ABSTRACT Sea star wasting disease describes a condition affecting asteroids that resulted in significant Northeastern Pacific population decline following a mass mortality event in 2013. The etiology of sea star wasting is unresolved. We hypothesized that asteroid wasting is a sequela of microbial organic matter remineralization near respiratory surfaces which leads to boundary layer oxygen diffusion limitation (BLODL). Wasting lesions were induced in Pisaster ochraceus by enrichment with a variety of organic matter (OM) sources and by experimentally reduced oxygen conditions. Microbial assemblages inhabiting tissues and at the asteroid-water interface bore signatures of copiotroph proliferation before wasting onset, followed by the proliferation of putatively facultative and strictly anaerobic taxa. These results together illustrate that suboxic conditions at the animal-water interface may be established by heterotrophic bacterial activity in response to organic matter loading. Wasting susceptibility was significantly and positively correlated with rugosity, a key determinant of boundary layer thickness. At a semi-continuously monitored field site (Langley Harbor), wasting predictably occurred at annual peak or decline in phytoplankton biomass over 5 years, suggesting that primary production-derived OM may contribute to BLODL. Finally, wasting individuals from 2013 – 2014 bore stable isotopic signatures reflecting anaerobic processes which suggests that this phenomenon may have affected asteroids during mass mortality. The impacts of BLODL may be more pronounced under higher temperatures due to lower O 2 solubility, in more rugose asteroid species due to restricted hydrodynamic flow, and in larger specimens due to their lower surface area to volume ratios which affects diffusive respiratory potential. Moreover, our results demonstrate that marine invertebrate disease may result from heterotrophic microbial activity that occurs adjacent to respiratory tissues, which raises important questions about the etiology of marine diseases in other benthic taxa.

Abstract The black abalone, Haliotis cracherodii , is a large, long-lived marine mollusc that inhabits rocky intertidal habitats along the coast of California and Mexico. In 1985, populations were impacted by a bacterial disease known as withering syndrome (WS) that wiped out >90% of individuals, leading to the species’ designation as critically endangered. Current conservation strategies include restoring diminished populations by translocating healthy individuals. However, population collapse on this scale may have dramatically lowered genetic diversity and strengthened geographic differentiation, making translocation-based recovery contentious. Additionally, the current prevalence of WS is unknown. To address these uncertainties, we sequenced and analyzed the genomes of 133 black abalone individuals from across their present range. We observed no spatial genetic structure among black abalone, with the exception of a single chromosomal inversion that increases in frequency with latitude. Genetic divergence between sites is minimal, and does not scale with either geographic distance or environmental dissimilarity. Genetic diversity appears uniformly high across the range. Despite this, however, demographic inference confirms a severe population bottleneck beginning around the time of WS onset, highlighting the temporal offset that may occur between a population collapse and its potential impact on genetic diversity. Finally, we find the bacterial agent of WS is equally present across the sampled range, but only in 10% of individuals. The lack of genetic structure, uniform diversity, and prevalence of WS bacteria indicates that translocation could be a valid and low-risk means of population restoration for black abalone species’ recovery.

Abstract Climate-smart conservation addresses the vulnerability of biodiversity to climate change impacts but may require transboundary considerations. Here, we adapt and refine 16 biophysical guidelines for climate-smart marine reserves for the transboundary California Bight ecoregion. We link several climate-adaptation strategies (e.g., maintaining connectivity, representing climate refugia, and forecasting effectiveness of protection) by focusing on kelp forests and associated species. We quantify transboundary larval connectivity along ∼800 km of coast and find that the number of connections and the average density of larvae dispersing through the network under future climate scenarios could decrease by ∼50%, highlighting the need to protect critical steppingstone nodes. We also find that although focal species will generally recover with 30% protection, marine heatwaves could hinder subsequent recovery in the following 50 years, suggesting that protecting climate refugia and expanding the coverage of marine reserves is a priority. Together, these findings provide a first comprehensive framework for integrating climate resilience for networks of marine reserves and highlight the need for a coordinated approach in the California Bight ecoregion.