Shurin, J.B.

Smith, N.A.

French

Aquatic Commons

 Proceedings of the 63rd Gulf and Caribbean Fisheries Institute     November 1 - 5, 2010   San Juan, Puerto Rico 
 
Artificial Structures Facilitate Lionfish Invasion in Marginal Atlantic Habitats 
 
NICOLA S. SMITH1* and JONATHAN B. SHURIN1,2 
1Department of Zoology and Beaty Biodiversity Research Center, University of British Columbia, 2370-6270 University 
Blvd., Vancouver, BC, V6T 1Z4, Canada. *nicola.simone.smith@gmail.com. 2Section of Ecology, Behavior and Evolution, 
University of California – San Diego, 9500 Gilman Drive, Dept. 0116, La Jolla, California 92093 USA. 
 
EXTENDED ABSTRACT 
Artificial structures can facilitate invasion of non-native, marine fouling species by providing unoccupied habitat for 
colonization (Ruiz et al. 2009, Sheehy and Vik 2010).  Few studies have examined whether similar effects occur in mobile 
taxa like reef fishes, despite the widespread occurrence of artificial structures along the world’s coastlines (Bulleri 2005; 
Glasby and Connell 1999), and the critical importance of high-relief habitat to many reef fishes (e.g. Steele 1999).   
We assessed the distribution and colonization of invasive Pacific red lionfish, Pterois volitans (Linnaeus 1758) in near 
shore waters of New Providence, Bahamas, where artificial structures are prevalent in human modified seascapes.  We 
hypothesized that artificial structures may promote lionfish range expansion by providing sites for colonization, particularly 
if lionfish are faster colonizers of artificial structures than native Atlantic reef taxa.   
During July – August 2007, we surveyed 16 near shore sites along the northern coast of New Providence in which we 
examined how artificial structures and natural habitat influence lionfish abundance and habitat use.  We also used a habitat 
addition field experiment, conducted during June – December 2008, to determine whether lionfish were faster colonizers 
than native species.  In this latter instance, we deployed 60, 0.5 m2 artificial concrete-block reefs on predominantly sandy 
bottom at four locations around the northern (n = 2 sites) and southern (n = 2 sites) coast of New Providence (n = 15 
artificial reefs per site, Figure 1).   Per capita colonization rates for both lionfish and native reef species present at our study 
sites were subsequently calculated and compared. 
We found that lionfish abundance was similar among habitats dominated by sand and seagrass meadows (n = 4 sites), 
hard bottoms (n = 7 sites) and coral patch reefs (n = 5 sites).  However, nearly 100% of lionfish were associated with 
artificial structures in sand-seagrass, 25% in hard bottoms, and zero in patch reefs.  Lionfish were also slow colonizers of 
experimental reefs relative to native reef taxa, and their per capita colonization rate was similar to the native, ecologically 
similar small-bodied grouper, the red hind Epinephelus guttatus. 
Artificial structures are a result of coastal development and illegal dumping, but are also often added intentionally with 
the goal of locally enhancing native species biomass.  This study reveals a potential unintended ecological cost to artificial 
structures: facilitation of lionfish invasion.  Our data suggest that lionfish can invade natural patch reefs in the absence of 
artificial structures, but that artificial structures facilitate colonization of marginal habitats like sand-seagrass and to a lesser 
extent, hard bottoms. Removing or preventing the illegal dumping of artificial structures may therefore slow the spread of 
lionfish but is unlikely to prevent their expansion.  Also, lionfish relatively slow colonization of experimental reefs suggests 
that their success in the Caribbean is not due to greater ability to disperse and occupy artificial structures than native taxa.   
However, our study comes with a caveat.  All of the sand-seagrass sites in our study appear to be marginal habitat for 
lionfish.  Finer-scale habitat designations suggest that habitat heterogeneity (e.g. presence of blowout ledges) within sand-
seagrass sites may be important for juvenile lionfish (C. Layman Pers. comm.).  All seagrass sites in our study lacked 
blowout ledges; hence, it is difficult to determine the extent to which our findings apply to seagrass meadows with this 
particular feature.   
 
KEY WORDS:  Lionfish, marginal Atlantic habitats 
 
Estructuras Artificiales Facilitar la Invasión del Pez León en el Marginal Hábitats del Atlántico 
     
Estructuras artificiales pueden facilitar la invasión de especies no autóctonas, las especies marinas incrustantes, 
proporcionando hábitat ocupado por la colonización (Ruiz et al. 2009, Sheehy y Vik 2010).  Pocos estudios han examinado 
si se producen efectos similares en taxones móviles como los peces de arrecife, a pesar de la presencia generalizada de 
estructuras artificiales a lo largo de las costas del mundo (Bulleri 2005, Glasby y Connell 1999), y la importancia crítica del 
hábitat de gran alivio para los peces de arrecife muchos ( por ejemplo, Steele 1999). 
Se evaluó la distribución y la colonización de especies invasoras del Pacífico pez león rojo, Pterois volitans (Linnaeus 
1758) en aguas próximas a la costa de New Providence, Bahamas, donde las estructuras artificiales son frecuentes en 
humanos paisajes modificados.  La hipótesis de que las estructuras artificiales pueden promover la expansión del rango de 
pez león al proporcionar sitios para la colonización, sobre todo si el pez león son más rápidos colonizadores de las estructu-
    Smith, N.S. and J.B. Shurin  GCFI:63   (2011) Page 343 
ras artificiales de taxones nativos de arrecifes del Atlántico. 
Durante julio - agosto de 2007, encuestamos a 16 cerca de sitios de la costa a lo largo de la costa norte de Nueva 
Providencia en la que hemos examinado cómo las estructuras artificiales y la influencia de hábitats naturales abundancia de 
pez león y el uso del hábitat.  También utilizamos una adición hábitat experimento de campo, realizado en junio - diciembre 
de 2008, para determinar si los peces león colonizadores eran más rápidos que las especies nativas.  En este último caso, 
que desplegó 60, 0.5 m2 arrecifes artificiales de bloques de concreto en el fondo predominantemente arenoso en cuatro 
localidades de todo el norte (n = 2 sitios) y (n = 2 sitios) sur de la costa de New Providence (n = 15 arrecifes artificiales por 
sitio, Figura 1). Per cápita, las tasas de colonización, tanto para el pez león y las especies nativas presentes en los arrecifes 
de nuestros sitios de estudio se calcularon y se compararon posteriormente. 
Hemos encontrado que la abundancia de pez león fue similar entre los hábitats dominados por la arena y praderas de 
pastos marinos (n = 4 centros), fondos duros (n = 7 sitios) y los arrecifes de coral de revisión (n = 5 sitios).  Sin embargo, 
casi el 100% de los peces león se asociaron con las estructuras artificiales en la arena, algas marinas, el 25% en fondos 
duros, y cero en los arrecifes de parche.  Pez león también lenta colonizadores de los arrecifes de experimentación en 
relación con los arrecifes de taxones nativos, y su tasa de colonización por cápita era similar al natural, ecológico mero 
similar de cuerpo pequeño, el rojo Epinephelus guttatus traseras. 
Estructuras artificiales son el resultado del desarrollo costero y los vertidos ilegales, pero también se agrega a menudo 
intencionalmente con el objetivo de mejorar a nivel local de la biomasa de especies nativas.  Este estudio revela un 
potencial de costes ecológicos no deseados a las estructuras artificiales: la facilitación de la invasión del pez león.  Nuestros 
datos sugieren que el pez león puede invadir los arrecifes naturales parche en la ausencia de estructuras artificiales, pero que 
las estructuras artificiales facilitan la colonización de hábitats marginales como la arena, algas marinas y, en menor medida, 
fondos duros. La eliminación o la prevención de los vertidos ilegales de estructuras artificiales por tanto, puede frenar la 
propagación del pez león, pero no puede impedir su expansión.  Además, la colonización pez león relativamente lenta de los 
arrecifes experimental sugiere que su éxito en el Caribe no se debe a una mayor capacidad para dispersar y ocupar las 
estructuras artificiales de taxones nativos.  Sin embargo, nuestro estudio viene con una advertencia.  Todos los sitios de 
pastos marinos de arena en nuestro estudio parecen ser hábitat marginales de peces león. Las designaciones de hábitat a 
escala más fina sugieren que la heterogeneidad del hábitat (por ejemplo, presencia de cornisas escape) dentro de la arena de 
pastos marinos sitios pueden ser importantes para el pez león de menores (C. Layman Com. Pers.).  Todos los sitios de 
pastos marinos en nuestro estudio carecía de las repisas del escape, por lo que es difícil determinar la medida en que 
nuestros resultados se aplican a las praderas de pastos marinos con esta característica en particular. 
 
PALABRAS CLAVE:  Pez Léon, marginal hábitats del Atlántico 
 
Les Structures Artificielles Faciliter l'invasion de l'Atlantique  
dans des Habitats Lionfish Marginal 
   
Les structures artificielles peuvent faciliter l'invasion d'espèces non indigènes, les espèces salissures marines en 
fournissant un habitat inoccupé pendant la colonisation (Ruiz et al. 2009, Sheehy et Vik 2010).  Peu d'études ont examiné si 
des effets similaires se produisent dans taxons mobiles tels que les poissons de récif, en dépit de la présence généralisée de 
structures artificielles le long des côtes du monde entier (Bulleri 2005, Glasby et Connell, 1999), et l'importance cruciale de 
l'habitat haut-relief de poissons de récif ( Steele, par exemple 1999).  
Nous avons évalué la distribution et la colonisation du Pacifique lionfish envahissantes rouge, Pterois volitans 
(Linnaeus 1758) dans les eaux près des côtes de New Providence, Bahamas, où les structures artificielles sont répandues 
dans l'homme paysages modifiés. Nous émettons l'hypothèse que les structures artificielles peuvent favoriser l'expansion 
gamme lionfish en offrant des sites de colonisation, en particulier si lionfish sont plus rapides colonisateurs de structures 
artificielles de récifs taxons indigènes de l'Atlantique.  
Au cours de Juillet - Août 2007, nous avons sondé 16 près de sites côtiers le long de la côte nord de New Providence 
où nous avons examiné comment les structures artificielles et naturelles abondance lionfish habitat influence et utilisation 
de l'habitat. Nous avons également utilisé une expérience de terrain habitat plus, réalisé en Juin - Décembre 2008, afin de 
déterminer si lionfish colonisateurs étaient plus rapides que les espèces indigènes.  Dans ce dernier cas, nous avons déployé 
60, 0.5m2 récifs artificiels en blocs de béton sur le fond de sable principalement à quatre endroits dans le Nord (n = 2 sites) 
et (n = 2 sites) la côte sud de New Providence (n = 15 récifs artificiels par site, Figure 1).  Par taux de colonisation par 
habitant pour les deux espèces récifales lionfish et indigènes présentes dans nos sites d'étude ont ensuite été calculés et 
comparés.  
Nous avons constaté que l'abondance lionfish était similaire chez les habitats dominés par le sable et les herbiers 
marins (n = 4 sites), les fonds durs (n = 7 sites) et les récifs coralliens patch (n = 5 sites).  Toutefois, près de 100% du 
lionfish ont été associées à des structures artificielles dans le sable-marins, 25% dans les fonds durs, et zéro dans les récifs 
Page 344  63rd Gulf and Caribbean Fisheries Institute  
 
de patch. Lionfish ont également été lente colonisateurs des 
récifs expérimentaux relatifs à des taxons récif natal, et leur 
taux de colonisation par habitant était similaire à l'indigène, 
le mérou écologiquement similaires petit corps, le rouge 
derrière Epinephelus guttatus.  
Les structures artificielles sont le résultat du dé-
veloppement côtier et les décharges illégales, mais sont 
aussi souvent ajouté intentionnellement dans le but de 
renforcer localement biomasse des espèces indigènes.  
Cette étude révèle un potentiel de coûts imprévus 
écologiques à des structures artificielles: la facilitation de 
l'invasion lionfish.  Nos données suggèrent que le lionfish 
peut envahir récifs naturels en l'absence de structures 
artificielles, mais que les structures artificielles faciliter la 
colonisation des habitats marginaux comme le sable, 
d'algues et dans une moindre mesure, les fonds durs.  La 
suppression ou la prévention du dumping illégal de 
structures artificielles peut donc ralentir la propagation du 
lionfish mais il est peu probable pour empêcher leur 
expansion.  En outre, la colonisation lionfish relativement 
lente des récifs expérimentaux suggèrent que leur succès 
dans les Caraïbes n'est pas due à une plus grande capacité à 
se disperser et à occuper des structures artificielles de 
taxons indigènes.  Cependant, notre étude est livré avec une 
mise en garde.  Tous les sites de sable marins dans notre 
étude semblent être des habitats marginaux pour les 
poissons-lions.  Les désignations d'habitat à plus petite 
échelle suggèrent que l'hétérogénéité des habitats (ex: 
présence de corniches éruption) dans du sable-marins sites 
peut être important pour lionfish juvénile (C. Layman 
Comm. pers.).  Tous les sites marins dans notre étude 
manquait rebords éruption; par conséquent, il est difficile 
de déterminer la mesure dans laquelle nos conclusions 
s'appliquent aux herbiers avec cette particularité. 
 
MOTS CLÉS:  Lionfish, habitats lionfish marginal 
 
LITERATURE CITED 
Bulleri, F.  2005.  The introduction of artificial structures on marine soft- 
and hard-bottoms: ecological implications of epibiota.  Environ-
mental Conservation 32:101-102. 
Glasby, T.M. and S.D. Connell.  1999.  Urban structures as marine 
habitats.  Ambio 28:595-598. 
Ruiz, G.M., A.L. Freestone, P.W. Fofonoff, and C. Simkanin.  2009.  
Habitat distribution and heterogeneity in marine invasion dynamics: 
the importance of hard substrate and artificial structure. Pages 321 - 
332 in: M. Wahl (ed.) Marine Hard Bottom Communities: Patterns, 
Dynamics, Diversity and Change. Springer, Heidelberg, Germany. 
Sheehy, D.J. and S.F. Vik.  2010.  The role of constructed reefs in non-
indigenous species introductions and range expansions.  Ecological 
Engineering 36:1-11. 
Steele, M.A.  1999.  Effects of shelter and predators on reef fishes.  
Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 233:65-79. 
 
 
 
 
 
  
Figure 1.  (a) Example of an experimental concrete-block 
reef used to estimate lionfish and native reef fishes per 
capita colonization rates.  (b) Schematic of the spatial ar-
rangement of experimental reefs (n=15 reefs per site) at 
each study site.  Grey rectangles represent experimental 
reefs. 
 
Figura 1. (a) Ejemplo de un arrecife experimental de 
bloques de concreto utilizados para estimar el pez león y 
peces nativos del arrecife por las tasas de colonización 
cápita. (b) Esquema de los arrecifes de arreglo espacial 
experimental (n = 15 arrecifes por sitio) en cada sitio de 
estudio. Rectángulos grises representan los arrecifes de 
experimentación. 
 
Figure 1. (a) Exemple d'un récif expérimental en blocs de 
béton utilisés pour estimer lionfish et poissons de récif 
natal par les taux de colonisation habitant. (b) Schéma de 
l'arrangement spatial des récifs expérimentaux (n = 15 
récifs par site) à chaque site d'étude. Rectangles gris 
représentent les récifs expérimentaux. 


Artificial Structures Facilitate Lionfish Invasion in Marginal Atlantic Habitats.

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