Coral reefs are declining at alarming rates due to the synergistic effects of natural and anthropogenic impacts. Natural recovery is dependent on reproductive success of the main reef-building species. Assessing metabolic activity and its variability over biological processes such as reproduction in scleractinian corals has been a challenging task. The main question of this study was if the high-energy process of gametogenesis affects other important metabolic processes (calcification, growth, etc.) by diverting energy to the production of eggs in scleractinian corals. Therefore, the goals of this study were to characterize the changes/variability in metabolic demands of the Caribbean, reef-building coral Orbicella faveolata (Scleractinia, Cnidaria) throughout the gametogenic cycle. To answer this question changes in the respiration, photosynthesis, and calcification rates were measured in six large, tagged, healthy-looking colonies in Turrumote reef, La Parguera Natural Reserve on the southwest coast of Puerto Rico. Four incubations lasting 20 minutes each were done between 10:00 am and 2:30 pm on the surface of each colony once a month, from April to September, 2018, to measure respiration and photosynthesis rates using a newly developed, diver-portable, non-invasive respirometer called Community In Situ Metabolism (CISME). Water samples were collected from the surrounding water and from the incubation chamber to measure total alkalinity (TA) to calculate calcification rates. Results indicate changes in respiration, photosynthesis, and calcification rates, suggesting energy translocation during gametogenesis. The energy translocation hypothesis is supported by lower calcification rates obtained by the end of the reproductive cycle, indicating a probable transition from asexual to sexual reproduction. This study is the first to measure metabolic rates in ambient conditions in situ along the gametogenic process of a scleractinian coral.

Los arrecifes coralinos se están deteriorando rápidamente debido a los efectos sinergísticos de impactos naturales y antropogénicos. La recuperación natural de poblaciones de las principales especies constructoras de arrecifes depende del éxito reproductivo de estas. Estimaciones del metabolismo y su variabilidad a lo largo de ciclos biológicos como la reproducción en organismos marinos sésiles son complicadas. La pregunta principal de este estudio era si el proceso de gametogénesis con su alta demanda energética afecta otros procesos metabólicos importantes (calcificación, crecimiento, etc.) en el coral caribeño constructor de arrecifes Orbicella faveolata. Para responder esta pregunta se uso un nuevo respirómetro portátil y no-intrusivo llamado Community In Situ Metabolism (CISME) para medir respiración y fotosíntesis directamente sobre la superficie de seis colonias grandes y saludables (in situ) en Turrumote, Reserva Natural La Parguera en el sur-oeste de Puerto Rico. Se hicieron cuatro incubaciones de 20 minutos c/u entre las 10:00 am y las 2:30 pm en cada colonia una vez al mes durante el ciclo reproductivo (abril–septiembre, 2018) para estimar la variación en las tasas de respiración y fotosíntesis durante la gametogénesis. Se recogieron muestras de agua durante cada incubación para estimar alcalinidad total y las tasas de calcificación. Los resultados obtenidos indican una disminución en las tasas de respiración y de fotosíntesis a lo largo del ciclo reproductivo, posiblemente indicando translocación de energía para la formación de gametos y/o una interacción con los simbiontes. La disminución en las tasas de calcificación hacia el final soporta la translocación energética para reproducción. Este estudio es el primero en medir cambios en tasas metabólicas “in situ” durante la gametogénesis de un coral escleractínido.