Published December 1, 2017 | Version v1
Publication Open

Community composition in mangrove ponds with pulsed hypoxic and acidified conditions

  • 1. George Washington University
  • 2. Smithsonian Tropical Research Institute
  • 3. Smithsonian Environmental Research Center
  • 4. Maryland Department of Natural Resources

Description

Abstract The potential resilience of biological communities to accelerating rates of global change has received considerable attention. We suggest that some shallow aquatic ecosystems, where temperature, dissolved oxygen ( DO ), and pH can exhibit extreme variation on short timescales of hours or days, provide an opportunity to develop a mechanistic understanding of species persistence and community assembly under harsh environmental conditions. Extreme diel swings in DO and pH have been observed in eutrophic temperate ecosystems, and here, we describe a similar phenomenon consistently occurring across tropical sites that included relatively remote atolls on the Meso‐American barrier reefs in Belize and oligotrophic coastal lagoons in Panama. In particular, we documented large daily swings in temperature, DO , and pH within shallow ponds of Caribbean mangrove forests. Water in seven of 13 ponds went hypoxic (<2 mg/L DO ) during the multiday sampling period, and pH dipped nightly to low levels, falling below 7.0 in some ponds. Minimum pH and minimum DO were correlated, and showed a similar relationship in Belize and Panama, suggesting a common mechanism produced diel cycles. Remarkably, most ponds exhibited high abundance of macroalgae, macroinvertebrates, and fish, despite potentially stressful abiotic conditions. Although fish diversity was negatively correlated with pH range, our overall results from the ponds suggest that many species are sufficiently resistant such that a functionally complex community can persist in the midst of pulsed stressful conditions. We propose that the mangrove ponds could serve as a model ecosystem for investigating resistance and resilience of coastal marine communities to global change factors such as climate change, hypoxia, and ocean acidification.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

حظيت المرونة المحتملة للمجتمعات البيولوجية لتسارع معدلات التغير العالمي باهتمام كبير. نقترح أن بعض النظم الإيكولوجية المائية الضحلة، حيث يمكن أن تظهر درجة الحرارة والأكسجين المذاب ( DO ) ودرجة الحموضة تباينًا شديدًا في فترات زمنية قصيرة من الساعات أو الأيام، توفر فرصة لتطوير فهم ميكانيكي لاستمرار الأنواع والتجمع المجتمعي في ظل ظروف بيئية قاسية. لوحظت تقلبات شديدة في درجة الحموضة ودرجة الحموضة في النظم الإيكولوجية المعتدلة المغذية، وهنا، نصف ظاهرة مماثلة تحدث باستمرار عبر المواقع الاستوائية التي تضمنت جزرًا مرجانية نائية نسبيًا على الشعاب المرجانية الحاجزة الأمريكية الوسطى في بليز والبحيرات الساحلية قليلة التغذية في بنما. على وجه الخصوص، قمنا بتوثيق تقلبات يومية كبيرة في درجة الحرارة، ودرجة الحموضة، ودرجة الحموضة داخل الأحواض الضحلة في غابات المانغروف الكاريبية. ذهب الماء في سبع برك من أصل 13 بركة إلى نقص الأكسجين (<2 ملغ/لتر من الماء) خلال فترة أخذ العينات متعددة الأيام، وانخفضت درجة الحموضة ليلاً إلى مستويات منخفضة، وانخفضت إلى أقل من 7.0 في بعض البرك. تم ربط الحد الأدنى من درجة الحموضة والحد الأدنى من DO، وأظهرت علاقة مماثلة في بليز وبنما، مما يشير إلى آلية مشتركة تنتج دورات دييل. ومن اللافت للنظر أن معظم البرك أظهرت وفرة عالية من الطحالب الكبيرة واللافقاريات الكبيرة والأسماك، على الرغم من الظروف اللاأحيائية التي يحتمل أن تكون مرهقة. على الرغم من أن تنوع الأسماك كان مرتبطًا سلبًا بنطاق الأس الهيدروجيني، إلا أن نتائجنا الإجمالية من الأحواض تشير إلى أن العديد من الأنواع مقاومة بما فيه الكفاية بحيث يمكن أن يستمر مجتمع معقد وظيفيًا في خضم الظروف المجهدة النبضية. نقترح أن تكون أحواض أشجار المانغروف بمثابة نظام بيئي نموذجي للتحقيق في مقاومة ومرونة المجتمعات البحرية الساحلية لعوامل التغير العالمي مثل تغير المناخ ونقص الأكسجة وتحمض المحيطات.

Translated Description (French)

Résumé La résilience potentielle des communautés biologiques à l'accélération des taux de changement mondial a fait l'objet d'une attention considérable. Nous suggérons que certains écosystèmes aquatiques peu profonds, où la température, l'oxygène dissous ( OD ) et le pH peuvent présenter des variations extrêmes sur de courtes périodes d'heures ou de jours, offrent l'occasion de développer une compréhension mécaniste de la persistance des espèces et de l'assemblage des communautés dans des conditions environnementales difficiles. Des fluctuations extrêmes de DO et de pH ont été observées dans les écosystèmes tempérés eutrophes, et ici, nous décrivons un phénomène similaire se produisant régulièrement sur les sites tropicaux qui comprenaient des atolls relativement éloignés sur les récifs barrières méso-américains au Belize et les lagunes côtières oligotrophes au Panama. En particulier, nous avons documenté de grandes fluctuations quotidiennes de température, de DO et de pH dans les étangs peu profonds des forêts de mangroves des Caraïbes. L'eau dans sept des 13 étangs est devenue hypoxique (<2 mg/L DO ) pendant la période d'échantillonnage de plusieurs jours, et le pH a chuté chaque nuit à de faibles niveaux, tombant en dessous de 7,0 dans certains étangs. Le pH minimum et l'OD minimum étaient corrélés et montraient une relation similaire au Belize et au Panama, suggérant qu'un mécanisme commun produisait des cycles diél. Fait remarquable, la plupart des étangs présentaient une grande abondance de macroalgues, de macroinvertébrés et de poissons, malgré des conditions abiotiques potentiellement stressantes. Bien que la diversité des poissons ait été négativement corrélée à la plage de pH, nos résultats globaux des étangs suggèrent que de nombreuses espèces sont suffisamment résistantes pour qu'une communauté fonctionnellement complexe puisse persister au milieu de conditions stressantes pulsées. Nous proposons que les étangs de mangrove puissent servir d'écosystème modèle pour étudier la résistance et la résilience des communautés marines côtières aux facteurs de changement mondiaux tels que le changement climatique, l'hypoxie et l'acidification des océans.

Translated Description (Spanish)

Resumen La potencial resiliencia de las comunidades biológicas a la aceleración de las tasas de cambio global ha recibido una atención considerable. Sugerimos que algunos ecosistemas acuáticos poco profundos, donde la temperatura, el oxígeno disuelto ( OD ) y el pH pueden exhibir una variación extrema en escalas de tiempo cortas de horas o días, brindan la oportunidad de desarrollar una comprensión mecanicista de la persistencia de las especies y el ensamblaje de la comunidad en condiciones ambientales adversas. Se han observado oscilaciones extremas de diel en DO y pH en ecosistemas templados eutróficos, y aquí describimos un fenómeno similar que ocurre consistentemente en sitios tropicales que incluían atolones relativamente remotos en los arrecifes de barrera mesoamericanos en Belice y lagunas costeras oligotróficas en Panamá. En particular, documentamos grandes oscilaciones diarias de temperatura, DO y pH dentro de estanques poco profundos de bosques de manglares del Caribe. El agua en siete de los 13 estanques se volvió hipóxica (<2 mg/L DO ) durante el período de muestreo de varios días, y el pH bajó cada noche a niveles bajos, cayendo por debajo de 7.0 en algunos estanques. El pH mínimo y el OD mínimo se correlacionaron y mostraron una relación similar en Belice y Panamá, lo que sugiere que un mecanismo común produjo ciclos diel. Sorprendentemente, la mayoría de los estanques exhibieron una gran abundancia de macroalgas, macroinvertebrados y peces, a pesar de las condiciones abióticas potencialmente estresantes. Aunque la diversidad de peces se correlacionó negativamente con el rango de pH, nuestros resultados generales de los estanques sugieren que muchas especies son lo suficientemente resistentes como para que una comunidad funcionalmente compleja pueda persistir en medio de condiciones estresantes pulsadas. Proponemos que los estanques de manglares podrían servir como un ecosistema modelo para investigar la resistencia y la resiliencia de las comunidades marinas costeras a factores de cambio global como el cambio climático, la hipoxia y la acidificación de los océanos.

Files

ecs2.2053.pdf

Files (16.0 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:3f6082aab0c205b0169638289d86428e
16.0 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تكوين المجتمع في أحواض المنغروف مع حالات نقص الأكسجة والحموضة النبضية
Translated title (French)
Composition communautaire dans les étangs de mangrove avec des conditions hypoxiques et acidifiées pulsées
Translated title (Spanish)
Composición comunitaria en estanques de manglar con condiciones hipóxicas pulsadas y acidificadas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2779557201
DOI
10.1002/ecs2.2053

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Panama

References

  • https://openalex.org/W122622187
  • https://openalex.org/W126716689
  • https://openalex.org/W138770292
  • https://openalex.org/W1525760844
  • https://openalex.org/W1542976698
  • https://openalex.org/W1892588260
  • https://openalex.org/W1965664933
  • https://openalex.org/W1967810085
  • https://openalex.org/W1976403158
  • https://openalex.org/W1983040702
  • https://openalex.org/W1987471579
  • https://openalex.org/W1994308929
  • https://openalex.org/W2000007909
  • https://openalex.org/W2000168216
  • https://openalex.org/W2000211594
  • https://openalex.org/W2001060284
  • https://openalex.org/W2006511854
  • https://openalex.org/W2009015311
  • https://openalex.org/W2025242698
  • https://openalex.org/W2030604405
  • https://openalex.org/W2030781959
  • https://openalex.org/W2035134708
  • https://openalex.org/W2038561967
  • https://openalex.org/W2042361145
  • https://openalex.org/W2046954451
  • https://openalex.org/W2049721427
  • https://openalex.org/W2052743829
  • https://openalex.org/W2078077411
  • https://openalex.org/W2081240405
  • https://openalex.org/W2093303357
  • https://openalex.org/W2095807316
  • https://openalex.org/W2110065044
  • https://openalex.org/W2122938469
  • https://openalex.org/W2124565737
  • https://openalex.org/W2132446930
  • https://openalex.org/W2132663227
  • https://openalex.org/W2133064402
  • https://openalex.org/W2137495061
  • https://openalex.org/W2144920118
  • https://openalex.org/W2145350205
  • https://openalex.org/W2149184561
  • https://openalex.org/W2151399155
  • https://openalex.org/W2153100309
  • https://openalex.org/W2166248825
  • https://openalex.org/W2170058386
  • https://openalex.org/W2177803143
  • https://openalex.org/W2264141597
  • https://openalex.org/W2274794646
  • https://openalex.org/W2339677045
  • https://openalex.org/W2341205772
  • https://openalex.org/W2341855016
  • https://openalex.org/W2346547237
  • https://openalex.org/W2398706092
  • https://openalex.org/W2789640018
  • https://openalex.org/W4242493107
  • https://openalex.org/W595223035