Using Remote Sensing to Reassess the Mass Mortality of Diadema antillarum 1983-1984

The 1983-1984 mass mortality of the sea urchin Diadema antillarum remains one of the most severe die-offs ever recorded in the Caribbean. Before 1983, the herbivore D. antillarum was pervasive on coral reefs in the region. Nine months after first detection of the mass mortality, 95% of the urchins had perished, and algal cover of coral increased between 100% and 250%. A water-borne pathogen was hypothesized as the causative agent, but it was never isolated. To date, surface current patterns have been used exclusively to explain both the cause and the distribution patterns of the mortality event. Using archived satellite images, we re-examined the water-borne pathogen hypothesis and investigated whether other mechanisms could also account for the dissemination pattern in some areas. In addition, archived satellite images were utilized to detect changes in coral reef reflectance. For infections in the Gulf of Mexico and Bermuda, satellite images confirm that surface currents are likely responsible for the distribution of the pathogen. For infections in the eastern Caribbean (Curacao, U.S. Virgin Islands, Barbados), however, another mechanism, possibly ballast water exchange, must be considered because the surface current and infection patterns do not coincide. Changes in coral reflectance were detectable from Landsat thermatic mapping data before and after the mass mortality and correspond to the change in algal cover. Results from our study demonstrate the potential of satellite images for use in determining connectivity between regions of the Caribbean and in detecting changes in coral reef cover. Utilizacion de Percepcion Remota para Reanalizar la Mortandad Masiva de Diadema antillarum de 1983-1984 Resumen: El evento de mortandad masiva de 1983-1984 del erizo de mar Diadema antillarum se mantiene como uno de los eventos de mortandad masiva mas severos de que se tengan registros en el Caribe. Antes de 1983, el herviboro D. antillarum, abundaba en los arrecifes de coral de la region. Nueve meses despues de la deteccion de la mortandad masiva, 95% de los erizos fallecieron y la cobertura de algas sobre el coral se incremento entre 100 y 250%. Se establecio la hipotesis de que el agente causante fue un patogeno de origen acuatico, pero nunca fue aislado. A la fecha, los patrones de corrientes superficiales han sido usados exclusivamente para explicar tanto el agente causal como los patrones de distribucion de la mortandad. Utilizando imagenes de archivo de satelite, re-examinamos la hipotesis del agente de origen acuatico e investigamos si otros mecanismos podrian tambien ser considerados en los patrones de diseminacion de algunas areas. Para infecciones del Golfo de Mexico y Bermudas, las imagenes de satelite confirman que las corrientes superficiales son los responsables mas probables de la distribucion del patogeno. Sin embargo, para infecciones en el Este del Caribe (Curacao, U.S., Islas Virginia, Barbados), otro mecanismo, posiblemente el cambio de agua de lastre, podria ser considerado debido a que las corrientes superficiales y los patrones de infeccion no coinciden. Se detectaron cambios en la reflectancia del coral por medio de datos del mapeador tematico Landsat antes y despues de la mortandad masiva, mismos que correspondieron con los cambios en la cobertura algal. Los resultados de nuestro estudio demuestran el potencial de usar imagenes de satelite para determinar la conectividad entre regiones del Caribe y para detectar cambios en la cobertura del arrecife coralino.