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Keywords:

  • gene flow;
  • Pocillopora damicornis;
  • Goniastrea australensis;
  • larval dispersal;
  • range limits;
  • MPA networks
  • dispersión de larvas;
  • flujo génico;
  • límites de rango de distribución;
  • Goniastrea australensis;
  • Pocillopora damicornis;
  • redes de AMP

Abstract: High-latitude coral reefs (HLRs) are potentially vulnerable marine ecosystems facing well-documented threats to tropical reefs and exposure to suboptimal temperatures and insolation. In addition, because of their geographic isolation, HLRs may have poor or erratic larval connections to tropical reefs and a reduced genetic diversity and capacity to respond to environmental change. On Australia's east coast, a system of marine protected areas (MPAs) has been established with the aim of conserving HLRs in part by providing sources of colonizing larvae. To examine the effectiveness of existing MPAs as networks for dispersal, we compared genetic diversity within and among the HLRs in MPAs and between these HLRs and tropical reefs on the southern Great Barrier Reef (GBR). The 2 coral species best represented on Australian HLRs (the brooding Pocillopora damicornis and the broadcast-spawning Goniastrea australensis) exhibited sharply contrasting patterns of diversity and connectedness. For P. damicornis, the 8-locus genetic and genotypic diversity declined dramatically with increasing latitude (Na= 3.6–1.2, He= 0.3–0.03, Ng:N = 0.87–0.06), although population structure was consistent with recruitment derived largely from sexual reproduction (Go:Ge= 1.28–0.55). Genetic differentiation was high among the HLRs (FST[SD]= 0.32 [0.08], p < 0.05) and between the GBR and the HLRs (FST= 0.24 [0.06], p < 0.05), which indicates these temperate populations are effectively closed. In contrast for G. australensis, 9-locus genetic diversity was more consistent across reefs (Na= 4.2–3.9, He= 0.3–0.26, Ng:N = 1–0.61), and there was no differentiation among regions (FST= 0.00 [0.004], p > 0.05), which implies the HLRs and the southern GBR are strongly interconnected. Our results demonstrate that although the current MPAs appear to capture most of the genetic diversity present within the HLR systems for these 2 species, their sharply contrasting patterns of connectivity indicate some taxa, such as P. damicornis, will be more vulnerable than others, and this disparity will provide challenges for future management.

Resumen: Los arrecifes de coral de latitudes alta (ACLA) son ecosistemas marinos potencialmente vulnerables que enfrentan amenazas bien documentadas y exposición a temperaturas subóptimas e insolación. Adicionalmente, debido a su aislamiento geográfico, los ACLA pueden tener conexiones larvarias pobres o erráticas con arrecifes tropicales y una diversidad genética y capacidad para responder a cambios ambientales reducidas. En la costa oriental de Australia se ha establecido un sistema de áreas marinas protegidas (AMP) con la finalidad de conservar ACLA, en parte mediante el aprovisionamiento de fuentes de larvas colonizadoras. Para examinar la efectividad de las AMP existentes como redes para dispersión, comparamos la diversidad genética dentro y entre los ACLA en áreas marinas protegidas y entre esos ACLA y arrecifes tropicales en el sur de la Gran Barrera Arrecifal (GBA). Las 2 especies de coral mejor representadas en los ACLA australianos ((Pocillopora damicornis y Goniastrea australensis) exhibieron patrones de diversidad y conectividad muy contrastantes. En P. damicornis la diversidad genética y genotípica en 8 locus declinó dramáticamente con el incremento de la latitud (Na=3.6–1.2, He=0.3–0.03, Ng:N = 0.87–0.06) aunque la estructura de la población fue consistente con el reclutamiento derivado principalmente de la reproducción sexual (Go:Ge=1.28–0.55). La diferenciación genética fue alta entre los ACLA (FST[SD]=0.32 [0.08], p < 0.05) y entre la GBA y los ACLA (FST=0.24 [0.06], p < 0.05), lo cual indica que estas poblaciones templadas están cerradas efectivamente. En contraste para G. australensis, la diversidad genética fue más consistente en los arrecifes (Na=4.2–3.9, He=0.3–0.26, Ng:N =1–0.61), y no hubo diferenciación entre regiones (FST=0.00 [0.004], p > 0.05), lo cual implica que los ACLA y el sur de la GBA están estrechamente interconectados. Nuestros resultados demuestran que aunque parece que las AMP actuales capturan la mayor parte de la diversidad genética de estas 2 especies en los sistemas de ACLA, sus patrones de conectividad tan contrastantes indican que algunos taxa, como P. damicornis, serán más vulnerables que otros, y esta disparidad determinará retos para el manejo futuro.