Dugong-Seagrass Interactions in the Arabian Peninsula: Dugong Feeding Grounds as a Conservation Management Unit

Abstract

[eng] The principal challenge of conserving marine megaherbivores is that they typically range over extensive areas that far exceed the spatial scales of conventional management, transcending protected areas, and often moving across political boundaries. In the case of dugong (Dugong dugon, Müller 1776) populations, their elusive nature further frustrates our ability to design spatial management that effectively encompasses their entire home range. The dugong is globally vulnerable, and across most of its Indo-Pacific distribution, it exists as remnant populations composed of solitary individuals or small groups. Where their populations are large, dugongs often aggregate to feed in seagrass meadows, where they can spend several months as large groups. These meadows then serve as a vital opportunity for effective spatial management of dugongs. For this, it is critical to first describe which meadows dugongs choose to feed in as well as the corelates of this choice. It is additionally important to determine how seagrass meadows cope with this intense herbivory and what additional threats dugongs and seagrasses face. This thesis explores dugong-seagrass interactions in the Arabian Peninsula to strengthen the management of its data deficient but globally significant dugong populations. We used a set of complementary approaches (combining key informant interviews and citizen science with in-water ecological studies and spatial analyses) to study dugongs and their seagrass feeding grounds in the north-eastern Red Sea (NEOM, Kingdom of Saudi Arabia) and Arabian Gulf (Jabal Ali Wildlife Sanctuary, Emirate of Dubai, United Arab Emirates as well as Hawar Island, Kingdom of Bahrain). In both seas, we used indirect signs to identify hotspots for dugong foraging by evaluating the presence and density of feeding trails in seagrass meadows (Chapters 3, 4 and 6). These hotspots of dugong use clustered in shallow nearshore meadows, dominated by the fast-growing pioneer seagrasses Halodule uninervis, Halophila stipulacea and/or H. ovalis. While dugongs in the north-eastern Red Sea were relatively sparse, the Arabian Gulf encompasses the most clumped dugong groups in the world. We documented that these dugongs gather in large groups to feed around Hawar Island in Bahrain. Historical records and citizen science reports confirmed that these large dugong groups (>50 individuals) have persistently aggregated almost year-round around the island. At their maximum, we documented a record aggregation of ~700 dugongs, making it the largest dugong group ever recorded worldwide in recent history (Chapter 4). These fluid groups account for not less than ~60% of all dugongs in Bahrain and ~12% of the Arabian Gulf’s population, and move in small -2 - area between distinct winter and summer aggregation sites, serving as traditional feeding grounds. The core area occupied by the large dugong groups (~145 km2) around Hawar straddles the Bahrain-Qatar border, reflecting the transboundary nature of these groups and their habitats. In Chapter 5, we explored the environmental correlates of the large dugong groups around Bahrain. The groups move between areas, largely as a seasonal response, spending roughly half a year in each location. Differences in water temperature between summer and winter months can be extreme (range: 21 °C) and dugongs have to cope with some of the coldest and hottest temperatures anywhere in their range. The main predictor of the distribution of large dugong groups was the availability of extensive seagrass meadows (>760 km2), which covered approximately 82% of the main dugong occupancy area around Hawar. Given the high density of dugongs in the Arabian Gulf and the extreme temperature and salinity that the seagrasses have to tolerate, our final chapter explores how these seagrasses cope with the additional pressure induced by intense dugong grazing. We compared seagrass production with dugong consumption at 18 sites across the Arabian Gulf using a combination of observational approaches and experimental grazing studies. For a start, very few seagrass species are able to tolerate the harsh environmental settings of the Arabian Gulf and the meadows are limited to H. uninervis, H. stipulacea, and H. ovalis, which at some sites undergo seasonal die-back cycles. Despite this, these short lived, high turnover species, seem perfectly able to deal with intense megaherbivory pressures. For many locations in the Arabian Gulf, dugongs consumed <2% of seagrass production. However, at meadows around Hawar Island, mean dugong herbivory accounted for 57–87% (and occasionally consuming >100%) of primary production at the large dugong group core feeding grounds. Experimentally, we found that, once grazed, seagrass meadows take between 4–6 months to recover. The seasonal movement that we documented in earlier chapters (Chapters 4 and 5) allows these fast-growing species to recover from and cope with intense megaherbivory induced by large dugong groups. The seagrass meadows’ extensive area, species composition, and production regime in addition to the dugong seasonal movement associated with rotational grazing have sustained the yearlong persistence of clumped groups of 100s dugongs for >3 decades at spatially confined seasonal feeding grounds around Hawar Island. Our results indicated that dugong feeding grounds in both Red Sea and Arabian Gulf overlap with high human-use areas with intensifying coastal development, fishing, and boating activities imposing increasing risks on dugongs and their seagrass habitats (Chapter 3, 4, and 5). This underscores the pressing need of integrating the dugong-seagrass interaction dynamics -3 - in the management of dugong feeding grounds, to ensure that both dugongs and their key habitats are interdependently conserved through a holistic ecosystem-based management approach. Local fishers should be enlisted as co-managers since they have a large stake in maintaining productivity and health of the seagrass meadows they share with dugongs. Given their transboundary nature, regional collaboration cannot be overemphasized to conserve the dugong feeding grounds and migration corridors by establishing a network of regional dugong protected areas, a crucial requirement if we are to safeguard these globally important enigmatic dugong populations of the Red Sea and Arabian Gulf.

[cat] El principal repte en la conservació de megaherbívors marins és que solen abastar extenses àrees que superen amb escreix les escales espacials de la gestió convencional, transcendint les àrees protegides i sovint traspassant les fronteres polítiques. En el cas de les poblacions de dugong (Dugong dugon, Müller 1776), la seva natura esquiva dificulta encara més la nostra capacitat de dissenyar una gestió espacial que abasti tot el seu territori. El dugong és una espècie altament vulnerable a nivell mundial i, en la major part de la seva distribució Indo- Pacífica, només trobem poblacions residuals compostes per un únic individu o grups petits. Quan les seves poblacions són grans, però, els dugongs sovint s'agreguen en àrees concretes de pastura per alimentar-se d’herbeis dominats per angiospermes marines, on poden passar diversos mesos. Aquests herbeis, o zones de pastura, poden representar espais on realitzar una gestió espacial per la conservació dels dugongs. Per a això, és fonamental descriure primer quins herbeis trien els dugongs per alimentar-se, així com els factors principals que determinen aquesta elecció. A més, és important determinar com els herbeis responen a l’impacte dels herbívors i a quines amenaces addicionals s'enfronten els dugongs i les angiospermes marines. Aquesta tesi explora les interaccions entre dugongs i els herbeis d’angiospermes marines a la península aràbiga per enfortir la gestió de les poblacions d’aquest megaherbívors que estan en clara regressió a nivell mundial. Per adreçar-ho s’utilitzen una sèrie d’aproximacions complementàries combinant entrevistes a informants clau i ciència ciutadana amb estudis ecològics i anàlisis espacials. L’estudi es centrarà en les àrees de pastura dels dugongs al nord-est del Mar Roig (NEOM, Regne de l'Aràbia Saudita) i el golf d’Aràbia (Jabal Ali Wildlife Sanctuary, Emirat de Dubai, Emirats Àrabs Units; i Hawar Island, Regne de Bahrain). En ambdós mars, s’utilitzen la presència i densitat de les marques d’herbivorisme (feeding trails) dels dugongs que s’observen als herbeis com a senyals indirectes per identificar les àrees de pastura (Capítols 3 i 4). Els resultats en indiquen que les àrees de pastura s’han observat sobre tot en herbeis poc profunds propers a la costa, dominats per les angiospermes marines pioneres, de creixement ràpid, Halodule uninervis, Halophila ovalis i/o H. stipulacea. El resultats també indiquen que la presència de dugongs al nord-est del Mar Roig es relativament petita, i en canvi el golf Aràbic engloba la segona població de dugongs més gran del món. En concret vaig documentar que aquests dugongs es reuneixen en grans grups al voltant de l'illa de Hawar a Bahrain per pasturar en dos zones diferents a l’estiu i a l’hivern, 6 mesos a cada una, que poden arribar a tenir diferencies de temperatura de més de 21 °C (Capítol 5), les més grans observades en el rang de distribució dels dugongs. Els registres històrics i els informes de ciència ciutadana confirmen que les agrupacions de dugongs (> 50 individus) s’agregen de manera persistent gairebé durant tot l'any en aquesta illa amb una agrupació rècord de ~700 dugongs (Capítol 4) i representen aproximadament el 60% de tots els dugongs de Bahrain i el 12% de la població del golf Aràbig. El principal predictor de la seva distribució és la disponibilitat d'extensos prats d'herbeis (>760 km2), que cobreixen al voltant del 82% de l'àrea d'ocupació principal al voltant de Hawar. L'àrea central ocupada per aquests grups (~145 km2) es troba a cavall entre la frontera de Bahrain i Qatar, reflectint la naturalesa transfronterera d'aquests grups i els seus hàbitats Tenint en compte l'alta densitat de dugongs al golf Aràbic, i la temperatura i salinitat extremes d’aquesta zona, el meu capítol final explora com les angiospermes marines fan front a les pressions d’herbivoria. En aquest capítol comparo amb mesures in situ la producció dels herbeis amb el consum dels dugongs (taxes d’herbivorisme) a 18 llocs diferents al llarg del golf Aràbic. Els resultats ens indiquen que només tres espècies d’angiospermes marines són capaces de tolerar els durs entorns ambientals del golf, i els herbeis es limiten a H. uninervis, H. stipulacea i H. ovalis, que en alguns llocs experimenten cicles de mortalitat estacional. Malgrat això, aquestes espècies de vida curta i alta productivitat son perfectament capaces de fer front a les intenses pressions megaherbívores. A la majoria de les localitats triades al llarg del golf, els dugongs consumeixen <2% de la producció dels herbeis. No obstant això, els herbeis al voltants de Hawar, experimenten unes taxes d’herbivoria que representen de mitjana entre el 57 i el 87% de la seva producció, consumint ocasionalment > el 100% de la producció al nucli de les zones de pastura dels grans grups de dugongs. Experimentalment, vaig trobar que, un cop consumides, les angiospermes marines triguen entre 4 i 6 mesos a recuperar-se. El moviment estacional dels grans grups de dugongs que he documentat als capítols anteriors (Capítols 4 i 5) permet que aquestes espècies de plantes de creixement ràpid es recuperin i facin front a l'intens herbivorisme. La persistència durant més de 3 dècades dels grups de dugongs (superiors al 100 individus) en aquests nuclis relativament petits al voltat de Hawar es dona gràcies a l'extensa àrea dels herbeis, la composició i la producció de les espècies d’angiospermes que els conformen i al moviment estacional dels dugongs entre zones de pastura molt properes. Els nostres resultats també indiquen que les zones de pastura dels dugongs tant al Mar Roig com al Golf Aràbic es superposen amb zones molt freqüentades per humans. En aquestes àrees hi ha un desenvolupament costaner intensiu, gran activitat de pesca i navegació que imposen riscs als dugongs i als seus hàbitats (Capítols 3, 4 i 5). Això subratlla la necessitat imperiosa d'integrar les dinàmiques tròfiques dels dugongs en la gestió de les zones de pastura per garantir que tant els dugongs com els seus hàbitats clau es conservin de manera interdependent mitjançant un enfocament de gestió holístic basat en l'ecosistema. Els pescadors locals s'han d’integrar com a cogestors, ja que tenen un gran interès en mantenir la productivitat i la salut dels herbeis que comparteixen amb els dugongs. Atesa la naturalesa transfronterera d’aquests grans mamífers, la col·laboració regional és crítica per tal de protegir aquests hàbitats i els corredors de migració de dugongs. Es proposen l'establiment d'àrees protegides regionals en aquestes zones de pastura, un requisit crucial si volem salvaguardar aquestes poblacions de dugongs d'importància mundial.