Abstract Community ecological theory may play an important role in the development of a science of restoration ecology. Not only will the practice of restoration benefit from an increased focus on theory, but basic research in community ecology will also benefit. We pose several major thematic questions that are relevant to restoration from the perspective of community ecological theory and, for each, identify specific areas that are in critical need of further research to advance the science of restoration ecology. We ask, what are appropriate restoration endpoints from a community ecology perspective? The problem of measuring restoration at the community level, particularly given the high amount of variability inherent in most natural communities, is not easy, and may require a focus on restoration of community function (e.g., trophic structure) rather than a focus on the restoration of particular species. We ask, what are the benefits and limitations of using species composition or biodiversity measures as endpoints in restoration ecology? Since reestablishing all native species may rarely be possible, research is needed on the relationship between species richness and community stability of restored sites and on functional redundancy among species in regional colonist “pools.” Efforts targeted at restoring system function must take into account the role of individual species, particularly if some species play a disproportionate role in processing material or are strong interactors. We ask, is restoration of habitat a sufficient approach to reestablish species and function? Many untested assumptions concerning the relationship between physical habitat structure and restoration ecology are being made in practical restoration efforts. We need rigorous testing of these assumptions, particularly to determine how generally they apply to different taxa and habitats. We ask, to what extent can empirical and theoretical work on community succession and dispersal contribute to restoration ecology? We distinguish systems in which succession theory may be broadly applicable from those in which it is probably not. If community development is highly predictable, it may be feasible to manipulate natural succession processes to accelerate restoration. We close by stressing that the science of restoration ecology is so intertwined with basic ecological theory that practical restoration efforts should rely heavily on what is known from theoretical and empirical research on how communities develop and are structured over time.

Climate change is an existential threat to the environmental and socioeconomic sustainability of the coastal zone and impacts will be complex and widespread. Evidence from California and across the United States shows that climate change is impacting coastal communities and challenging managers with a plethora of stressors already present. Widespread action could be taken that would sustain California's coastal ecosystems and communities. In this perspective, we highlight the main threat to coastal sustainability: the compound effects of episodic events amplified with ongoing climate change, which will present unprecedented challenges to the state. We present two key challenges for California's sustainability in the coastal zone: 1) accelerating sea-level rise combined with storm impacts, and 2) continued warming of the oceans and marine heatwaves. Cascading effects from these types of compounding events will occur within the context of an already stressed system that has experienced extensive alterations due to intensive development, resource extraction and harvesting, spatial containment, and other human use pressures. There are critical components that could be used to address these immediate concerns, including comanagement strategies that include diverse groups and organizations, strategic planning integrated across large areas, rapid implementation of solutions, and a cohesive and policy relevant research agenda for the California coast. Much of this has been started in the state, but the scale could be increased, and timelines accelerated. The ideas and information presented here are intended to help expand discussions to sharpen the focus on how to encourage sustainability of California's iconic coastal region.

Abstract Ocean acidification is one the biggest threats to marine ecosystems worldwide, but its ecosystem wide responses are still poorly understood. This study integrates field and experimental data into a mass balance food web model of a temperate coastal ecosystem to determine the impacts of specific OA forcing mechanisms as well as how they interact with one another. Specifically, we forced a food web model of a kelp forest ecosystem near its southern distribution limit in the California large marine ecosystem to a 0.5 pH drop over the course of 50 years. This study utilizes a modeling approach to determine the impacts of specific OA forcing mechanisms as well as how they interact. Isolating OA impacts on growth (Production), mortality (Other Mortality), and predation interactions (Vulnerability) or combining all three mechanisms together leads to a variety of ecosystem responses, with some taxa increasing in abundance and other decreasing. Results suggest that carbonate mineralizing groups such as coralline algae, abalone, snails, and lobsters display the largest decreases in biomass while macroalgae, urchins, and some larger fish species display the largest increases. Low trophic level groups such as giant kelp and brown algae increase in biomass by 16% and 71%, respectively. Due to the diverse way in which OA stress manifests at both individual and population levels, ecosystem-level effects can vary and display nonlinear patterns. Combined OA forcing leads to initial increases in ecosystem and commercial biomasses followed by a decrease in commercial biomass below initial values over time, while ecosystem biomass remains high. Both biodiversity and average trophic level decrease over time. These projections indicate that the kelp forest community would maintain high productivity with a 0.5 drop in pH, but with a substantially different community structure characterized by lower biodiversity and relatively greater dominance by lower trophic level organisms.

Abstract Seagrass beds are disappearing at a record pace despite their known value to our oceans and coastal communities. Simultaneously, our coastlines are under the constant pressure of climate change which is impacting their chemical, physical and biological characteristics. It is thus pertinent to evaluate and record habitat use so we can understand how these changes are affecting biodiversity over time. This study evaluates the assemblages of fish found at five Zostera beds in Southern California using environmental DNA (eDNA) metabarcoding. eDNA is a powerful biodiversity monitoring tool that offers key advantages to conventional monitoring. Results from our eDNA study found 78 species of fish that inhabit these five beds around Southern California representing embayment, open coastal mainland and open coastal island settings. While each bed had the same average number of species found throughout the year, the composition of these fish assemblages was strongly site dependent. There were 35 fish that were found at both open coast and embayment seagrass beds, while embayment seagrass sites had 20 unique fish and open coast sites had 23 unique fish. These results demonstrate that seagrass fish assemblages are heterogenous based on their geographic positioning and that marine managers must take this into account for holistic conservation and restoration efforts.