• Energy Research

AbstractWe describe the successful creation of new reef habitat on Pulau Weh, Indonesia. Coral cover on artificial reef modules increased from a mean of 24±SE 2.4% 1 year after the initial attachment of Acropora spp. coral fragments to 64±SE 4.8% after 3 years. The artificial reef modules were also rapidly colonized by coral recruits. Recruit densities were 53±SE 3.2 m−2 on modules that had been submerged for only 1 year, nearly twice as high as recruit densities on natural reef substratum (31±2.8 m−2). Consequently, the original Acropora assemblage had increased to include at least 23 coral taxa, including 10 additional Acropora species. The artificial reefs also supported at least 29 reef fish species, from 11 families. Unfortunately, this initial success in habitat creation was abruptly halted by a rapid rise in sea temperature in May 2010 that killed almost all corals on the artificial reefs and on nearby natural reefs. Notwithstanding the general view that reef rehabilitation is yet to deliver ecological and conservation benefits at meaningful scales, other benefits of this project included raising the awareness of reef conservation in the local community, promotion of tourism on Pulau Weh and job creation. We conclude, therefore, that habitat creation has a legitimate role as part of an integrated marine conservation strategy.

La gestion des récifs coralliens pour la résilience au changement climatique est un concept populaire, mais il a été difficile à mettre en œuvre car les preuves scientifiques empiriques n'ont pas été évaluées ou ne sont parfois pas favorables à la théorie, ce qui conduit à l'incertitude lors de l'examen des méthodes et de l'identification des récifs prioritaires. Nous avons demandé à des experts et examiné la littérature scientifique pour obtenir des conseils sur les multiples facteurs physiques et biologiques qui affectent la capacité des récifs coralliens à résister et à se remettre des perturbations climatiques. Onze facteurs clés pour éclairer les décisions basées sur la mise à l'échelle des preuves scientifiques et la faisabilité de la quantification des facteurs ont été identifiés. Les facteurs importants pour la résistance et la récupération, qui sont des composantes importantes de la résilience, n'étaient pas fortement liés et devraient être évalués de manière indépendante. L'abondance d'espèces coralliennes résistantes (tolérantes à la chaleur) et la variabilité des températures passées ont été perçues comme offrant la plus grande résistance au changement climatique, tandis que les taux de recrutement des coraux et l'abondance des macroalgues ont été les plus influents dans le processus de rétablissement. Sur la base des 11 facteurs clés, nous avons testé un cadre fondé sur des données probantes pour la résilience au changement climatique dans une aire marine protégée indonésienne. Les résultats suggèrent que notre cadre pondéré par les preuves a amélioré les méthodes non pondérées existantes en termes de caractérisation de la résilience et de distinction des sites prioritaires. L'évaluation soutient le concept selon lequel, malgré une grande complexité écologique, relativement peu de variables fortes peuvent être importantes pour influencer la dynamique des écosystèmes. Il s'agit de la première évaluation rigoureuse des facteurs favorisant la résilience des récifs coralliens en fonction de leur importance perçue, des preuves empiriques et de la faisabilité de la mesure. Il y avait peu de différences entre les perceptions des scientifiques de l'importance des facteurs et les preuves scientifiques trouvées dans les publications de revues, mais d'autres études d'impact avant et après seront nécessaires pour tester pleinement la validité de tous les facteurs. Les méthodes ici augmenteront la faisabilité et la défensibilité d'inclure des mesures clés de résilience dans les évaluations des récifs coralliens, ainsi que de réduire les coûts. Adaptation, aires marines protégées, établissement des priorités, résistance, récupération. La gestión de los arrecifes de coral para la resiliencia al cambio climático es un concepto popular, pero ha sido difícil de implementar porque la evidencia científica empírica no se ha evaluado o, a veces, no respalda la teoría, lo que genera incertidumbre al considerar los métodos e identificar los arrecifes prioritarios. Pedimos a expertos y revisamos la literatura científica para obtener orientación sobre los múltiples factores físicos y biológicos que afectan la capacidad de los arrecifes de coral para resistir y recuperarse de las perturbaciones climáticas. Se identificaron once factores clave para informar las decisiones basadas en la evidencia científica a escala y la viabilidad de cuantificar los factores. Los factores importantes para la resistencia y la recuperación, que son componentes importantes de la resiliencia, no estaban fuertemente relacionados y deben evaluarse de forma independiente. Se percibió que la abundancia de especies de coral resistentes (tolerantes al calor) y la variabilidad de la temperatura pasada proporcionaban la mayor resistencia al cambio climático, mientras que las tasas de reclutamiento de coral y la abundancia de macroalgas fueron las más influyentes en el proceso de recuperación. Con base en los 11 factores clave, probamos un marco basado en evidencia para la resiliencia al cambio climático en un área marina protegida de Indonesia. Los resultados sugieren que nuestro marco ponderado por la evidencia mejoró los métodos no ponderados existentes en términos de caracterizar la resiliencia y distinguir los sitios prioritarios. La evaluación respalda el concepto de que, a pesar de la alta complejidad ecológica, relativamente pocas variables fuertes pueden ser importantes para influir en la dinámica de los ecosistemas. Esta es la primera evaluación rigurosa de los factores que promueven la resiliencia de los arrecifes de coral en función de su importancia percibida, la evidencia empírica y la viabilidad de la medición. Hubo pocas diferencias entre las percepciones de los científicos sobre la importancia de los factores y la evidencia científica que se encuentra en las publicaciones de revistas, pero se requerirán más estudios antes y después del impacto para probar completamente la validez de todos los factores. Los métodos aquí mencionados aumentarán la viabilidad y la defendibilidad de incluir métricas clave de resiliencia en las evaluaciones de los arrecifes de coral, así como reducirán los costos. Adaptación, áreas marinas protegidas, priorización, resistencia, recuperación. Managing coral reefs for resilience to climate change is a popular concept but has been difficult to implement because the empirical scientific evidence has either not been evaluated or is sometimes unsupportive of theory, which leads to uncertainty when considering methods and identifying priority reefs. We asked experts and reviewed the scientific literature for guidance on the multiple physical and biological factors that affect the ability of coral reefs to resist and recover from climate disturbance. Eleven key factors to inform decisions based on scaling scientific evidence and the achievability of quantifying the factors were identified. Factors important to resistance and recovery, which are important components of resilience, were not strongly related, and should be assessed independently. The abundance of resistant (heat-tolerant) coral species and past temperature variability were perceived to provide the greatest resistance to climate change, while coral recruitment rates, and macroalgae abundance were most influential in the recovery process. Based on the 11 key factors, we tested an evidence-based framework for climate change resilience in an Indonesian marine protected area. The results suggest our evidence-weighted framework improved upon existing un-weighted methods in terms of characterizing resilience and distinguishing priority sites. The evaluation supports the concept that, despite high ecological complexity, relatively few strong variables can be important in influencing ecosystem dynamics. This is the first rigorous assessment of factors promoting coral reef resilience based on their perceived importance, empirical evidence, and feasibility of measurement. There were few differences between scientists' perceptions of factor importance and the scientific evidence found in journal publications but more before and after impact studies will be required to fully test the validity of all the factors. The methods here will increase the feasibility and defensibility of including key resilience metrics in evaluations of coral reefs, as well as reduce costs. Adaptation, marine protected areas, priority setting, resistance, recovery. تعد إدارة الشعاب المرجانية من أجل المرونة في مواجهة تغير المناخ مفهومًا شائعًا ولكن كان من الصعب تنفيذه لأن الأدلة العلمية التجريبية إما لم يتم تقييمها أو أنها في بعض الأحيان غير داعمة للنظرية، مما يؤدي إلى عدم اليقين عند النظر في الأساليب وتحديد الشعاب المرجانية ذات الأولوية. طلبنا من الخبراء وراجعنا الأدبيات العلمية للحصول على إرشادات حول العوامل الفيزيائية والبيولوجية المتعددة التي تؤثر على قدرة الشعاب المرجانية على المقاومة والتعافي من اضطرابات المناخ. تم تحديد أحد عشر عاملاً رئيسياً لتوجيه القرارات بناءً على قياس الأدلة العلمية وإمكانية تحقيق القياس الكمي للعوامل. لم تكن العوامل المهمة للمقاومة والتعافي، والتي تعد مكونات مهمة للمرونة، مرتبطة ارتباطًا وثيقًا، ويجب تقييمها بشكل مستقل. كان يُنظر إلى وفرة الأنواع المرجانية المقاومة (المقاومة للحرارة) وتقلب درجات الحرارة في الماضي على أنها توفر أكبر مقاومة لتغير المناخ، في حين كانت معدلات تجنيد المرجان ووفرة الطحالب الكلية أكثر تأثيرًا في عملية التعافي. استنادًا إلى العوامل الرئيسية الأحد عشر، اختبرنا إطارًا قائمًا على الأدلة لمرونة تغير المناخ في منطقة محمية بحرية إندونيسية. تشير النتائج إلى أن إطارنا المرجح بالأدلة قد تحسن على الأساليب غير المرجحة الحالية من حيث توصيف المرونة وتمييز المواقع ذات الأولوية. يدعم التقييم المفهوم القائل بأنه على الرغم من التعقيد البيئي الكبير، إلا أن عددًا قليلاً نسبيًا من المتغيرات القوية يمكن أن يكون مهمًا في التأثير على ديناميكيات النظام الإيكولوجي. هذا هو أول تقييم دقيق للعوامل التي تعزز مرونة الشعاب المرجانية بناءً على أهميتها المتصورة والأدلة التجريبية وجدوى القياس. كانت هناك اختلافات قليلة بين تصورات العلماء لأهمية العوامل والأدلة العلمية الموجودة في منشورات المجلات ولكن ستكون هناك حاجة إلى المزيد قبل دراسات التأثير وبعدها لاختبار صحة جميع العوامل بشكل كامل. ستزيد الطرق هنا من الجدوى وإمكانية الدفاع عن تضمين مقاييس المرونة الرئيسية في تقييمات الشعاب المرجانية، بالإضافة إلى تقليل التكاليف. التكيف، والمناطق البحرية المحمية، وتحديد الأولويات، والمقاومة، والتعافي.

Marine Protected Areas (MPAs) offer a unique opportunity to test the assumption that fishing pressure affects some trophic groups more than others. Removal of larger predators through fishing is often suggested to have positive flow-on effects for some lower trophic groups, in which case protection from fishing should result in suppression of lower trophic groups as predator populations recover. We tested this by assessing differences in the trophic structure of reef fish communities associated with 79 MPAs and open-access sites worldwide, using a standardised quantitative dataset on reef fish community structure. The biomass of all major trophic groups (higher carnivores, benthic carnivores, planktivores and herbivores) was significantly greater (by 40% - 200%) in effective no-take MPAs relative to fished open-access areas. This effect was most pronounced for individuals in large size classes, but with no size class of any trophic group showing signs of depressed biomass in MPAs, as predicted from higher predator abundance. Thus, greater biomass in effective MPAs implies that exploitation on shallow rocky and coral reefs negatively affects biomass of all fish trophic groups and size classes. These direct effects of fishing on trophic structure appear stronger than any top down effects on lower trophic levels that would be imposed by intact predator populations. We propose that exploitation affects fish assemblages at all trophic levels, and that local ecosystem function is generally modified by fishing.

Without drastic efforts to reduce carbon emissions and mitigate globalized stressors, tropical coral reefs are in jeopardy. Strategic conservation and management requires identification of the environmental and socioeconomic factors driving the persistence of scleractinian coral assemblages—the foundation species of coral reef ecosystems. Here, we compiled coral abundance data from 2,584 Indo-Pacific reefs to evaluate the influence of 21 climate, social and environmental drivers on the ecology of reef coral assemblages. Higher abundances of framework-building corals were typically associated with: weaker thermal disturbances and longer intervals for potential recovery; slower human population growth; reduced access by human settlements and markets; and less nearby agriculture. We therefore propose a framework of three management strategies (protect, recover or transform) by considering: (1) if reefs were above or below a proposed threshold of >10% cover of the coral taxa important for structural complexity and carbonate production; and (2) reef exposure to severe thermal stress during the 2014–2017 global coral bleaching event. Our findings can guide urgent management efforts for coral reefs, by identifying key threats across multiple scales and strategic policy priorities that might sustain a network of functioning reefs in the Indo-Pacific to avoid ecosystem collapse.

AbstractSmall‐scale fisheries are an important livelihood and primary protein source for coastal communities in many of the poorest regions in the world, yet many are overfished and thus require effective and scalable management solutions. Positive ecological and socioeconomic responses to management typically lag behind immediate costs borne by fishers from fishing pressure reductions necessary for fisheries recovery. These short‐term costs challenge the long‐term success of these interventions. However, social marketing may increase perceptions of management benefits before ecological and socioeconomic benefits are fully realized, driving new social norms and ultimately long‐term sustainable behavior change. By conducting underwater visual surveys to quantify ecological conditions and by conducting household surveys with community members to quantify their perceptions of management support and socioeconomic conditions, we assessed the impact of a standardized small‐scale fisheries management intervention that was implemented across 41 sites in Brazil, Indonesia, and the Philippines. The intervention combines TURF reserves (community‐based territorial use rights for fishing coupled with no‐take marine reserves) with locally tailored social‐marketing behavior change campaigns. Leveraging data across 22 indicators and 4 survey types, along with data from 3 control sites, we found that ecological and socioeconomic impacts varied and that communities supported the intervention and were already changing their fishing practices. These results suggest that communities were developing new social norms and fishing more sustainably before long‐term ecological and socioeconomic benefits of fisheries management materialized.