Published February 21, 2020 | Version v1
Publication Open

Intercomparison of four methods to estimate coral calcification under various environmental conditions

Creators

  • 1. University of Cienfuegos
  • 2. International University of Monaco
  • 3. Scientific Centre of Monaco
  • 4. Sciences Po
  • 5. Institute for Sustainable Development and International Relations
  • 6. Laboratoire d'Océanographie de Villefranche
  • 7. Sorbonne Université
  • 8. French National Centre for Scientific Research

Description

Abstract. Coral reefs are constructed by calcifiers that precipitate calcium carbonate to build their shells or skeletons through the process of calcification. Accurately assessing coral calcification rates is crucial to determine the health of these ecosystems and their response to major environmental changes such as ocean warming and acidification. Several approaches have been used to assess rates of coral calcification, but there is a real need to compare these approaches in order to ascertain that high-quality and intercomparable results can be produced. Here, we assessed four methods (total alkalinity anomaly, calcium anomaly, 45Ca incorporation, and 13C incorporation) to determine coral calcification of the reef-building coral Stylophora pistillata. Given the importance of environmental conditions for this process, the study was performed under two starting pH levels (ambient: 8.05 and low: 7.2) and two light (light and dark) conditions. Under all conditions, calcification rates estimated using the alkalinity and calcium anomaly techniques as well as 45Ca incorporation were highly correlated. Such a strong correlation between the alkalinity anomaly and 45Ca incorporation techniques has not been observed in previous studies and most probably results from improvements described in the present paper. The only method which provided calcification rates significantly different from the other three techniques was 13C incorporation. Calcification rates based on this method were consistently higher than those measured using the other techniques. Although reasons for these discrepancies remain unclear, the use of this technique for assessing calcification rates in corals is not recommended without further investigations.

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

Translated Description (Arabic)

الملخص: يتم بناء الشعاب المرجانية بواسطة أجهزة التكليس التي ترسب كربونات الكالسيوم لبناء أصدافها أو هياكلها العظمية من خلال عملية التكليس. يعد التقييم الدقيق لمعدلات تكلس المرجان أمرًا بالغ الأهمية لتحديد صحة هذه النظم الإيكولوجية واستجابتها للتغيرات البيئية الرئيسية مثل ارتفاع درجة حرارة المحيطات وتحمضها. تم استخدام العديد من الأساليب لتقييم معدلات تكلس المرجان، ولكن هناك حاجة حقيقية لمقارنة هذه الأساليب من أجل التأكد من إمكانية تحقيق نتائج عالية الجودة وقابلة للمقارنة. هنا، قمنا بتقييم أربع طرق (شذوذ القلوية الكلي، شذوذ الكالسيوم، دمج 45Ca، ودمج 13C) لتحديد تكلس الشعاب المرجانية لبناء الشعاب المرجانية Stylophora pistillata. نظرًا لأهمية الظروف البيئية لهذه العملية، تم إجراء الدراسة تحت مستويين من الأس الهيدروجيني (المحيط: 8.05 والمنخفض: 7.2) وحالتين ضوئيتين (الضوء والظلام). في جميع الظروف، كانت معدلات التكلس المقدرة باستخدام تقنيات القلوية وشذوذ الكالسيوم بالإضافة إلى دمج 45Ca مرتبطة ارتباطًا وثيقًا. لم يتم ملاحظة مثل هذا الارتباط القوي بين شذوذ القلوية وتقنيات دمج 45Ca في الدراسات السابقة وعلى الأرجح ينتج عن التحسينات الموضحة في هذه الورقة. كانت الطريقة الوحيدة التي قدمت معدلات تكلس مختلفة بشكل كبير عن التقنيات الثلاث الأخرى هي دمج 13C. كانت معدلات التكلس بناءً على هذه الطريقة أعلى باستمرار من تلك التي تم قياسها باستخدام التقنيات الأخرى. على الرغم من أن أسباب هذه التناقضات لا تزال غير واضحة، إلا أنه لا يوصى باستخدام هذه التقنية لتقييم معدلات التكلس في الشعاب المرجانية دون مزيد من التحقيقات.

Translated Description (French)

Résumé. Les récifs coralliens sont construits par des calcifiants qui précipitent le carbonate de calcium pour construire leurs coquilles ou leurs squelettes par le processus de calcification. Une évaluation précise des taux de calcification des coraux est cruciale pour déterminer la santé de ces écosystèmes et leur réponse aux changements environnementaux majeurs tels que le réchauffement et l'acidification des océans. Plusieurs approches ont été utilisées pour évaluer les taux de calcification des coraux, mais il existe un réel besoin de comparer ces approches afin de s'assurer que des résultats de haute qualité et intercomparables peuvent être produits. Ici, nous avons évalué quatre méthodes (anomalie d'alcalinité totale, anomalie de calcium, incorporation de 45Ca et incorporation de 13C) pour déterminer la calcification corallienne du corail bâtisseur de récifs Stylophora pistillata. Compte tenu de l'importance des conditions environnementales pour ce processus, l'étude a été réalisée sous deux niveaux de pH de départ (ambiant : 8,05 et bas : 7,2) et deux conditions de lumière (claire et sombre). Dans toutes les conditions, les taux de calcification estimés en utilisant les techniques d'alcalinité et d'anomalie calcique ainsi que l'incorporation de 45Ca étaient fortement corrélés. Une corrélation aussi forte entre l'anomalie d'alcalinité et les techniques d'incorporation du 45Ca n'a pas été observée dans les études précédentes et résulte très probablement des améliorations décrites dans le présent article. La seule méthode qui fournissait des taux de calcification significativement différents des trois autres techniques était l'incorporation de 13C. Les taux de calcification basés sur cette méthode étaient systématiquement plus élevés que ceux mesurés à l'aide des autres techniques. Bien que les raisons de ces écarts ne soient pas claires, l'utilisation de cette technique pour évaluer les taux de calcification chez les coraux n'est pas recommandée sans recherches supplémentaires.

Translated Description (Spanish)

Resumen. Los arrecifes de coral son construidos por calcificadores que precipitan carbonato de calcio para construir sus conchas o esqueletos a través del proceso de calcificación. Evaluar con precisión las tasas de calcificación de los corales es crucial para determinar la salud de estos ecosistemas y su respuesta a los principales cambios ambientales, como el calentamiento y la acidificación de los océanos. Se han utilizado varios enfoques para evaluar las tasas de calcificación de los corales, pero existe una necesidad real de comparar estos enfoques para determinar que se pueden producir resultados de alta calidad e intercomparables. Aquí, evaluamos cuatro métodos (anomalía de alcalinidad total, anomalía de calcio, incorporación de 45Ca e incorporación de 13C) para determinar la calcificación del coral formador de arrecifes Stylophora pistillata. Dada la importancia de las condiciones ambientales para este proceso, el estudio se realizó bajo dos niveles de pH de partida (ambiente: 8.05 y bajo: 7.2) y dos condiciones de luz (luz y oscuridad). En todas las condiciones, las tasas de calcificación estimadas utilizando las técnicas de alcalinidad y anomalía de calcio, así como la incorporación de 45Ca, estuvieron altamente correlacionadas. Una correlación tan fuerte entre la anomalía de alcalinidad y las técnicas de incorporación de 45Ca no se ha observado en estudios previos y muy probablemente sea el resultado de las mejoras descritas en el presente documento. El único método que proporcionó tasas de calcificación significativamente diferentes de las otras tres técnicas fue la incorporación de 13C. Las tasas de calcificación basadas en este método fueron consistentemente más altas que las medidas utilizando las otras técnicas. Aunque las razones de estas discrepancias siguen sin estar claras, no se recomienda el uso de esta técnica para evaluar las tasas de calcificación en los corales sin más investigaciones.

Files

bg-17-887-2020.pdf.pdf

Files (1.1 MB)

⚠️ 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
md5:00b9e536a0cc93e838f54557cc485df6
1.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مقارنة بين أربع طرق لتقدير تكلس المرجان في ظل ظروف بيئية مختلفة
Translated title (French)
Intercomparaison de quatre méthodes pour estimer la calcification des coraux dans diverses conditions environnementales
Translated title (Spanish)
Intercomparación de cuatro métodos para estimar la calcificación de los corales en diversas condiciones ambientales

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2973059419
DOI
10.5194/bg-17-887-2020

Is supplement to
https://openalex.org/W4387217329 (Other)
https://openalex.org/W3215045396 (Other)
https://openalex.org/W2915214415 (Other)
https://openalex.org/W2610591133 (Other)
https://openalex.org/W2350835626 (Other)
https://openalex.org/W2278641857 (Other)
https://openalex.org/W2114577634 (Other)
https://openalex.org/W2098158237 (Other)
https://openalex.org/W2095167404 (Other)
https://openalex.org/W1597087822 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Cuba

References

  • https://openalex.org/W1519367351
  • https://openalex.org/W1597087822
  • https://openalex.org/W1971801644
  • https://openalex.org/W1979082421
  • https://openalex.org/W1983012614
  • https://openalex.org/W1986841014
  • https://openalex.org/W2010420376
  • https://openalex.org/W2035240561
  • https://openalex.org/W2044091314
  • https://openalex.org/W2047978616
  • https://openalex.org/W2066244567
  • https://openalex.org/W2097268004
  • https://openalex.org/W2099343657
  • https://openalex.org/W2146869613
  • https://openalex.org/W2291098356
  • https://openalex.org/W2300948160
  • https://openalex.org/W2313691361
  • https://openalex.org/W2471464552
  • https://openalex.org/W2529284364
  • https://openalex.org/W2750776629
  • https://openalex.org/W2783159541
  • https://openalex.org/W2792232334
  • https://openalex.org/W2898576580
  • https://openalex.org/W2915336810
  • https://openalex.org/W3100127210
  • https://openalex.org/W4300703429