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A new study by a Florida State University biologist shows that bleaching events brought on by rising sea temperatures are having a detrimental long-term impact on coral.

Professor Don Levitan, chair of the Department of Biological Science who has been conducting research at STRI since 1996, writes in the latest issue of Marine Ecology Progress Series that bleaching — a process where high water temperatures or UV light stresses the coral to the point where it loses its symbiotic algal part-ner that provides the coral with color — is also affecting the long-term fertility of the coral.

Levitan’s graduate student William Boudreau, as well as Javier Jara from STRI, and Nancy Knowlton from the Smithsonian National Museum of Natural History, were co-authors on the paper.

“Even corals that didn’t bleach aren’t repro- ducing at the levels they should,” Levitan said.

Most corals reproduce by releasing sperm and eggs into the ocean during brief annual spawning events. The chance of sperm finding and fertilizing an egg depends on corals spawning in close proximity and in synchrony with each other.

In a study of the corals that build the major framework of Caribbean coral reefs, Levitan’s team found that the species living in shallower water experienced near total reproductive failure, while the species living in deeper water was about half as likely to spawn.

“The remarkable finding from this study was that the reduction in spawning persisted for three additional years, long after the corals had regained their symbiotic partners and regained their normal appearance,” Levitan said.

NOV 21, 2014

SEMINARSBEHAVIOR DISCUSSION GROUP MEETING Tue, Nov. 25, 2pmCarlos PintoLaboratorio de Química Ecológica, Universidad de ChileTupper Large Meeting RoomHost use patterns in Alchisme grossa (Membracidae): Behavioral mechanisms and ecological consequences

TUPPER SEMINARTue, Nov. 25, 4pmDoug EmlenUniversity of MontanaTupper AuditoriumMechanism(s) of extreme growth

BAMBI SEMINARWed, Nov. 26, 7:15pm Doug EmlenUniversity of MontanaBarro Colorado IslandExtravagant Weapons: The Story Behind Arms Races in Animals and Men

STUDY: ENVIRONMENTAL BLEACHING IMPAIRS LONG-TERM CORAL REPRODUCTION

Florida State University’s Don Leviton (L) STRI’s Nancy Knowlton recently authored a study on the long-term effects of coral bleaching in Marine Ecology Progress Series.

Don Levitan de la Universidad Estatal de la Florida (izq.) y Nancy Knowlton del Smithsonian en Panamá fueron co-autores de un reciente estudio sobre los efectos a largo plazo del blanqueamiento de los corales en la publicación Marine Ecology Progress Series.

Photo by Christian Ziegler

The worldwide decrease in coral abundance in combination with long-term reductions in spawning and reproduction following bleaching events put reef- building corals in a difficult situation. Eggs might be released, but never fertilized.

And that could have a major impact on the ecosystem at large.

Levitan’s team has been studying coral that is just off the coast of Panama since 1996. And since then, those corals have been exposed to two bleaching events. On average, it takes coral three to four years to recover from bleaching.

“Even if we can fix what’s killing these corals, it’s going to be hard for coral populations to recover, because the surviving corals might not successfully produce enough offspring to repopulate reefs,” he said.

The coral in that region is critical to building reefs, a crucial part of local ecosystems.

“There are a variety of reasons why people should care about this,” Levitan said.

Coral reefs provide protection and shelter for many different species of fish. Without the reefs, certain fish are left homeless and without an area to reproduce. They also protect coastlines from large waves and flooding, a major issue in areas that are prone to tropical storms or hurricanes.

In the future, Levitan said his team would like to examine the quality of gamete production and also determine if corals that have already bleached are more or less likely to bleach again.

Un reciente estudio realizado por un biólogo de la Universidad Estatal de Florida muestra que los episodios de blanquea-mientos provocados por el aumento de las temperaturas del mar están teniendo un impacto negativo a largo plazo sobre los corales.

El profesor Don Levitan, director del departamento de ciencias biológicas quien ha estado realizando estudios en el Smithsonian en Panamá desde 1996 escribe en la más reciente publicación de Marine Ecology Progress Series que el blanquea-miento - un proceso en el que las altas temperaturas del agua o la luz UV estresa al coral hasta el punto en que pierde sus algas, sus parejas simbióticas que le dan el color al coral, a la vez afectando la fertilidad a largo plazo de la coral.

ESTUDIO: EL BLANQUEAMIENTO AMBIENTAL DETERIORA LA REPRODUCCIÓN DEL CORAL A LARGO PLAZO

Photo by Christian Ziegler

Florida State University’s Don Levitan (L) STRI’s Nancy Knowlton look at a map of coral sites during a research trip to Bocas Del Toro, Panama.

Don Levitan de la Universidad Estatal de la Florida (izq.) Nancy Knowlton de STRI observan un mapa de sitios donde se encuentran los corales durante un viaje de investigación a Bocas Del Toro, Panamá.

El estudiante de post grado de Levitan, William Boudreau, junto a Javier Jara, del Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales en Panamá, y Nancy Knowlton del Smithsonian National Museum of Natural History, fueron co-autores del artículo.

“Incluso los corales que no se blanquearon no se están reproduciendo a los niveles que debería”, comentó Levitan.

La mayoría de los corales se reproducen mediante la libe-ración de esperma y de huevos en el océano durante los breves eventos de desove anual. La posibilidad de encontrar esperma y fertilizar un huevo depende de los corales desoven en las proximidades y en sincronía con los demás.

En un estudio de los corales que construyen el marco principal de los arrecifes de coral del Caribe, el equipo de Levitan descu-brió que las especies que viven en aguas menos profundas experimentaron casi un fracaso reproductivo total, mientras que las especies que viven en aguas más profundas tuvo aproximadamente la mitad de probabilidades de desovar.

“El hallazgo notable de este estudio fue que la reducción en el desove persistió durante tres años más, mucho después de que los corales habían recuperado a sus parejas simbióticas y recobrado su aspecto normal”, comentó Levitan.

La disminución en la abundancia de coral en todo el mundo en combinación con las reducciones a largo plazo en el desove y la reproducción luego de eventos de blanqueamiento de corales puso a los corales constructores de arrecifes en una situación difícil. Los huevos pueden ser liberados, pero nunca fertilizados.

Y eso podría tener un impacto importante en el ecosistema en general.

El equipo de Levitan ha estado estudiando los corales que se encuentra fuera de la costa de Panamá desde 1996. Y desde entonces, los corales han estado expuestos a dos eventos de blanqueamiento. En promedio, el coral se tarda de tres a cuatro años en recuperarse del blanqueamiento.

“Incluso si podemos arreglar lo que está matando a estos corales, va a ser difícil para las poblaciones de corales el recuperarse, porque los corales sobrevivientes podrían no producir con éxito suficiente descendencia para repoblar los arrecifes”, comentó.

El coral en esa región es crítico para la construcción de arrecifes, una parte crucial de los ecosistemas locales.

“Hay una variedad de razones por las cuales las personas deben preocuparse por esto”, comentó Levitan.

Los arrecifes de coral proporcionan protección y refugio para muchas especies diferentes de peces. Sin los arrecifes, ciertos peces se quedarían sin hogar y sin un área para reproducirse. También protegen las costas de las grandes olas y las inunda-ciones, un problema importante en áreas que son propensas a las tormentas tropicales o huracanes.

Levitan comentó que en el futuro, a su equipo le gustaría examinar la calidad de la producción de gametos y también determinar si los corales que anteriormente se han blanqueado son más o menos propensos a blanquearse de nuevo.

Photo courtesy of Florida State University

The authors found that coral bleaching affects the long-term fertility of coral. (Bleached Montastraea annularis)

Los autores descubrieron que el blanqueamiento del coral afecta la fertilidad de éstos a largo plazo. (Montastraea annularis blanqueada)

STRI NEWS, APRIL 4, 2014

Photo: Sean Mattson

In the early 1990s Karen Warkentin traveled to Costa Rica to see if the red-eyed treefrog could kick-start her Ph.D. Her aim was to study a frog that did something frogs in her native Canada didn’t. The iconic rainforest frog more than met her expectations. She discovered its embryos hatch prematurely when attacked by snakes, the tadpoles escaping to the relative safety of the pond below.

Discovering predator-induced early hatching revolutionized how biologists viewed embryos. It led to an enviable thesis and opened a research path that has earned numerous grants and sparked the careers of many young tropical biologists. Now a professor at Boston University, Warkentin and her students take over parts of STRI’s Gamboa Schoolhouse laboratories once a year to learn more about this treefrog and other amphibians.

Warkentin’s lab has uncorked dozens of questions about the escape-artist frog. Sensing vibration in their egg clutch alerts the embryos to danger. They distinguish storm vibrations to avoid unnecessary early hatching. They also escape from hungry wasps, and, if eggs fall into oxygen-depleted pond water, they hatch as well. Cheating death by hatching early, however, increases the risks tadpoles face once in the water.

“We’re building up a really rich and fascinating picture of the lives of eggs and early life stages,” said Warkentin, who credits many unexpected discoveries to hours of careful observation. “Just watching embryos really closely through a microscope or camera lens, we see things. And seeing those things leads to more questions.”

A principios de 1990 Karen Warkentin viajó a Costa Rica para ver si la rana arborícola de ojos rojos podría poner en marcha su doctorado. Su objetivo era estudiar una rana que hiciera algo que las ranas en su natal Canadá no hacen. La icónica rana de la selva tropical cumplió con creces sus expectativas. Descubrió que sus embriones eclosionan antes de tiempo cuando son atacadas por serpientes, los renacuajos escapan a la relativa seguridad de la laguna que está debajo.

El descubriendo de la eclosión temprana inducida por un depredador revolucionó cómo los biólogos observaban a los embriones. Esto condujo a una tesis envidiable y abrió un camino de investigación que se ha ganado numerosas becas e inició las carreras de muchos biólogos tropicales jóvenes. Ahora, como profesora en la Universidad de Boston, Warkentin y sus estudiantes utilizan una vez al año parte de los laboratorios de la Escuela de Gamboa del Smithsonian para aprender más acerca de esta rana arborícola y de otros anfibios.

El laboratorio de Warkentin ha desbordado decenas de interrogantes sobre esta rana artista del escape. El sentir la vibración en el cúmulo de huevos alerta a los embriones del peligro. Pueden distinguir las vibraciones causadas por una tormenta para evitar la eclosión temprana innecesaria. También escapan de avispas hambrientas, y, si los huevos caen en el agua de un estanque sin oxígeno, también pueden eclosionar. El burlar a la muerte con la eclosión temprana, sin embargo, aumenta los riesgos que los renacuajos enfrentan una vez en el agua.

“Estamos construyendo una imagen muy rica y fascinante de la vida de los huevos y las etapas tempranas de la vida,” comentó Warkentin, que atribuye los muchos descubrimientos inesperados a horas de observación cuidadosa. “Sólo observando a embriones muy de cerca a través de un lente de microscopio o de una cámara, vemos cosas. Y el ver esas cosas conduce a más interrogantes.”#STRIScientists

Karen Warkentin | Photo by Sean Mattson - STRI

THE ESCAPE ARTIST EGGSLOS HUEVOS ARTISTAS DEL ESCAPE

Photo by Christian Ziegler

Boston University’s Karen Warkentin collects the eggs of red-eyed treefrogs to study their behavior (facing page). As a Ph.D. student, she discovered that eggs can hatch prematurely to escape predation by snakes (top). Now the STRI Research Associate runs experiments at STRI to better understand this behavior including putting eggs in a shaker to measure response to vibrations (bottom).

Karen Warkentin de la Universidad de Boston recoge los huevos de las ranas arborícolas de ojos rojos para estudiar su comportamiento (página opuesta). Como estudiante de doctorado, descubrió que los huevos pueden eclosionar prematuramente para escapar de la depredación de serpientes (arriba). En el presente, la investigadora asociada del Smithsonian en Panamá ejecuta experimentos en esta institución para comprender mejor este comportamiento incluyendo el poner huevos en un agitador para medir la respuesta a las vibraciones (debajo).

ARRIVALS

Inge Müller Max-Planck-Institute for OrnithologySociality and physiology in the tropicsGamboa

Carlos Jaramillo Mexico City, Mexico To give a talk at the National University of Mexico

Héctor Guzmán To Changuinola, Bocas del Toro, Panamá For the manatee tagging project and attend a meeting with ANAM

Rachel Collin To New York City To the tenure review committee at the American Museum

DEPARTURES

PUBLICATIONS

Altieri, A. H. and Gedan, K. B. 2014. Climate change and dead zones. Global Change Biology, doi:10.1111/gcb.12754

Fernandez, A. A., Fasel, N., Knörnschild, M. and Richner, H. 2014. When bats are boxing: aggressive behaviour and communication in male Seba’s short-tailed fruit bat. Animal Behaviour, 98: 149-156. doi:10.1016/j.anbehav.2014.10.011

Spear, E. R., Coley, P. D. and Kursar, T. A. 2014. Do pathogens limit the distributions of tropical trees across a rainfall gradient? Journal of Ecology, : n/adoi:10.1111/1365-2745.12339

STRI WELCOMES NEW EMPLOYEES THE FOLLOWING PEOPLE HAVE JOINED STRI’S SUPPORT STAFF SINCE THE BEGINNING OF OCTOBER:

Rita Segura - Design and Construction Inspector

Alessandro Perez - Web Specialist

Alicia Ibáñez - Research Technician

Aristela Vergara - Data Entry

Miryam Venegas - Administrative Assistant

Lourdes Hernandez - Research Technician

EL SMITHSONIAN DA LA BIENVENIDA A NUEVOS EMPLEADOS LAS SIGUIENTES PERSONAS SE HAN UNIDO AL PERSONAL DE APOYO DEL SMITHSONIAN DESDE PRINCIPIOS DEL MES DE OCTUBRE:

Rita Segura - Inspector de Diseño y Construcción

Alessandro Perez - Especialista Web

Alicia Ibáñez - Técnico de Investigación

Aristela Vergara - Captador de Datos

Miryam Venegas - Asistente Administrativa

Lourdes Hernandez - Técnico de Investigación