Chapter 5 — benthic infauna

 

 

 

Southern California Benthic Response Index (BRI) 

 

 

The Southern California Benthic Response Index (BRI) is an abundance-weighted 

average pollution tolerance of species occurring in a sample, and is a measure of the condition of 

marine and estuarine benthic communities (Smith et al. 2003). It classifies benthic communities 

as undisturbed (reference) or one of four levels of response to increased disturbance: Level 1, 

marginal deviation, or minimal disturbance; Level 2, biodiversity loss, in which more than 25% of 

species typical of undisturbed sites are not present; Level 3, community function loss, more than 

90% of echinoderm and 75% of arthropod species at undisturbed sites are not present; and Level 

4, defaunation, more than 90% of species found at undisturbed sites are not present. The formula 

is: 

 

Benthic Response: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BRI

s

 = 

 

 

 

 

            

 

 

 

where:   BRI

s  

=  BRI value for sampling unit s

i

 

 

 

 

n 

=  number of species with pollution tolerance scores in s

i

 

 

 

 

p

i

 

=  pollution tolerance of species i 

 

 

 

a

si

 

=  abundance of species i in s 

 

 

Species pollution tolerances p

i

 were determined during BRI development as the position 

of the abundance distribution of species i on a gradient between the most and least disturbed 

sites. Species without pollution tolerance values are not included in the calculation. Pollution 

tolerance values were not assigned to species if the data were insufficient to assign a value. The 

index was developed for benthic samples that were sieved through a 1-mm mesh screen. 

Pollution tolerance scores were derived for coastal shelf samples for shallow (10-30 m deep), 

mid-depth (>30-120 m deep), and deep (>120-324 m deep) habitats, and for bay and harbor 

habitat samples, northern (Point Conception to Newport Bay) and southern (Dana Point to the 

U.S.-Mexico border). The species names for which scores are available are based on Edition 6 of 

the Southern California Association of Marine Invertebrate Taxonomists (SCAMIT) list of 

invertebrate species (SCAMIT 2011). 

 

 

The BRI score is compared to the BRI thresholds. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Index of Biotic Integrity (IBI) 

 

 

To calculate IBI the total number of taxa, number of mollusk taxa, abundance of 

Notomastus sp., and the number of sensitive species is needed. The sensitive species list should 

be from the list for the station’s habitat. There are three steps needed to determine the IBI 

category and score (SCCWRP 2008). 

Table 1. BRI Category Thresholds 

BRI Score 

Category 

Category Score 

< 39.96 

Reference 

1 

> 39.96 to < 49.15  Low Disturbance 

2 

> 49.15 to < 73.27  Moderate Disturbance  3 

> 73.27 

High Disturbance 

4 

a p

a

si

i

i

n

si

i

n

4

1

4

1

=

=

∑

∑

---

 

 

 

Step one: calculate the percentage of sensitive taxa present. 

 

Percent (%) sensitive taxa = (number of sensitive taxa/total number of taxa) X 100 

 

 

Step two: compare the values from step one to the reference ranges for IBI (Table 2). 

When the value falls out of these ranges the IBI score is increased by one (with a starting value of 

zero). 

 

 

 

 

 

    

 

 

 

 

 

Step three: compare the IBI score determined in step two with the IBI category 

thresholds (Table 3). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Relative Benthic Index (RBI) 

 

 

The RBI is the weighted sum of: (a) four community metrics related to biodiversity (total 

number of taxa, number of crustacean taxa, abundance of crustacean individuals, and number of 

mollusk taxa), (b) abundances of three positive indicator taxa, and (c) the presence of two 

negative indicator species (SCCWRP 2008). The positive indicator species are: Monocorophium 

insidiosum,  Asthenothaerus diegensis, and Goniada littorea. The negative indicator species are 

Capitella capitata complex and Oligochaeta. 

 

 

Step one: normalize the values for the benthic community metrics. Use the formulas 

below for the scaled values. 

 

 

 

 

Total number of taxa / 99 

 

 

 

Number of mollusk taxa / 28 

 

 

 

Number of crustacean taxa / 29 

 

 

 

Abundance of crustaceans / 1693 

 

 

Step two: use the scaled values to calculate the Taxa Richness Weighted Value (TWV). 

TWV =  Scaled total number of taxa + Scaled number of mollusk taxa + Scaled number of 

crustacean taxa + (0.25 X Scaled abundance of Crustacea) 

  

 

Step three: calculate the negative indicator taxa (NIT) value. The NIT starts at a zero 

value. If Capitella capitata complex and / or Oligochaeta are present in any amount the NIT 

decreases by 0.1. If neither were found the NIT = 0, if both are found the NIT = -0.2. 

 

 

 

Step four: calculate the value for the positive indicator taxa (PIT). Use the following 

formulas to calculate the PIT value for each species: 

 

Table 2. Reference Ranges for IBI 

Metric Reference 

Range 

Total Number of Taxa 

13 to 99 

Number of Mollusk Taxa 

2 to 25 

Abundance of Notomastus sp 0 to 59 

Percentage of Sensitive Taxa 19 to 47.1 

Table 3. IBI Category Thresholds 

IBI Score  Category 

Category Score 

0 Reference 

1 

1 Low 

Disturbance 

2 

2 Moderate 

Disturbance 3 

3 or 4 

High Disturbance 

4 

---

 

 

 

 

 

 

4

4

Monocorophium insidiosum abundance

473

 

 

 

4

4

Asthenothaerus deigensis abundance

27

 

 

 

4

4

Goniada littorea abundance

15

 

 

 

 

The individual species PIT values are summed to calculate the PIT sample value. If none 

of the three species are present, then the sample PIT = 0. 

 

 

Step five: calculate the raw RBI: 

 

 

 

 

 

Raw RBI = TWV + NIT + (2 X PIT) 

 

 

Step six: calculate the RBI Score, normalizing the Raw RBI by the minimum and 

maximum Raw RBI values in the index development data: 

 

 

 

 

 

RBI Score = (Raw RBI - 0.03)/4.69 

 

 

The final step is to compare the RBI Score to the RBI thresholds, determining the RBI 

category. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

River Invertebrate Prediction and Classification System (RIVPACS)  

 

 

The RIVPACS index calculates the number of reference taxa present in the test sample 

(observed or “O”) and compares it to the number expected to be present (“E”) in a reference 

sample from the same habitat (SCCWRP 2008). 

 

 

Step one: Determine the probability of the test sample belonging to twelve Southern 

California Marine Bays reference sample groups. The sampling bottom depth, latitude, and 

longitude are needed for this step. 

 

 

Step two: determine the identity and expected number of reference species for each 

sample, based on the probabilities of group membership calculated in Step 1 and the distribution 

of reference species in each group. 

 

 

Steps one and two use a computer program to calculate the values. The calculations can 

be made at the Utah State University Western Center of Monitoring and Assessment of 

Freshwater Ecosystems website (USU 2009). To use this site data must be put into a format that 

Table 4. RBI Category Thresholds 

RBI Score 

Category 

Category Score 

> 0.27 

Reference 

1 

> 0.16 to < 0.27  Low Disturbance 

2 

> 0.08 to < 0.16  Moderate Disturbance 3 

< 0.08 

High Disturbance 

4 

---

 

 

the program recognizes. There are five files necessary to run the program. Two files, one with 

habitat data and the second file with macrofauna data are prepared by the user. Three files are 

provided that contain relevant southern California information on the reference sample group 

means, inverse covariance matrix, and macrofauna data (SCCWRP 2008). The data are entered 

into the Utah State University site and the RIVPACS scores determined are compared to the 

threshold categories and be given a Category Score. 

 

Table 5. RIVPACS Category Thresholds 

RIVPACS Score 

Category Category 

Score 

> 90 to <1.10 

Reference 

1 

> 0.74 to < 0.90   

 

 

or  

Low Disturbance 

2 

> 1.10 to < 1.26 

  

  

>0.32 to < 0.74  

 

 

or  

Moderate Disturbance  3 

> 1.26 

  

  

< 0.32 

High Disturbance 

4 

 

Integrate Benthic Index Category Scores 

 

The four benthic index category scores were combined to create a single benthic index. 

The integrated scores were calculated by taking the median of the four individual index category 

scores. If the median falls between two categories the value is rounded up. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Table 6. Index Category Score 

Category Category 

Score 

Reference 1 

Low Disturbance 

2 

Moderate Disturbance 3 

High Disturbance 

4 

---

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                             Appendix B 

Survey Results 

 

---

 

 

 

 

 

Appendix B-1. Infaunal master species list. Mugu Lagoon, 2011. 

 

 

 

---

 

 

 

 

Appendix B-2. Infauna results by station. Mugu Lagoon, 2011. 

 

  

  

Station 

  

Percent 

Phylum 

Species 

ML3 

ML6 

ML14 

ML15 

ML74 

Total 

Total 

NT 

Nematoda 

11 

632 

26 

42 

6 

717 

26.03 

AR 

Oxyurostylis pacifica 

- 

178 

300 

- 

3 

481 

17.47 

AR 

Monocorophium acherusicum 

- 

2 

- 

306 

- 

308 

11.18 

AN 

Oligochaeta 

- 

159 

108 

15 

20 

302 

10.97 

AR 

Grandidierella japonica 

4 

- 

- 

282 

- 

286 

10.38 

AR 

Harpacticoida 

- 

- 

- 

- 

176 

176 

6.39 

AN 

Notomastus tenuis 

6 

97 

- 

- 

3 

106 

3.85 

MO 

Acteocina inculta 

- 

20 

26 

- 

- 

46 

1.67 

AR 

Monocorophium uenoi 

- 

- 

1 

36 

8 

45 

1.63 

AN 

Capitella capitata Cmplx 

1 

- 

- 

34 

1 

36 

1.31 

AR 

Allorchestes angusta 

- 

17 

- 

2 

15 

34 

1.23 

AN 

Hemipodia borealis 

16 

- 

- 

- 

14 

30 

1.09 

AN 

Mediomastus ambiseta 

- 

23 

1 

- 

- 

24 

0.87 

MO 

Macoma nasuta 

- 

22 

1 

- 

- 

23 

0.84 

AN 

Streblospio benedicti 

- 

16 

1 

3 

- 

20 

0.73 

NE 

Lineidae 

- 

13 

1 

- 

- 

14 

0.51 

AN 

Mediomastus californiensis 

- 

11 

1 

- 

- 

12 

0.44 

AR 

Cyprideis miguelensis 

- 

- 

- 

- 

12 

12 

0.44 

AN 

Armandia brevis 

- 

- 

- 

- 

10 

10 

0.36 

AN 

Pseudopolydora paucibranchiata 

- 

1 

- 

- 

9 

10 

0.36 

AN 

Glycinde polygnatha 

- 

6 

2 

- 

1 

9 

0.33 

AN 

Paranoides platybranchia 

- 

- 

- 

5 

- 

5 

0.18 

NE 

Paranemertes californica 

- 

1 

2 

1 

1 

5 

0.18 

MO 

Macoma secta 

1 

- 

2 

- 

1 

4 

0.15 

AN 

Prionospio (Minuspio) lighti 

- 

3 

- 

- 

- 

3 

0.11 

AN 

Spiophanes duplex 

- 

1 

2 

- 

- 

3 

0.11 

AR 

Neotrypaea sp 

- 

- 

1 

- 

2 

3 

0.11 

MO 

Tagelus sp 

- 

1 

2 

- 

- 

3 

0.11 

AN 

Polydora cornuta 

- 

- 

- 

2 

- 

2 

0.07 

AN 

Spiochaetopterus costarum Cmplx 

- 

- 

- 

- 

2 

2 

0.07 

AR 

Monocorophium sp 

- 

- 

2 

- 

- 

2 

0.07 

MO 

Cumingia californica 

2 

- 

- 

- 

- 

2 

0.07 

MO 

Rochefortia tumida 

- 

- 

2 

- 

- 

2 

0.07 

MO 

Tryonia imitator 

- 

2 

- 

- 

- 

2 

0.07 

AN 

Ctenodrillus serratus 

- 

1 

- 

- 

- 

1 

0.04 

AN 

Glycera macrobranchia 

- 

- 

- 

1 

- 

1 

0.04 

AN 

Ophiodromus pugettensis 

- 

- 

1 

- 

- 

1 

0.04 

AN 

Pectinaria californiensis 

- 

1 

- 

- 

- 

1 

0.04 

AN 

Platynereis bicanaliculata 

- 

- 

- 

- 

1 

1 

0.04 

AN 

Polyophthalmus pictus 

- 

- 

- 

- 

1 

1 

0.04 

AR 

Cyprideis stewarti 

- 

- 

- 

- 

1 

1 

0.04 

AR 

Dolichopodidae (pupa) 

- 

1 

- 

- 

- 

1 

0.04 

AR 

Excirolana chiltoni 

- 

- 

- 

1 

- 

1 

0.04 

AR 

Haplocytheridea maia 

- 

- 

- 

- 

1 

1 

0.04 

AR 

Podocopida 

- 

- 

- 

- 

1 

1 

0.04 

MO 

Haminoea vesicula 

- 

- 

- 

1 

- 

1 

0.04 

MO 

Leukoma staminea 

- 

1 

- 

- 

- 

1 

0.04 

NE 

Hoplonemertea 

- 

- 

- 

- 

1 

1 

0.04 

PR 

Phoronopsis sp 

1 

- 

- 

- 

- 

1 

0.04 

  

Number of individuals 

42 

1209 

482 

731 

290 

2754 

  

 

Number of species 

8 

23 

19 

14 

23 

49 

 

  

Diversity (H') 

1.63 

1.62 

1.21 

1.39 

1.68 

2.36 

  

 

 

 

---

 

 

 

 

Appendix B-3. Infaunal wet weight biomass data (g). Mugu Lagoon, 2011. 

 

  

Station 

  

  

ML3 

ML6 

ML14 

ML15 

ML74 

Total 

Annelida 

0.9249 

3.4849 

0.1852 

0.2731 

0.9355 

5.8036 

Arthropoda 

0.0150 

0.3301 

0.3795 

0.9666 

0.0742 

1.7654 

Mollusca 

<0.0001 

13.4826* 

0.790 

<0.0001 

<0.0001 

0.7904 

Misc. 

0.0789 

0.1132 

0.0076 

<0.0001 

<0.0001 

0.1997 

Total 

1.0188 

3.9282 

1.3627 

1.2397 

1.0097 

8.5591 

Note: - = no animals 

 

 

 

 

 

* 2 large Macoma nasuta weighing 8.1601 g