulating mechanism of benthic algae both on coral reefs of Lakshadweep as well as on a global scale.Exclusion cages were used to assess the relative importance of herbivory on coral reefs of Lakshadweep archipelago. Two types of exclusion cages were installed along the backeef habitat of Agatti atoll, Lakshdweep: i) fine-mesh full cages (1 cm x 1 cm mesh openings) which excluded all visible herbivorous fish and sea urchins, ii) coarse-mesh full cages (6 cm x 6 cm mesh openings) excluded only large herbivorous fish with body depth >8 cm body depth. Half cages with tops only, half cages with sides only, and completely open plots were installed to function as controls. A global comparison of herbivore biomass, algal cover, and coral cover was carried out on data from 991 sites. Algae was observed to rapidly increase in the fine-mesh cages, showing that herbivory rather than nutrients are a limiting factor of algal communities on the reef of Agatti atoll. The removal of large herbivores by the coarse-mesh cages had no effect on the cover, height, and composition on benthic algae, showing that small herbivores can in some cases prevent accumulation of algal biomass. These results are surprising as most previous studies highlight the importance of large herbivores in the removal of algal biomass and regulation of the algal-coral competition. The global comparison of herbivore-algal relationships shows variability among sites with different coral cover, depths, from different habitats, and oceans. The results from Lakshadweep along with results from the global comparison study show that herbivorous fishes and urchins are important for the regulation of algal communities and stress the importance of ecological context when assessing impacts of fishing and management on changes in herbivory, algae, and coral.

Keywords

parrotfish, surgeonfish, urchins, coral, algae, Arabian sea, Indian Ocean, exclusion cages, regime shifts, alternative states, benthos

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 9. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 24. 9. 2015
• Supervisor: prof. RNDr. Michal Horsák, Ph.D.
• Reader: prof. RNDr. Zdeněk Ďuriš, CSc., doc. RNDr. Lucie Juřičková, PhD.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology (4-years) / Ecology