| Literature DB >> 29707432 |
Richard R Coleman1,2, Joshua M Copus1,2, Daniel M Coffey1, Robert K Whitton3, Brian W Bowen1.
Abstract
Mesophotic coral ecosystems (MCEs) continue to be understudied, especially in island locations spread across the Indo-Pacific Ocean. Pohnpei is the largest island in the Federated States of Micronesia, with a well-developed barrier reef, and steep slopes that descend to more than 1,000 m. Here we conducted visual surveys along a depth gradient of 0 to 60 m in addition to video surveys that extend to 130 m, with 72 belt transects and 12 roving surveys using closed-circuit rebreathers, to test for changes in reef fish composition from shallow to mesophotic depths. We observed 304 fish species across 47 families with the majority confined to shallow habitat. Taxonomic and trophic positions at 30 m showed similar compositions when compared against all other depths. However, assemblages were comprised of a distinct shallow (<30 m) and deep (>30 m) group, suggesting 30 m as a transition zone between these communities. Shallow specialists had a high probability of being herbivores and deep specialists had a higher probability of being planktivores. Acanthuridae (surgeonfishes), Holocentridae (soldierfishes), and Labridae (wrasses) were associated primarily with shallow habitat, while Pomacentridae (damselfishes) and Serranidae (groupers) were associated with deep habitat. Four species may indicate Central Pacific mesophotic habitat: Chromis circumaurea, Luzonichthys seaver, Odontanthias borbonius, and an undescribed slopefish (Symphysanodon sp.). This study supports the 30 m depth profile as a transition zone between shallow and mesophotic ecosystems (consistent with accepted definitions of MCEs), with evidence of multiple transition zones below 30 m. Disturbances restricted to either region are not likely to immediately impact the other and both ecosystems should be considered separately in management of reefs near human population centers.Entities:
Keywords: Deep reef refugia hypothesis; Depth distribution; Fish surveys; Mesophotic coral ecosystem; Reef fishes; Trophic
Year: 2018 PMID: 29707432 PMCID: PMC5922234 DOI: 10.7717/peerj.4650
Source DB: PubMed Journal: PeerJ ISSN: 2167-8359 Impact factor: 2.984
Figure 1Map of Pohnpei, FSM.
Filled dark green colors represent terrestrial habitat while lighter blue areas indicate shallow reefs (depth <5 m). Filled circles represent locations of surveys. Inset shows geographic location of Pohnpei, indicated by the star.
Species checklist by depth (0–130 m).
Checklist of fish species surveyed between 0–130 m on the island of Pohnpei, Federated States of Micronesia.
| Depth (m) | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Species | Trophic Guild | 0–10 | 11–20 | 21–30 | 31–40 | 41–50 | 51–60 | 61–70 | 71–80 | 81–90 | 91–100 | 101–110 | 111–120 | 121–130 |
| Ginglymostomatidae | ||||||||||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| Carcharhinidae | ||||||||||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| Ps | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| Dasyatidae | ||||||||||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| Muraenidae | ||||||||||||||
| Ps | X | X | ||||||||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| Ps | X | X | ||||||||||||
| Synodontidae | ||||||||||||||
| Ps | X | X | X | |||||||||||
| Holocentridae | ||||||||||||||
| Pk | X | X | ||||||||||||
| Pk | X | X | X | X | ||||||||||
| Pk | X | X | X | X | ||||||||||
| Pk | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | ||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Pk | X | X | X | |||||||||||
| Pk | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| MIF | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| MIF | X | X | X | |||||||||||
| MIF | X | X | X | |||||||||||
| MIF | X | X | X | |||||||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| MIF | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | ||||
| MIF | X | |||||||||||||
| MIF | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | ||||
| Aulostomidae | ||||||||||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| Scorpaenidae | ||||||||||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| Serranidae | ||||||||||||||
| Ps | X | X | ||||||||||||
| Ps | X | X | X | X | X | |||||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| Ps | X | X | X | |||||||||||
| Ps | X | X | X | X | X | X | X | |||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| Ps | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| Ps | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | |||
| Ps | X | |||||||||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| Ps | X | X | X | X | X | |||||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| Ps | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| Serranidae, subfamily Anthiadinae | ||||||||||||||
| Pk | X | X | ||||||||||||
| Pk | X | X | X | |||||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Pk | X | X | X | X | ||||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Pk | X | X | X | X | X | X | X | |||||||
| Pk | X | X | X | X | X | |||||||||
| Pk | X | X | X | X | X | X | X | X | ||||||
| Pk | X | X | X | X | X | X | X | X | X | |||||
| Pk | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| Pk | X | X | ||||||||||||
| Symphysanodontidae | ||||||||||||||
| | Pk | X | X | |||||||||||
| Cirrhitidae | ||||||||||||||
| MIF | X | X | X | |||||||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| Priacanthidae | ||||||||||||||
| Pk | X | X | X | X | X | |||||||||
| Psuedochromidae | ||||||||||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| Plesiopidae | ||||||||||||||
| MIF | X | X | ||||||||||||
| Apogonidae | ||||||||||||||
| Pk | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | ||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Pk | X | X | ||||||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Pk | X | X | ||||||||||||
| Malacanthidae | ||||||||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Pk | X | X | ||||||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| MIF | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| Carangidae | ||||||||||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| Ps | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| MIF | X | X | ||||||||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| MIF | X | X | ||||||||||||
| SIF | ||||||||||||||
| Lutjanidae | ||||||||||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| MIF | X | X | X | X | X | |||||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| MIF | X | X | ||||||||||||
| Ps | X | X | X | X | X | X | X | X | ||||||
| MIF | X | X | ||||||||||||
| Ps | X | X | X | |||||||||||
| Ps | X | X | X | X | X | |||||||||
| Pk | X | X | ||||||||||||
| Lutjanidae subfamily Caesioninae | ||||||||||||||
| Ps | X | X | X | |||||||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| Pk | X | X | X | |||||||||||
| Pk | X | X | X | X | X | |||||||||
| Haemulidae | ||||||||||||||
| MIF | X | X | ||||||||||||
| Lethrinidae | ||||||||||||||
| MIF | X | X | X | |||||||||||
| MIF | X | X | ||||||||||||
| MIF | X | X | X | |||||||||||
| Mullidae | ||||||||||||||
| MIF | X | X | ||||||||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| Ps | X | X | X | X | ||||||||||
| MIF | X | X | X | X | ||||||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| Pempheridae | ||||||||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Kyphosidae | ||||||||||||||
| H | X | X | ||||||||||||
| H | X | |||||||||||||
| Chaetodontidae | ||||||||||||||
| C | X | X | X | X | X | |||||||||
| C | X | X | X | X | X | |||||||||
| Pk | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| C | X | |||||||||||||
| C | X | X | X | X | ||||||||||
| C | X | X | X | X | X | X | X | X | X | |||||
| C | X | |||||||||||||
| C | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| MIF | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | ||||
| C | X | X | ||||||||||||
| C | X | X | X | X | ||||||||||
| C | X | |||||||||||||
| C | X | X | ||||||||||||
| C | X | X | X | |||||||||||
| C | X | |||||||||||||
| C | X | X | X | X | ||||||||||
| SIF | X | |||||||||||||
| MIF | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | |||
| MIF | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | |
| Pk | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| Pk | X | X | ||||||||||||
| Pk | X | X | X | X | X | |||||||||
| C | X | |||||||||||||
| C | X | |||||||||||||
| Pomacanthidae | ||||||||||||||
| SIF | X | X | X | X | X | X | X | |||||||
| H | X | |||||||||||||
| H | X | X | X | X | ||||||||||
| H | X | X | X | X | X | |||||||||
| H | X | X | X | |||||||||||
| H | X | X | X | |||||||||||
| H | X | X | X | X | ||||||||||
| H | X | X | X | X | X | X | X | |||||||
| H | X | X | X | |||||||||||
| Pk | X | X | X | X | X | X | X | |||||||
| Pk | X | X | ||||||||||||
| H | X | X | X | X | X | X | X | X | ||||||
| SIF | X | X | ||||||||||||
| SIF | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | |||
| Pomacentridae | ||||||||||||||
| H | X | |||||||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Pk | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| Ps | X | X | X | X | ||||||||||
| Ps | X | X | ||||||||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Pk | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | |||
| Pk | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | ||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Pk | X | X | X | X | ||||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Pk | X | X | ||||||||||||
| Pk | X | X | ||||||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Pk | X | X | X | |||||||||||
| Pk | X | X | X | X | X | X | X | X | ||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Pk | X | X | ||||||||||||
| H | X | |||||||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Pk | X | X | ||||||||||||
| H | X | X | ||||||||||||
| C | X | X | X | |||||||||||
| H | X | X | X | |||||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| H | X | X | ||||||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| H | X | X | ||||||||||||
| H | X | |||||||||||||
| Labridae | ||||||||||||||
| MIF | X | X | ||||||||||||
| MIF | X | X | X | |||||||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| MIF | X | X | ||||||||||||
| MIF | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| MIF | X | X | X | X | X | X | X | |||||||
| MIF | X | X | ||||||||||||
| MIF | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| Pk | X | X | X | |||||||||||
| Pk | X | X | X | |||||||||||
| Pk | X | X | ||||||||||||
| MIF | X | X | X | X | ||||||||||
| MIF | X | X | X | X | X | |||||||||
| MIF | X | X | X | |||||||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| MIF | X | X | ||||||||||||
| MIF | X | X | X | X | ||||||||||
| MIF | X | X | ||||||||||||
| MIF | X | X | X | |||||||||||
| MIF | X | X | ||||||||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| MIF | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | ||||
| C | X | |||||||||||||
| MIF | X | X | X | |||||||||||
| C | X | |||||||||||||
| C | X | |||||||||||||
| SIF | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| MIF | X | X | ||||||||||||
| Ps | X | X | X | X | X | X | X | X | ||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| Ps | X | X | X | X | ||||||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| MIF | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| MIF | X | X | ||||||||||||
| MIF | X | X | X | X | ||||||||||
| Pk | X | X | X | |||||||||||
| MIF | X | X | X | X | ||||||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| Ps | X | X | X | X | ||||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| MIF | X | X | X | |||||||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| MIF | X | X | X | |||||||||||
| Labridae, subfamily Scarinae | ||||||||||||||
| H | X | X | ||||||||||||
| H | X | |||||||||||||
| H | X | |||||||||||||
| H | X | |||||||||||||
| H | X | |||||||||||||
| H | X | X | ||||||||||||
| H | X | X | X | X | ||||||||||
| H | X | |||||||||||||
| H | X | |||||||||||||
| H | X | |||||||||||||
| H | X | |||||||||||||
| H | X | X | X | |||||||||||
| H | X | |||||||||||||
| H | X | |||||||||||||
| H | X | |||||||||||||
| H | X | X | X | |||||||||||
| Pinguipedidae | ||||||||||||||
| MIF | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | ||||
| MIF | X | X | ||||||||||||
| Blennidae | ||||||||||||||
| H | X | |||||||||||||
| Pk | X | X | X | |||||||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| Gobiidae | ||||||||||||||
| Pk | X | X | ||||||||||||
| Pk | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Pk | X | X | X | |||||||||||
| Pk | X | X | X | X | X | |||||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| Ephippidae | ||||||||||||||
| H | X | X | X | |||||||||||
| Zanclidae | ||||||||||||||
| SIF | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| Acanthuridae | ||||||||||||||
| H | X | |||||||||||||
| H | X | X | ||||||||||||
| H | X | |||||||||||||
| H | X | |||||||||||||
| H | X | |||||||||||||
| H | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| H | X | |||||||||||||
| H | X | X | X | X | X | |||||||||
| Pk | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| H | X | X | ||||||||||||
| D | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| D | X | X | X | X | X | |||||||||
| D | X | X | X | X | X | |||||||||
| D | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| D | X | X | ||||||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Pk | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| Pk | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| Pk | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| H | X | X | X | X | X | |||||||||
| H | X | X | X | X | ||||||||||
| Siganidae | ||||||||||||||
| H | X | |||||||||||||
| H | X | |||||||||||||
| H | X | X | X | |||||||||||
| Sphyraenidae | ||||||||||||||
| Ps | X | |||||||||||||
| Ps | X | X | X | |||||||||||
| Scombridae | ||||||||||||||
| Ps | X | X | X | X | X | |||||||||
| Balistidae | ||||||||||||||
| MIF | X | X | X | |||||||||||
| MIF | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| MIF | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| H | X | X | X | |||||||||||
| H | X | X | ||||||||||||
| Pk | X | X | X | X | X | X | X | |||||||
| MIF | X | X | X | X | X | X | X | |||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| MIF | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | ||
| MIF | X | |||||||||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| Pk | X | |||||||||||||
| Monacanthidae | ||||||||||||||
| C | X | |||||||||||||
| C | X | |||||||||||||
| SIF | X | |||||||||||||
| Ostraciidae | ||||||||||||||
| SIF | X | X | ||||||||||||
| Tetraodontidae | ||||||||||||||
| C | X | X | X | X | X | X | ||||||||
| MIF | X | |||||||||||||
| SIF | X | X | ||||||||||||
Notes.
corallivore
herbivore
mobile invertebrate feeder
piscivore
planktivore
sessile invertebrate feeder
Members of the genus Plagiotremus are specialized scale eaters and have been grouped with piscivores.
Figure 2Species richness across a depth gradient in Pohnpei, FSM.
Although presented as a single digit, depth was assessed across the full 10 meter increment (i.e., 10, 0–10 m; 20, 11–20 m; and so forth).
PERMANOVA and PERMDISP.
Permutational analysis of variance (PERMANOVA) p-values and permutational analysis of dispersions (PERMDISP) p-values, obtained using 9,999 permutations, for pairwise fish assemblage comparisons between samples from depths of 10–60 m. Italicized numbers indicate significance at p < 0.05. Bolded numbers indicate significance after correcting for false discovery rates (corrected α = 0.015).
| Depth (m) comparisons | Species | Family | Trophic | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| PERMANOVA | PERMDISP | PERMANOVA | PERMDISP | PERMANOVA | PERMDISP | ||||
| Unique permutations | Unique permutations | Unique permutations | |||||||
| 10, 20 | 9,869 | 0.301 | 0.2165 | 9,998 | 0.252 | 0.5611 | 9,904 | 0.243 | |
| 10, 30 | 9,855 | 0.064 | 9,984 | 0.162 | 9,917 | 0.199 | |||
| 10, 40 | 9,861 | 0.533 | 9,905 | 9,919 | 0.063 | ||||
| 10, 50 | 9,871 | 9,900 | 0.086 | 9,924 | 0.155 | ||||
| 10, 60 | 9,855 | 9,891 | 9,922 | 0.137 | |||||
| 20. 30 | 9,859 | 0.17 | 0.0855 | 9,910 | 0.955 | 0.4968 | 9,915 | 0.750 | |
| 20. 40 | 9,863 | 0.888 | 9,903 | 0.368 | 9,918 | 0.516 | |||
| 20. 50 | 9,855 | 0.283 | 9,888 | 0.545 | 9,915 | 0.873 | |||
| 20, 60 | 9,878 | 9,832 | 0.132 | 9,931 | 0.951 | ||||
| 30, 40 | 0.6761 | 9,851 | 0.169 | 0.3369 | 9,895 | 0.372 | 0.3518 | 9,938 | 0.669 |
| 30, 50 | 0.2866 | 9,847 | 0.752 | 9,897 | 0.519 | 9,923 | 0.854 | ||
| 30, 60 | 0.9064 | 9,872 | 0.583 | 0.5028 | 9,903 | 0.112 | 9,930 | 0.799 | |
| 40, 50 | 0.6988 | 9,877 | 0.297 | 0.1677 | 9,904 | 0.675 | 0.6702 | 9,918 | 0.582 |
| 40, 60 | 0.0505 | 9,890 | 0.3263 | 9,892 | 0.809 | 9,914 | 0.471 | ||
| 50, 60 | 0.3547 | 9,873 | 0.355 | 0.2762 | 9,883 | 0.415 | 9,937 | 0.925 | |
Notes.
Resemblance matrices created for PERMANOVA and PERMDISP were based on the Bray–Curtis similarity index.
Figure 3CAP summary.
Canonical analysis of principal components (CAP). This is a two-dimensional representation of the multivariate space of each biological or ecological variable, (A) species (species codes: ACNI, Acanthurus nigricans; CEMU, Centropyge multicolor; CEVR, Centropyge vroliki; CESP, Cephalopholis spiloparaea; CHMA, Chromis margaritifer; CTST, Ctenochaetus striatus; LADI, Labroides dimidiatus; PLLA, Plectroglyphidodon lacrymatus; THLU, Thalassoma lutescens; ZESC, Zebrasoma scopas); (B) family; (C) trophic guild (trophic code: C, corallivores; H, herbivores; Pk, planktivores; MIF, mobile invertebrate feeder), as it relates to depth. Points that are closer together are more similar than points that are further apart; the direction of the line indicates which depth the variable is correlated relative to the axes, and the length of the vector relative to the radius of the circle shows the correlative strength between the variable and the CAP axes. Crosses indicate Spearman’s correlation at >0.5. See inset for depth key.
Figure 4Family and trophic guild summary.
Relative abundance of the 10 most common families (A) and trophic guilds (B) of reef fishes across depths at Pohnpei, FSM. Serranidae includes groupers and soapfishes.
GLMM.
Generalized linear mixed-effect model results on the effect of trophic guild on deep specialists according to each depth contour. Bolded values indicate significance at P < 0.05. Reference level for trophic guild is set as ‘Carnivore’. S.E., standard error.
| Estimate ± S.E. | |||
|---|---|---|---|
| 30 m threshold | |||
| Intercept | |||
| Herbivores | |||
| Piscivores | 0.176 ± 0.494 | 0.357 | 0.721 |
| Planktivores | |||
| 40 m threshold | |||
| Intercept | |||
| Herbivores | |||
| Piscivores | 0.255 ± 0.532 | 0.479 | 0.632 |
| Planktivores | |||
| 50 m threshold | |||
| Intercept | |||
| Herbivores | |||
| Piscivores | 0.050 ± 0.590 | 0.084 | 0.933 |
| Planktivores | |||
| 60 m threshold | |||
| Intercept | |||
| Herbivores | −1.915 ± 1.123 | −1.705 | 0.088 |
| Piscivores | 0.238 ± 0.575 | 0.413 | 0.679 |
| Planktivores | |||
Figure 5Specialism probability (GLMM).
Mean probability of being classified as a deep specialist for all trophic guilds according to generalized linear mixed-effects models based on each specified depth contour (color). Error bars represent 95% confidence limits.