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Role of Crab Herbivory in Die-Off of New England Salt Marshes




Abstract: Die-offs of cordgrass are pervasive throughout western Atlantic salt marshes, yet understanding of the mechanisms precipitating these events is limited. We tested whether herbivory by the native crab, Sesarma reticulatum, is generating die-offs of cordgrass that are currently occurring on Cape Cod, Massachusetts (U.S.A.), by manipulating crab access to cordgrass transplanted into die-off areas and healthy vegetation. We surveyed 12 Cape Cod marshes to investigate whether the extent of cordgrass die-off on creek banks, where die-offs are concentrated, was related to local Sesarma grazing intensity and crab density. We then used archived aerial images to examine whether creek bank die-off areas have expanded over the past 2 decades and tested the hypothesis that release from predation, leading to elevated Sesarma densities, is triggering cordgrass die-offs by tethering crabs where die-offs are pervasive and where die-offs have not yet been reported. Intensity of crab grazing on transplanted cordgrass was an order of magnitude higher in die-off areas than in adjacent vegetation. Surveys revealed that Sesarma herbivory has denuded nearly half the creek banks in Cape Cod marshes, and differences in crab-grazing intensity among marshes explained >80% of variation in the extent of the die-offs. Moreover, the rate of die-off expansion and area of marsh affected have more than doubled since 2000. Crab-tethering experiments suggest that release from predation has triggered elevated crab densities that are driving these die-offs, indicating that disruption of predator–prey interactions may be generating the collapse of marsh ecosystems previously thought to be exclusively under bottom-up control.


Resumen: La declinación de marismas es extensiva en el Atlántico occidental, sin embargo el entendimiento de los mecanismos que la causan es limitado. Probamos sí la herbivoría de un cangrejo nativo, Sesarma reticulatum, está causando la declinación del pasto Spartina alterniflora en Cape Cod, Massachusetts (E.U.A.), mediante la manipulación del acceso de cangrejos a pasto trasplantado en áreas en declinación y con vegetación saludable. Muestreamos 12 marismas de Cape Cod para investigar si la extensión de la declinación de pasto en las riberas de arroyos, donde se concentran las declinaciones, se relacionaba con la intensidad de forrajeo de Sesarma y con la densidad de cangrejos. Posteriormente utilizamos imágenes aéreas de archivo para examinar sí las áreas de declinación se han expandido en las dos ultimas décadas y probamos la hipótesis de que la liberación de la depredación, que lleva a densidades elevadas de Sesarma, está disparando las declinaciones de pasto al concentrar a los cangrejos donde las declinaciones son extensivas y donde las declinaciones aun no han sido reportadas. La intensidad del forrajeo de pasto por cangrejos fue un orden de magnitud mayor en las áreas de declinación que en la vegetación adyacente. Los muestreos revelaron que la herbivoría de Sesarma ha denudado casi la mitad de las riberas de arroyos en marismas de Cape Cod, y las diferencias en la intensidad del forrajeo de cangrejos explicó >80% de la variación en la extensión de las declinaciones. Más aun, la tasa de expansión de la declinación y el área de marismas afectadas han aumentado más del doble desde el año 2000. Los experimentos de encierro de cangrejos sugieren que la liberación de la depredación ha disparado el incremento de las densidades de cangrejos que están produciendo estas declinaciones, lo que indica que la disrupción de las interacciones depredador-presa pueden estar generando el colapso de los ecosistemas de marisma que previamente se pensaba que estaban exclusivamente bajo control de abajo hacia arriba.