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ACTIVE CORALRESTORATIONTechniques for a Changing PlanetEdited by David E. Vaughan, PhD
Copyright 2021 by J. Ross PublishingISBN: 978-1-60427-143-0Printed and bound in the U.S.A. Printed on acid-free paper.10 9 8 7 6 5 4 3 2 1Library of Congress Cataloging-in-Publication DataNames: Vaughan, David E., editor.Title: Active coral restoration : techniques for a changing planet / editedby David Vaughan.Description: Plantation : J. Ross Publishing, Inc., [2021] Includesbibliographical references and index. Identifiers: LCCN 2021006281 (print) LCCN 2021006282 (ebook) ISBN9781604271430 (hardcover) ISBN 9781604278323 (epub)Subjects: LCSH: Coral reef restoration.Classification: LCC QH541.5.C7 A28 2021 (print) LCC QH541.5.C7 (ebook) DDC 333.95/53153—dc23LC record available at https://lccn.loc.gov/2021006281LC ebook record available at https://lccn.loc.gov/2021006282Cover photo credit:Thank you to Lisa Carne, Executive Director and Founder of Fragments of Hope, Ltd., for thephotos on the front cover. The top photo is from October 2011 and shows degraded reef rubblewith the first coral outplants of Acropora palmata, elkhorn coral, at sub-site #13 in LaughingCaye National Park, Belize. The bottom photo is of the same site in May 2016. Through activecoral restoration, conducted by Fragments of Hope, this reef was successfully restored to afunctional reef teeming with fish and invertebrates in just six years. Our gratitude to Lisa andher colleagues for sharing these photos, for telling their story in Chapter 11 of this book, andfor their continued dedication to coral reef restoration.This publication contains information obtained from authentic and highly regarded sources.Reprinted material is used with permission, and sources are indicated. Reasonable effort hasbeen made to publish reliable data and information, but the author and the publisher cannotassume responsibility for the validity of all materials or for the consequences of their use.All rights reserved. Neither this publication nor any part thereof may be reproduced, storedin a retrieval system, or transmitted in any form or by any means, electronic, mechanical, photocopying, recording or otherwise, without the prior written permission of the publisher.The copyright owner’s consent does not extend to copying for general distribution for promotion, for creating new works, or for resale. Specific permission must be obtained from J.Ross Publishing for such purposes.Direct all inquiries to J. Ross Publishing, Inc., 151 N. Nob Hill Rd., Suite 476, Plantation, FL33324.Phone: (954) 727-9333Fax: (561) 892-0700Web: www.jrosspub.com
In memory of Dr. Ruth Gates, whose energy, enthusiasm, anddedication to the study and conservation of coral reefs has been atrue inspiration—one that will lead us forward well into the future.
CONTENTSForeword . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvAbout the Editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xviiContributing Authors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xixAcknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxiiiWAV page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxvSECTION I: OVERVIEW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3Author: David E. VaughanReferences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52 History of Reef Restoration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7Authors: Adam Smith, Boze Hancock, Nathan Cook, and David VaughanIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7Coral Reefs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8Coral Restoration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8Indigenous People and Reef Restoration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10Scientific Pioneers of Reef Restoration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10Management Support for Coral Reef Restoration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16Communication and Education on Reef Restoration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17The Role of Private Business in Reef Restoration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19Global Literature Review . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27Recommended Future Research and Goals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .283 The Quandary of Active and Passive Reef Restorationin a Changing World . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31Author: Buki RinkevichWhat Is Ecological Restoration? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31Active and Passive Restoration—the Path of Silviculture . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33The Path of Active and Passive Restoration in Coral Reefs . . . . . . . . . . . . . . . . .35v
viActive Coral Restoration: Techniques for a Changing PlanetQuandary and Solution for Active Reef Restoration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .384 Live Rock Farmer to Live Coral Farmer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43Author: Ken NedimyerIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43Early History: The Passion for Coral Reefs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43Catastrophic Changes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44The Live Rock Farm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45The Coral Farm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48Coral Reef Restoration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51A Coral Farm Becomes a Coral Nursery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52Starting the Coral Restoration Foundation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60Developing the Coral Tree Nursery Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62Taking It to the Next Level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65Recommended Future Research . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67SECTION II: BIOLOGICAL CONSIDERATIONS AND METHODOLOGIES . . . . 695 Land and Field Nurseries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71Author: David E. VaughanIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71Locations for Nurseries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73Area Required . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74Equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74Supplies and Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77Designs, Plans, Drawings, and Layouts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80Fouling—Maintenance and Cleaning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81Label Everything . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81Measuring the Growth of Corals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84Production Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85Vessels and Vehicles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86Safety Concerns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86Least Ecological Impact . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86Discussion and Future Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .876 Asexual Coral Propagation—Fragmentation and Micro-Fragmentation . . . . . . .89Author: David E. VaughanIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .90Micro-Fragmentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95New Ways of Fragmenting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101
ContentsviiRecommended Future Research and Future Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . .101Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .102References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1027 Coral Fusion: Harnessing Coral Clonality for Reef Restoration . . . . . . . . . . . . .103Authors: Z. H. Forsman, C. Page, and David E. VaughanIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103Coral Re-Skinning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104Natural or Artificial Coral Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107Tiling the Reef . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .108Coral Seedlings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .109Fusion in Land Nurseries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110Fusion in Field Nurseries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111The Fusion Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112Fusion or Confusion: To Fuse or Not to Fuse? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114Sexual or Asexual: To Clone or Not to Clone? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115Speeding up Sexual Maturity with Micro-Fragmentation . . . . . . . . . . . . . . . . .116Fusion for Genetic Crosses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .118Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1198 Sexual Reproduction and Rearing Corals for Restoration . . . . . . . . . . . . . . . . . .123Authors: Christopher Page, Nicole D. Fogarty, and David E. VaughanIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123Sexual Reproduction of Corals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128Larval Culture, Settlement, and Post-Metamorphosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129Larval Development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .130Settlement and Metamorphosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132Multiple Settlement and Survival . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135Post-Settlement Care . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .136Grow Out to Juvenile Size . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137Nursery Growth to a Juvenile and Raceway Ecology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .138Managing Raceway Ecology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .140Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .141References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1419 Assisted Evolution and Coral Reef Resilience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .145Author: Hanna R. KochIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .146Assisted Evolution Approaches: Acclimatization(Nongenetic) Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .154Experimental Evolution of Algal Endosymbionts (Symbiodiniaceae) . . . . . . 161Manipulating the Host Microbiome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168Interspecific Hybridization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .177Intraspecific Managed Breeding and Genetic Adaptation . . . . . . . . . . . . . . . . 184
viiiActive Coral Restoration: Techniques for a Changing PlanetConclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .200Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .201References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20110 Genetic Considerations for Coral Reef Restoration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .221Author: Hanna R. KochIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .222The Need for an Evolutionary Perspective Within CoralReef Restoration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .225Factors That Could Drive Reductions in Fitness DuringRestoration Activities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .229Recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .237The Coral Holobiont and Role of Algal Symbionts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .255Molecular Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .257Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .261Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .263References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .263SECTION III: CASE STUDIES FROM AROUND THE WORLD . . . . . . . . . . . . . . .28511 Belize: Fragments of Hope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .287Authors: Lisa Carne and Maya A. TrotzIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .288Laughing Bird Caye National Park Experience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .288Current Techniques and Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .304Community Involvement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .308Next Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .309Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .310Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .311References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31212 Indian Ocean: Seychelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .313Authors: Sarah Frias-Torres, Claude Reveret, Phanor Montoya-Maya, andNirmal J. ShahIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .313Large-Scale Coral Reef Restoration Project in Seychelles . . . . . . . . . . . . . . . . .315Small-Scale Coral Reef Restoration Projects in Seychelles . . . . . . . . . . . . . . . .324Biomimicry Applications and Inventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .326Capacity Building: Empowering the End User . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .333Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .334Recommended Future Research . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .335Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .336References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33613 Active Coral Reef Restoration In Eilat, Israel: Reconnoiteringthe Long-Term Prospectus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .341Authors: Yael B. Horoszowski-Fridman and Buki Rinkevich
ContentsixIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .342Techniques and Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .345Monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .349Community Involvement, Volunteers, and Citizen Science . . . . . . . . . . . . . . .351Major Outcomes and Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .354Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .360Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .361References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36114 Active Reef Restoration in the Mexican Caribbean: 15-Year Timeline . . . . . . . .365Authors: Claudia Padilla-Souza, Jaime González-Cano,Juan Carlos Huitrón Baca, and Roberto Ibarra-NavarroIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .366Techniques and Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3672004–2005 Period . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3672005–2009 Period . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3692009–2011 Period . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3702012–2016 Period . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3712017–2022 Period . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .377Monitoring the Effectiveness of Restoration Actions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .386Community Involvement, Volunteers, and Citizen Science . . . . . . . . . . . . . . .387Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .389Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .389Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .391References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39115 Active Coral Reef Restoration in Australia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .393Authors: Adam Smith, Nathan Cook, and Johnny GaskellIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .394Techniques and Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .394Agincourt Reef, Cairns 2003 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .397Manta Ray Bay, Whitsunday Islands 2017 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .397Fitzroy Island, Cairns 2017–2019 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .397Blue Pearl and Manta Ray Bay, Whitsunday Islands 2018–2020 . . . . . . . . . . .400Agincourt Reef #3, Cairns 2018–2020 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .401Lovers Cove, Daydream Island, Whitsundays 2019 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .402Vlasoff and Arlington Reef, Cairns 2018–2019 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .404Monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .404Community Involvement, Volunteers, and Citizen Science . . . . . . . . . . . . . . .407Governance Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .410Permits and Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .411The Reef Restoration and Adaptation Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .413Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .414Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .415Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .415References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .416
xActive Coral Restoration: Techniques for a Changing Planet16 Reef Restoration in the Eastern Tropical Pacific, a Case Studyin Golfo Dulce, Costa Rica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .417Authors: J. A. Kleypas, T. Villalobos-Cubero, J. A. Marín-Moraga, Á. Teran,J. Cortés, and J. J. AlvaradoIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .417Techniques and Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .420Monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .422Community Involvement, Volunteers, and Citizen Science . . . . . . . . . . . . . . .427Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .427Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .428Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .428References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42817 Line Islands, Kiribati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .431Authors: Austin Bowden-Kerby, Taratau Kirata, and Laurence RomeoIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .431Coral Nursery Establishment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .433Larval-Based Coral Recruitment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .436May 2017 Nursery Expansion Using Threatened Acropora Recruits . . . . . . . .438The Discovery of Regenerating Coral Colonies viaSurviving Tissue Fragments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .440Tabuaeran Findings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .443Discovery of Surviving Staghorn Corals on a Kiritimati Reef Flat . . . . . . . . . .446Outplanting of Corals from the Nursery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .449Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .453Proposed 500-Meter No-Go and No-Fishing Area Around Cook Islet . . . . . .455Coral Reef Restoration Strategy for Kiribati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .457Corals for Conservation’s Coral Reef Restoration forClimate Change Adaptation Strategy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .459Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .461References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46218 Indonesia: Mars Assisted Reef Restoration System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .463Authors: David J. Smith, F. Mars, *S. Williams, J. van Oostrum,A. McArdle, S. Rapi, J. Jompa, and N. JanetskiIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .464The Restoration Site and the Specific Restoration Problem . . . . . . . . . . . . . . . .465The MARRS Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .467The Reef Stars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .467The Restoration Build . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .468Monitoring the Performance of the MARRS Technique . . . . . . . . . . . . . . . . . .473Brief Overview of Ecological Response to Restoration . . . . . . . . . . . . . . . . . . .477Future Restoration and Achieving Scale Through Catalyzing Action . . . . . . .479
ContentsxiAcknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .481References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48119 Hurricane Impacts on Reef Restoration: The Good, the Bad,and the Ugly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .483Authors: Jane Carrick, Caitlin Lustic, Diego Lirman, Stephanie S
restoration toolkits to support localized restoration activities and support the establish-ment of a research program on large-scale restoration methods. COMMUNICATION AND EDUCATION ON REEF RESTORATION Reef restoration communicators are authors of books, manuals, and scientific papers, as well as photographs, films, TED talks, and underwater art.
