Une faible accrétion nette de carbonate caractérise le récif corallien de Floride

Sites d’enquête et collecte de données

Des études benthiques et piscicoles ont été menées sur des sites stratifiés au hasard dans l’ensemble de la FRT par le programme national de surveillance des récifs coralliens (NCRMP) de la NOAA. Les sites ont été classés en trois régions biogéographiques, y compris Dry Tortugas (DRTO, n = 228), Florida Keys (FLKs, n = 322) et Southeast Florida (SEFL, n = 173) (Fig. 1). Les Florida Keys ont ensuite été classées dans les quatre sous-régions suivantes : Lower Keys (LK, n = 103), Middle Keys (MK, n = 46), Upper Keys (UK, n = 140), Biscayne (BISC, n = 33). Dans chaque région/sous-région (à l’exception de SEFL), les récifs ont été classés en fonction des types de récifs. Pour le DRTO, cela comprenait les sites de banc, d’avant-récif et de récif lagonaire. Pour le LK, le MK, le Royaume-Uni et le BISC, les types de récifs ont été classés comme côtiers, intermédiaires et hauturiers. Des données ont été recueillies dans toute la région en 2014, 2016 et 2018.

Des relevés ichtyologiques et benthiques ont été effectués conformément aux méthodologies du PNSRC34 (Tableau S2). Le protocole utilisé pour les enquêtes sur les poissons a été développé à partir d’une méthode modifiée de Reef Visual Census (RVC)35 et a été réalisée à l’aide d’un plan d’échantillonnage aléatoire stratifié. Des plongeurs ont relevé deux cylindres de 15 m de diamètre, espacés de 15 m. Les espèces de poissons ont été identifiées au niveau taxonomique le plus bas pendant une période de cinq minutes. Cela a été suivi de cinq minutes supplémentaires consacrées à l’enregistrement de l’abondance et de la taille des espèces (bacs de 10 cm).

Des relevés ont été utilisés pour quantifier la couverture benthique à chaque site. Le protocole de ces relevés suivait un plan d’échantillonnage standard à points d’intersection linéaires. Sur chaque site, un transect pondéré de 15 m a été drapé le long de la surface du récif. Les enquêteurs ont enregistré la composition benthique à des intervalles de 15 cm le long du transect (c.-à-d. 100 points équidistants). La composition benthique de ces 100 points a ensuite été transformée en pourcentage de couverture de groupes fonctionnels écologiquement importants (coraux scléractiniens [species-specific]Vieilles gorgones, hydrocoral, CCA, macroalgues, algues de gazon, éponges, sable/sédiment de substrat nu/mort).

Analyse du bilan carbonique

Les relevés benthiques planaires ont été ajustés pour tenir compte de la complexité tridimensionnelle (c’est-à-dire la rugosité) de chaque site à l’aide de données de détection et de télémétrie lumineuse (LiDAR) (résolution horizontale de 1 m; résolution verticale de 15 cm) provenant de relevés de cartographie topopathiemétrique de l’est de la Floride du Sud. littoral menée par le National Geodetic Survey de la NOAA. Une région d’intérêt (ROI) de 15 m x 15 m a été placée autour des coordonnées GPS de chaque site à l’aide d’ArcGIS Pro avec les extensions 3D et Spatial Analyst (ESRI). La ROI a ensuite été superposée aux données existantes de sondeur multifaisceaux (MBES) et de bathymétrie LiDAR. Dans le retour sur investissement, le LiDAR a été extrait à l’aide de la fonction Clip Raster d’ArcPy (l’interface de codage Python d’ArcGIS), et l’outil Surface Volume a été utilisé pour calculer la surface 3D. La rugosité a été calculée en divisant la surface 3D par la surface 2D de la ROI.

La méthodologie de normalisation des bilans carbonatés récifaux en fonction de la complexité topographique (c’est-à-dire la rugosité) s’écartait de celle des RécifBudget approche en utilisant la rugosité spécifique au site plutôt que la rugosité spécifique à l’espèce17. Il s’agissait d’une limitation nécessaire de cette analyse, car la rugosité des transects à des incréments de 1 m n’a pas été mesurée à l’aide du protocole de relevé benthique du PNSRC. Cependant, pour s’assurer que la complexité topographique du récif était toujours prise en compte, la rugosité de l’ensemble du site récifal, calculée à partir des données bathymétriques LiDAR, a été utilisée dans cette analyse. Bien que la rugosité du site plutôt que celle de chaque composant benthique, en particulier pour les coraux, puisse conduire à une sous-estimation ou à une surestimation des taux de production de carbonate, nous notons que la rugosité du site et des espèces (c’est-à-dire les morphologies coralliennes encroûtantes et massives) était faible pour la grande majorité. des sites et des espèces étudiées, réduisant ainsi la probabilité d’une sous-estimation ou d’une surestimation.

L’analyse du bilan carbonaté des récifs a été réalisée en suivant une version modifiée du RécifBudget approcher17. La production de carbonate de corail a été dérivée des taux d’extension linéaire spécifiques à l’espèce (cm an−1), densité squelettique (g cm−3), la morphologie des coraux (ramifiés, massifs, sous-massifs, encroûtants/plaqués) et le pourcentage de couverture. La production de carbonate par le CCA et d’autres incrustants calcaires a été calculée de la même manière en fonction de la surface, la littérature a rapporté des taux d’extension linéaire et la densité du squelette17. La production brute de carbonate sur chaque site d’étude a été mesurée comme la somme totale de la production de carbonate par tous les organismes calcaires trouvés sur chaque site et a été normalisée en fonction de la rugosité du récif spécifique au site.

L’érosion carbonatée brute pour chaque site d’étude a été calculée comme la somme totale de l’érosion par quatre groupes de bioérosion : les poissons perroquets, les microforeurs, les macroforeurs et les oursins. Les calculs ont suivi à peu près RécifBudget méthodologies17 (Tableau 1). Les distributions de fréquence de taille des perroquets provenant des enquêtes du NCRMP ont été multipliées par la taille et les taux de morsure spécifiques à l’espèce (morsures min−1), volume prélevé par bouchée (cm .)3), et proportion de piqûres laissant des cicatrices pour calculer l’érosion totale des perroquets17. La densité du substrat (1,72 g cm−3) utilisé dans ces calculs a suivi celui de la RécifBudget protocole17. La microbioérosion a été calculée à partir du pourcentage de couverture de substrat de corail mort, qui a été multiplié par un taux dérivé de la littérature17 de − 0,240 kg CaCO3 m2 an−1. Le macro-forage a été calculé comme le pourcentage de couverture d’éponges clionidés multiplié par le taux d’érosion moyen de toutes les éponges clionidées des Caraïbes et de l’Atlantique.17 (-6,05 kg CaCO3 m2 an−1). La bioérosion externe par les oursins a été calculée en utilisant Diadème l’abondance des oursins recueillie lors des relevés benthiques. En raison du manque de données sur la taille des tests provenant des relevés benthiques du PNSRC, l’abondance des oursins a été multipliée par le taux de bioérosion d’un test de taille moyenne.36 (66 mm) Caraïbes/Atlantique Diadème oursin (-0,003 kg CaCO3 m2 an−1). En utilisant un test de taille moyenne Diadème oursin pour cette analyse peut avoir conduit à une sous-estimation ou une surestimation de l’érosion de l’oursin, l’abondance de Diadème les oursins mesurés dans les enquêtes étaient minimes, car ils semblaient être fonctionnellement non pertinents dans l’ensemble de la FRT.

Validation du modèle

Étant donné que les méthodologies d’enquête et les sources de données utilisées dans cette analyse ont été modifiées par rapport à la norme RécifBudget approcher17nous avons choisi de valider notre modèle par une comparaison temporelle à échelle fine des RécifBudget Enquêtes menées par la NOAA à Cheeca Rocks (Royaume-Uni) sur trois sites proches du NCRMP utilisés dans notre analyse. Étant donné que les enquêtes du NCRMP ont été réalisées en 2014, 2016 et 2018, cette étude s’est concentrée exclusivement sur ces trois années d’enquête à partir de l’ensemble de données NOAA Cheeca Rocks. Les tendances temporelles liées à la croissance/érosion des récifs ont été comparées visuellement pour voir si les types d’enquêtes fournissaient des résultats comparables (SI Figure S6).

analyses statistiques

Tous les calculs du modèle et les analyses statistiques ont été effectués à l’aide de R37 avec l’extension R Studio38. Des modèles linéaires généralisés (GLM) ont été exécutés sur des variables de réponse impliquées dans la production d’habitat (c’est-à-dire la production nette de carbonate, la production brute de carbonate et l’érosion brute de carbonate) pour évaluer les tendances spatiales liées au développement des récifs dans les sous-régions et les types de récifs. Chaque GLM a été réalisé avec le type de récif imbriqué dans la sous-région. La meilleure distribution d’ajustement pour chaque variable a été déterminée à l’aide du package fitdisrplus R39. Une analyse de régression linéaire a été utilisée pour évaluer la relation entre la production nette de carbonate et la couverture corallienne vivante et la biomasse de perroquets. Toutes les parcelles ont été créées à l’aide du package ggplot2 R40 et édité pour le style avec Adobe Illustrator41.

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