Great Barrier Reef recovery through multiple interventions

• Published in: Conservation biology Vol. 32; no. 6; pp. 1356 - 1367
• Main Authors: Condie, Scott A., Plagányi, Éva E., Morello, Elisabetta B., Hock, Karlo, Beeden, Roger
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: United States Wiley Blackwell, Inc 01-12-2018; Blackwell Publishing Ltd
• Subjects: Acanthaster planci; Barrier reefs; Catchment area; Catchments; conectividad de arrecifes; coral; Coral bleaching; Corals; crown‐of‐thorns starfish; cumulative impacts; Cyclones; Dynamics; ecosystem model; estrella de mar corona de espinas; Flood management; Hurricanes; impactos acumulativos; Interspecific relationships; Intervention; metacommunity model; Modelling; modelo de ecosistema; modelo de metacomunidad; Outbreaks; Predation; Predators; Prey; reef connectivity; Reefs; Restoration; Testing; Tropical climate; Tropical cyclones; 棘冠海星Acanthaster planci, 珊瑚, 珊瑚礁连接度, 累积影响, 生态系统模型, 集合群落模型; Australia; Great Barrier Reef; crown-of-thorns starfish; Acanthaster planci; reef connectivity; 棘冠海星Acanthaster planci, 珊瑚, 珊瑚礁连接度, 累积影响, 生态系统模型, 集合群落模型; conectividad de arrecifes; ecosystem model; impactos acumulativos; metacommunity model; coral; modelo de ecosistema; cumulative impacts; estrella de mar corona de espinas; modelo de metacomunidad
• ISSN: 0888-8892; 1523-1739
• DOI: 10.1111/cobi.13161

The decline of coral cover on Australia's Great Barrier Reef (GBR) has largely been attributed to the cumulative pressures of tropical cyclones, temperature-induced coral bleaching, and prédation by crown-of-thorns starfish (CoTS). In such a complex system, the effectiveness of any management intervention will become apparent only over decadal time scales. Systems modeling approaches are therefore essential to formulating and testing alternative management strategies. For a network of reefs, we developed a metacommunity model that incorporated the cumulative pressures of tropical cyclones, coral bleaching, prédation, and competition between corals. We then tested the response of coral cover to management interventions including catchment restoration to reduce discharge onto the reef during cyclone-induced flood events and enhanced protection of trophic networks supporting prédation of CoTS. Model results showed good agreement with long-term monitoring of the GBR, including cyclical outbreaks of CoTS driven by predator-prey dynamics on the network of reefs. Testing of intervention strategies showed that catchment restoration would likely improve coral cover. However, strategies that combined catchment restoration with enhanced CoTS predation were far more effective than catchment restoration alone. La declinación de la cobertura de coral en la Gran Barrera Arecifal (GBA) en Australia se ha atribuido en su mayoría a las presiones acumuladas de los ciclones tropicales, el blanqueamiento de corales influenciado por la temperatura, y la depredación por parte de la estrella de mar corona de espinas (ECdE). En un sistema tan complejo, la efectividad de cualquier intervención de manejo se volverá evidente solamente después de varias escalas de tiempo en décadas. Por lo tanto, los métodos de modelado de sistemas son esenciales para formular y evaluar las estrategias alternativas de manejo. Desarrollamos un modelo de metacomunidadpara una red de arrecifes que incorporó las presiones acumulativas de los ciclones tropicales, el blanqueamiento del coral, la depredación, y la competencia entre corales. Después probamos la respuesta de la cobertura de coral ante las intervenciones de manejo, incluyendo la restauración de la zona de influencia para reducir la descarga sobre el arrecife durante los eventos de inundación inducidos por los ciclones y la protección mejorada de las redes tróficas que respaldan la depredación de la ECdE. Los resultados del modelo mostraron buena concordancia con el monitoreo a largo plazo de la GBA, incluyendo brotes cíclicos de ECdE conducidos por las dinámicas de depredador-presa en la red de arrecifes. La prueba de las estrategias de intervención mostró que la restauración de la zona de influencia probablemente aumentaría la cobertura de coral. Sin embargo, las estrategias que combinaron la restauración de la zona de influencia con la depredación aumentada de la ECdE fueron mucho más efectivas que la restauración de la zona de influencia por sí sola. 澳大利亚大堡礁珊瑚覆盖率的下降很大程度上是受到热带气旋、温度引起的珊瑚白化和棘冠海星捕食的 累积影响。在这样ー个复杂系統中，管理干预措施的有效ñ 需要数十年才能显现。因此,用系统建模的方法来制 定和检验替代的管理策略显得至关重要。我们针对珊瑚礁网络发展了ー个聚合群落模型，整合了热带气旋、珊 琐白化、捕食和珊瑚间竞争的累积压力。接下来我们检测了珊瑚覆盖率对管理干预的响应,这些干预措施包括 通过流域恢复来减少气旋引发的洪水排放到珊瑚礁区域, 以及加强保护来维持棘冠海星捕食的食物网。模型结 果与大堡礁长期监测的情況一致，可以模拟出珊瑚礁网络中由捕食者-猎物动力学导致的棘冠海星周期性爆发。 对干预措施的检测表明，流域恢复可以提高珊瑚樵覆盖率。不过，流域恢复与增强棘冠海星捕食相结合的策略比 只考虑流域恢复要有效得多。