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Analysis of Reef Check data from the Red Sea

Sebastian Niklas Petschko - August 2012 - GeoBioCenter LMU Munich

Monitoring programs and surveys are very important tools in marine sciences, most involving census of organisms and measurements of substrate. The Dahab Reef Monitoring programm is an extended and locally adapted version of the standardised Reef Check programm. Analysis of such data is statistically complex, with many unkown or uncertain variables, noises, natural and anthropogenic uctuations, bias and instantaneous variations. The study tries to asses the health state of coral reefs in Dahab at a dive site resolution and correlate the development with the fast urbanisation of the region, using General Estimating Equation (GEE). Here limitations of the resolution, the magnitude of overshing and the fragility of selected dive sites is shown. It has been achieved to show signicant trends in the abundance of indicatororganisms on a dive site scale, compared to the regional approach of previous works. The abundance of food is either very low or decreasing alarmingly at all sites and my study indicates unsustainable shery as a reason. The dive site resolution analysis for the substrate and coral cover was not possible due to the amount of data and the collection method. The main restriction of this study is the amount of available data and the partially unkown variables leading to variance of organism occurence. This study comes to conclusions, which hopefully help to further improve the Dahab Reef Monitoring and shows the power and weaknesses of analysing it with statistics. My study anticipates the danger and the extent of our lacking knowledge about marine ecosystems.

 

Niklas Petschko

Sebastian Niklas Petschko

Dahab Reef Monitoring

 
 

Diversität von Indikatorfischtaxa im räumlichen Vergleich gezeigt anhand ausgewählter Tauchplätze der Korallenriffe um Dahab, Ägypten

Christoph Gassner, Bachelor-Arbeit, March 2011, Paris-Lodron-University Salzburg

This thesis is based on the data gathered in the Dahab Reef Monitoring & Reef Conservation Project 2010 (DRM). The DRM was organized by the Red Sea Environmental Centre (RSEC) from the 30th July 2010 to the 16th September 2010 in Dahab, Egypt. The aim of the project is to record and gain data both about the influences and effects of the massive (dive) touristic boom and natural impacts (e.g. storms, coral bleaching) in Dahab and its surrounding underwater environment, and analyze possible reasons. For that purpose several indicator groups (fish, invertebrates, substrate and coral damage) representing the coral reef health have been selected and monitored through underwater surveys (belt transects of 100 m x 5 m). 12 different dive sites with various dive frequencies have been surveyed, all surveys have been carried out in three depths (5 m, 10 m, 15 m). The gained underwater survey data has been evaluated, as well as the overview pictures of the reef (taken vertically above the transect line to give information about the current coral cover and the coral diversity). The results will provide data for the global Reef Check Database, and are furthermore intended to serve as an instrument for ecological conservation management programs of the South Sinai coastal environment (e.g. dive site management). This bachelor thesis compares the fish diversity between three different survey sites (Blue Hole, Gabr el Bint und Islands South) and three different water depths by means of the Shannon-Wiener-Index (SWI),. Summarizing the results of the SWI comparing, it was observed that all three sites generally show a relative high fish diversity (SWI between 0.6 and 0.8. However, the values of the SWI of Islands South 5 m and Blue Hole 5 m are significantly lower than the other sites (0.3 and 0.55). This may be caused by the recent storms and a Crown-of-Thorns-Starfish (Acanthaster planci) plague at the Islands South (destroying many corals and so habitats and nourishment of fish), and at the Blue Hole because of a high diver impact due to the high number of divers and snorklers at 5 m depth, disturbing the fish community.

 

Lukas

Christoph Gassner

Dahab Reef Monitoring

 

 

 

 

 
 

Herbivory effects on benthic algal composition and growth on a coral reef flat in the Egyptian Red Sea - Christian Jessen, Christian Wild

MEPS prepress abstract  -  doi: 10.3354/meps10157

One of the major threats facing coral reefs is intense benthic algal growth that can result in overgrowth and mass mortality of corals, if not controlled by herbivore grazing. Unlike the well studied coast lines of the Caribbean, there is currently a lack of knowledge regarding the effects of herbivory on benthic communities in the Red Sea. This is particularly relevant today as the local impacts in the Red Sea are increasing due to growing population and tourism. Over four months, this study investigated the impact of herbivory as potential key factor controlling algal growth on a reef flat in the Egyptian Northern Red Sea. The main experiment consisted of in-situ deployment of exclosure cages in combination with quantification of sea urchins and herbivorous fish. When all herbivores were excluded, our findings showed a significant 17-fold increase of algal dry mass within 4 months. Although herbivorous fish occurred in much lower abundance (0.6 ± 0.1 individuals m-2; means ± SE) compared to sea urchins (3.4 ± 0.2 individuals m-2) they were 5-fold more efficient in reducing algal dry mass and 22-fold more efficient in reducing autotrophic production of nitrogen. A significant shift from benthic turf to macroalgae (mostly Padina sp. and Hydroclathrus clathrathus) was observed when grazers were excluded. These algae may serve as early warning indicators for overfishing. Findings suggest that herbivorous fish act as important top-down factor controlling both benthic algal biomass and composition at the study location. Results also indicate potential of rapid benthic community change at the study site if herbivory is impeded. 

 

coral erosion

coral erosion

 
 

Short outline of the Coral Projects:

Coral Diversity and Distribution Project
Different sites of the reef provide diverse environmental factors and require different adaptations of coral species (Loya 1972). One goal is to characterise chosen reefs and provide an overview of coral species, their abundance, density and distribution in different zones at the fringing reefs in the region of El Quseir. This project focuses on the species, the morphology and the size (and age) of coral colonies and tries to correlate these characteristics with their locations. Furthermore, the density of species in different locations is of major interest.

Monitoring of Abundance and Coral Health:
Monitoring of the corals concerning their abundance in various zones, bleaching and disease or other damage and algal overgrowth is a long term activity, which will provide information on possible seasonal changes in the reef or changes due to other (climatic or anthropogenic) impacts.

Coral Sexual Reproduction Project:
Study on the sexual reproduction biology of the corals will be conducted. A study recording the spawning events is planed, as up to now these data is rare for the Red Sea (Shlesinger et al. 1998, Hanafy et al. 2010).
Precisely synchronized spawning allows the stationary animals to mix genetically and to disperse offspring over great distances. It is important that synchronic spawning events are recorded and a schedule for these events is developed in order to facilitate effective management. In particular, human disturbances should be prohibited during spawning seasons, ensuring that the seasonal reproduction and reef replenishment is not disturbed.

Coral Recruitment Project:
Recruitment is the measure of the number of young individuals entering the adult population and it is an essential factor in cases of damage or decrease of the reef due to climatic or anthropogenic disturbances. The study of the natural rates of coral recruitment helps to better understand the potential of repopulation in the reef. Documentation of recruitment in the reef is important for estimating the recovery rate of a reef (Hughes et al. 1999, Loch et al. 2004).
Long term study will be conducted in order to collect data on the recruitment patterns in the Red Sea throughout the year. Quantitative analysis and species specific analysis of young coral recruits are possible here (Babock et al. 2003).

Defined environmental abiotic parameters will be seasonally recorded accompanying the data of the above sketched studies to allow a correlation of such abiotic data sets with the observed results.

Collected data is valuable in terms of biological interest. Furthermore, the collected data will provide a foundation for the design of protective and recovery measures that will enable reef preservations for appropriate and long-term future use.

 

 

Acropora

Acropora

Fluor

Acropora

Acropora

 
 

Biodiversity and Biogeography of Red Sea Scleractinians

Generally most scleractinian species show a certain variation, environmental and regional, which made the identification quite difficult. Veron (2000) ascribes to this fact the certainty with which a local taxonomist is able to identify a particular coral species decreases gradually with distance from the region he works. The difficulty of assessing the extent of hybridisation between coral species and the influence of a possible reticulate evolution (hypothesis) are further obstacles to coral identification. The references regarding distribution and species number for the Red Sea in the literature (Sheppard & Sheppard 1991, Wallace 1999, Veron 2000) differ to some extent, especially in the genus Acropora. Wallace (1999) gives 43 species compared to 52 of Veron (2000). Veron (2000) excludes 5 of the species given by Wallace (1999) from the Red Sea and in addition assesses 6 more as uncertain. In return he gives species unidentified by Wallace (1999) Acropora anthocercis). In addition, 15 species are stated as uncertain for the Red Sea by Veron (2000).

 
Coral bleaching

coral erosion
 
 

Synchron laichende Korallen am Roten Meer

Die sogenannten großen „Spawning-Events“ sind ein faszinierendes Phänomen der Korallenriffe. In verschiedenen tropischen Regionen findet einmal im Jahr ein gemeinsames Ablaichen (spawning) diverser Korallenspezies statt.
Sämtliche Korallen beginnen simultan kleine Ei- und Spermienpakete zu entlassen, welche zur Wasseroberfläche driften. Dort findet die eigentliche sexuelle Aktivität der Korallen statt. Gameten verschmelzen und es entwickeln sich Korallenlarven, welche in der Wassersäule umherdriften bis sie auf geeignetes Substrat stoßen, wo sie sich ansiedeln und die Metamorphose zum jungen Korallenpolypen einleiten können.
Korallen, evolutiv gesehen sehr primitive Organismen, welche bereits  in den frühsten Zeiten der Erdgeschichte die urzeitlichen Meere unseres Planeten bewohnten, sind in der Lage ein höchst synchronisiertes Massenablaichritual durchzuführen.
Jährliche „Spawnings“ ereignen sich zumeist einige Tage nach Vollmond. Relevante Faktoren hier sind die Wassertemperatur und das Mondlicht, welche sich die Korallenpolypen zunutze machen um zeitgleich das Fortpflanzungsritual zu starten.

Ein Massenablaichen (Mass spawning) zahlreicher Korallenspezies ist zum ersten Mal am Great Barrier Reef in Australien beschrieben und daraufhin ausgiebig studiert worden. Dahingegen wurde bisher wenig über das synchronisierte Ablaichen der Korallen am Roten Meer berichtet.
Tatsächlich findet auch am Roten Meer synchronisiertes Ablaichen statt, jedoch in geringeren Ausmaßen, so dass erst genauere Beobachtungen Aufschluss über diese Ereignisse liefern können.

Im aktuellsten Forschungsbericht zur synchronen Reproduktion der Korallen am Roten Meer (Hanafy et al. 2010) werden Daten der letzten zwei Jahre ausgewertet und zusammenfassend dargestellt. Es konnte bei zahlreichen Acropora-Arten (Steinkorallenarten) eine synchronisierte Gametenreifung nachgewiesen werden, welche vor den Vollmondnächten im April/Mai stattfindet. Proben, die nach dem Vollmond im April/Mai entnommen wurden, geben den Hinweis darauf, dass um die Vollmondnacht Ende April ein synchronisiertes Ablaichen stattfinden muss, da keine Gameten mehr in diesen Korallenproben festzustellen waren. Höchst interessant wäre es weiter herauszufinden, wie es bei anderen Steinkorallengattungen und -familien aussieht und ob diese sich in den Zeitraum dieses synchronen Ablaichens der Acropora-Arten eingliedern.
Nach diesen aktuellsten Angaben liegt die Vorhersage für ein Spawning Event der Acroporaspezies am Roten Meer auf Ende des Monats April (Vollmond April 2010: 28.04.2010).

Möglicherweise kann das Ereignis direkt unter Wasser beobachtet oder aber könnten Spuren von Korallenlaich im Wasser festgestellt werden. Wenn ihr zum kommenden Vollmond eure Tage hier am Roten Meer verbringen solltet, so haltet die Augen offen - unter und über Wasser! Ihr könnt uns auch gerne von euren Beobachtungen berichten und selbst gemachte Fotos oder Videos zusenden! Hier das enstprechende Formular dazu.

 

Acropora

Acropora

Acropora

Acropora

Acropora

 
Acropora
 
 

Extreme Ebbe verursachte natürliches Korallensterben am Sinai (März 2007)

Extreme Gezeiten sind eine der voraussagbarsten natürlichen Einflüsse auf ein Korallenriff. Sie bestimmen die Zonierung im Litoral (Strandzone, Riffdach) und begrenzen das vertikale Korallenwachstum, aber verursachen selten ein Massensterben der Korallen. Das Trockenfallen des Riffdaches können Korallen eine gewisse Zeit überstehen, in dem sie vermehrt Schleim (Mucus) produzieren. Allerdings kann das Zusammenfallen von durch die Planetenkonstellation verursacht extreme Ebben und starke Einstrahlung der Sonne um die Mittagszeit weit verbreiteten Schaden unter Korallen verursachen. Eine Untersuchung von dem Größen Barriere Riff in Australien ergab eine Schädigung von 40-75 % der Korallen auf dem Riffdach. Ein ähnliches Phänomen beobachteten wir Ende März in Dahab. An vier aufeinander folgenden Tagen (19.-22.), trafen absolute Windstille mit extremer Ebbe um die Mittagszeit und damit verbundener hoher Sonnenstrahlung zusammen. Durch die Windstille gab es keine Wellen und Spritzwasser, die die Austrocknung der Korallen verhindern bzw. den Einfluss der Strahlung vermindert hätte können. Das Korallensterben auf Riffdach beobachteten wir an allen von uns untersuchten Standorten in Dahab. Wahrscheinlich sind durch diesen natürlichen Einfluss die ganzen Küstenbereiche des Golfes von Aqaba betroffen gewesen. Durch das Ereignis sind viele kleinere Korallenkolonien vollkommen abgestorben, während größere Kolonien zumeist teilweise noch lebende Bereiche zeigten. Bei diesem Prozess löste sich das Korallengewebe, meist zuerst an den äußeren Stellen der Skelettwand, ab und legte so dieses frei.  Teilweise hing das Gewebe noch in Fetzen an der Koralle und wurde dann weggespült. In der Öffnung, in der der Korallenpolyp sitzt waren noch Gewebsreste zu erkennen. Die oberen Bereiche  der betroffenen Kolonien waren durch die längere Exposition stärker beschädigt als untere, die unter Umständen noch vollkommen intakt waren. Korallebleiche im eigentlichen Sinn, d.h. das Ausstoßen der symbiotischen Algen durch die Koralle, aber immer noch intaktes, farbloses Gewebe, wurde nicht beobachtet. Die nur teilweise abgestorbenen Kolonien können sich sicherlich zu einem gewissen Grad erholen, müssen aber mit den Algen konkurrieren, die sich sofort auf jedem noch so kleinem Teil nacktes Korallenskelett festsetzten. Nach einer Woche konnte man alle betroffenen Kolonien in glänzendem Grün der Algen scheinen sehen, welches die hellen weißen Zeugen dieses Korallensterbens bedeckte. Wir schätzen der natürliche „Schaden“ der Korallenkolonien liegt je nach struktureller Beschaffenheit des Riffdaches in einem Bereich zwischen 25-75 %. Die erste Riffuntersuchung, die wir nach diesem Ereignis durchführten, ergab eine Dezimierung um 50 % des Steinkorallenbewuchses auf einem Riffdach im Süden von Dahab.

Christian Alter

 

 

 

 

am ersten TagExponierte Korallenkolonie (Pocillopora verrucosa) am ersten Tag

am zweiten TagBeschädigte Hirnkoralle (Platygyra daedalea) am zweiten Tag. Korallenskelett ist größtenteils sichtbar

am dritten TagFast gänzlich abgestorbene Kolonie (Pocillopora verrucosa) am dritten Tag

Nach zwei WochenAbgestorbene Geweihkorallen mit dickem Algenbewuchs nach zwei Wochen

 

 
 

Festmahl für Korallen: Planktische Flügelschnecken (2007)
Text & Fotos: Dipl.-Biologe Christian Alter

Wer hat als Taucher schon mal eine (Stein)Koralle beobachtet, wenn sie im „Jagdfieber“ ist? Die Rolle der Korallen als „Räuber im Riff ist zumeist wenig bekannt und der Beuteerwerb bleibt dem Taucher bzw. dem bloßen menschlichen Auge auch in der Regel verborgen. Bekannt ist vor allem die Symbiose mit einzelligen Algen (Zooxanthellen), die im Innern der Korallenpolypen vorkommen, denen sie auch ihre Färbung geben und von deren Produkten sich die Korallen überwiegend ernähren. Deshalb verharren die meisten Korallen tagsüber relativ inaktiv, das heißt mit eingezogenen Polypen und nur die partnerschaftlichen Algen für sich arbeiten lassend.

Dies ist auch das Bild, welches den meisten Tauchern vertraut ist. Nur besonders aufmerksame Taucher haben sich vielleicht schon einmal bewusst Korallen bei Nacht, während ihrer aktiven „Jagd-Phase“ angeschaut: Ein sich mit dem Wasser bewegender Rasen aus Polypen mit ihren nesselzellenbesetzten Fangarmen (Tentakeln). In diesem Zustand hat die Koralle wenig gemein mit ihrem Erscheinungsbild während der inaktiven Tagphase und stellt eine drohende Gefahr für  die meisten der im Plankton lebende Organismen dar, wie z.B. Larven verschiedener Krebse, Muscheln oder Schnecken. Diese laufen nämlich Gefahr bei Berührung mit den feindlichen Tentakeln von unzähligen Nesselfäden durchstoßen und betäubt oder angeleimt zu werden. Die so erbeuteten Nahrungsobjekte befördert der Polyp sogleich in den Magenraum, wo sie bis auf die unverdaulichen Teile (Skelett, Schale) zersetzt, verdaut und von der Magenwand des Korallenpolypen aufgenommen werden. Die unverdaulichen Reste befördert der Polyp, nach der Mahlzeit durch den Mund wieder nach außen. So werden von dem Heer an Korallen Nacht für Nacht unzählige Tierchen aus dem Plankton gefischt, ohne dass wir etwas davon  ahnen. Am folgenden Tag ist meist nichts mehr von dem nächtlichen Schmaus zu sehen.

Im Fall der Flügelschnecken gestaltete sich das jedoch anders: Im Frühjahr dieses Jahres kam es nämlich einmal zu einem besonderen nächtlichen Festmahl der Korallengemeinschaft, dessen Spuren auch noch am nächsten Tag für alle sichtbar waren. Auslöser war ein Massenvorkommen beschalter Flügelschnecken aus dem Plankton, so genannter Pteropoden, kleine, im freien Wasser lebende Schnecken mit einem zu Flügeln umgestalten Fuß. So war eine Vielzahl an Korallenkolonien zu sehen, die mit vielen „Nadeln“ gespickt zu sein schienen. Die Kolonien erinnerten so an Nadelkissen die noch damit beschäftigt schienen, die unverdaulichen, teilweise über 1 cm langen Schalen vom nächtlichen Beutefang loszuwerden. Die Schalen steckten noch mit ihrem dickeren Ende in den Mundöffnungen der Polypen. Bei den beobachteten (Stein)Korallen handelte es sich fast ausschließlich um Vertreter der Waben- und Hirnkorallen (Familie Faviidae), Arten mit etwas größeren Polypen beziehungsweise Mundöffnungen.

Wer mehr hierzu erfahren möchte oder ähnliche Beobachtungen gemacht hat und dazu Fotos vorweisen kann, ist in unserem Forum herzlich willkommen. Und wenn jemand bei seinem nächsten Nachtauchgang eine Koralle sieht, die stark an einen Igel erinnert, weiß der Betreffende, was es damit wahrscheinlich auf sich hat…

 

 

koralleHirnkoralle (Platygyra lamellina) gespickt mit  Flügelschnecken-Schalen

koralleFlügelschnecken -Schalen in den Mundöffnungen einer Hirnkoralle (Platygyra daedalea)

koralleHoneycomb coral (Echinopora gemmacea) with “needles”

 
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