Emergent Spatial Patterns Can Indicate Upcoming Regime Shifts in a Realistic Model of Coral Community

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dc.contributor.authorGenin, Alexandre
dc.contributor.authorNavarrete, Sergio A.
dc.contributor.authorGarcia-Mayor, Angeles
dc.contributor.authorWieters, Evie A.
dc.date.accessioned2025-01-20T17:10:39Z
dc.date.available2025-01-20T17:10:39Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractIncreased stress on coastal ecosystems, such as coral reefs, seagrasses, kelp forests, and other habitats, can make them shift toward degraded, often algae-dominated or barren communities. This has already occurred in many places around the world, calling for new approaches to identify where such regime shifts may be triggered. Theoretical work predicts that the spatial structure of habitat-forming species should exhibit changes prior to regime shifts, such as an increase in spatial autocorrelation. However, extending this theory to marine systems requires theoretical models connecting field-supported ecological mechanisms to data and spatial patterns at relevant scales. To do so, we built a spatially explicit model of subtropical coral communities based on experiments and long-term datasets from Rapa Nui (Easter Island, Chile), to test whether spatial indicators could signal upcoming regime shifts in coral communities. Spatial indicators anticipated degradation of coral communities following increases in frequency of bleaching events or coral mortality. However, they were generally unable to signal shifts that followed herbivore loss, a widespread and well-researched source of degradation, likely because herbivory, despite being critical for the maintenance of corals, had comparatively little effect on their self-organization. Informative trends were found under both equilibrium and nonequilibrium conditions but were determined by the type of direct neighbor interactions between corals, which remain relatively poorly documented. These inconsistencies show that while this approach is promising, its application to marine systems will require detailed information about the type of stressor and filling current gaps in our knowledge of interactions at play in coral communities.
dc.description.abstractEl actual aumento de las presiones sobre los ecosistemas costeros como los arrecifes de coral pueden conducir a un cambio repentino hacia un estado degradado, a menudo dominado por alga o roca desnuda. La elevada occurrencia de esta rapida degradacion a escala global destaca la necesidad de nuevas aproximaciones para la prediccion de tales cambios de estado. Los trabajos teoricos predicen que cambios en la estructura espacial de las especies creadoras de habitat deberian preceder los cambios repentinos de estado, por ejemplo con un aumento de la autocorrelacion espacial. Sin embargo, aplicar tal aproximacion requiere modelos que vinculen documentados mecanismos ecologicos con patrones especiales a las escalas adecuadas. En este trabajo proponemos un modelo espacialmente explicito de comunidades subtropicales de coral basado en trabajos a largo plazo en Rapa Nui (Isla de Pascua, Chile), para evaluar si los indicadores espaciales de cambios de estado repentinos pueden funcionar como indicadores tempranos en estos ecosistemas. Los resultados muestran que indicadores espaciales preceden la degradacion abrupta de comunidades de coral debido a un aumento de la mortalidad coralina, o de la frequencia de episodios de blanqueamiento. Sin embargo, no aparecen capaces de senalar cambios repentinos tras la perdida de herbivoros, un tipo de estres comun en comunidades coralinas. Se encontraron tendencias informativas tanto en condiciones de equilibrio como fuera de equilibrio, pero estas dependen del tipo de interaccion local entre corales, lo cual sigue poco documentado. Esta variacion en las tendencias destaca la necesidad de un conocimiento detallado tanto de las presiones como de las interacciones locales entre corals para llegar a una aplicacion informativa de los indicadores de cambios repentinos en ecosistemas marinos.
dc.fuente.origenWOS
dc.identifier.doi10.1086/728117
dc.identifier.eissn1537-5323
dc.identifier.issn0003-0147
dc.identifier.urihttps://doi.org/10.1086/728117
dc.identifier.urihttps://repositorio.uc.cl/handle/11534/91124
dc.identifier.wosidWOS:001134682200001
dc.issue.numero2
dc.language.isoen
dc.pagina.final218
dc.pagina.inicio204
dc.revistaAmerican naturalist
dc.rightsacceso restringido
dc.subjectregime shifts
dc.subjectearly-warning signals
dc.subjectalternative stable states
dc.subjectcoral reefs
dc.subjectsubtidal ecosystems
dc.subjectabrupt transitions
dc.subject.ods13 Climate Action
dc.subject.ods02 Zero Hunger
dc.subject.ods15 Life on Land
dc.subject.odspa13 Acción por el clima
dc.subject.odspa02 Hambre cero
dc.subject.odspa15 Vida de ecosistemas terrestres
dc.titleEmergent Spatial Patterns Can Indicate Upcoming Regime Shifts in a Realistic Model of Coral Community
dc.typeartículo
dc.volumen203
sipa.indexWOS
sipa.trazabilidadWOS;2025-01-12
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