Responses to climate change - insights and limitations from herbaceous plant model species
- PMID: 40836613
- DOI: 10.1111/nph.70468
Responses to climate change - insights and limitations from herbaceous plant model species
Abstract
Herbaceous plant species have been the focus of extensive, long-term research into climate change responses, but there has been little effort to synthesize results and predicted outlooks. This primer summarizes research on climate change responses for eight intensively studied herbaceous plant species. We establish generalities across species, examine limitations, and propose a path forward. Climate change has reduced fitness, caused maladaptation, and/or led to population declines in at least part of the range of all six forb species. Plasticity alone is likely not sufficient to allow adjustment to shifting climates. Most model species also have spatially restricted dispersal that may limit genetic and evolutionary rescue. These results are surprising, given that these species are generally widespread, span large elevation ranges, and have substantial genetic and phenotypic variation. The focal species have diverse life histories, reproductive strategies, and habitats, and most are native to North America. Thus, species that are rare, habitat specialists, or endemic to other parts of the world are poorly represented in this review. We encourage researchers to design demographic and field experiments that evaluate plant traits and fitness in contemporary and potential future conditions across the full life cycle, and that consider biotic interactions in climate change responses.
Las plantas herbáceas han sido el foco en investigaciones sobre respuestas de las especies al cambio climático, pero hasta la fecha no ha habido una síntesis de resultados y predicciones de diferentes sistemas modelo. Este artículo resume resultados científicos sobre respuestas al cambio climático en seis especies de plantas herbáceas altamente estudiadas. Aquí establecemos generalidades entre especies, examinamos limitaciones, describimos sesgos en nuestro conocimiento, y proponemos ideas para siguientes pasos en esta investigación. En las seis especies herbáceas, encontramos una reducción de fitness, maladaptación, y/o reducciones poblacionales en al menos una fracción de su distribución geográfica. Plasticidad fenotípica en sí misma probablemente no es suficiente para permitir la adaptación a cambios climáticos. La mayoría de las plantas modelo también tienen restricciones espaciales en dispersión que pueden limitar un rescate genético y evolutivo. Estos resultados son sorprendentes, dado que estas especies tienen distribuciones geográficas amplias, ocupan grandes rangos de elevaciones, y generalmente contienen altos niveles de diversidad genética y fenotípica. Estas especies tienen historias de vida, estrategias reproductivas, y hábitats diversos, pero la mayoría son nativas de Norte América. Eso puede generar que estas especies no representen correctamente otras especies raras, especies especialistas, o especies endémicas de otras regiones del mundo. Finalmente promovemos más investigación que incluya diseños de experimentos demográficos y de campo que estudien caracteres y fitness en condiciones ambientales presentes o futuras, estudiando el ciclo de vida de la planta al completo, y que se consideren los efectos del cambio climático en interacciones bióticas.
Keywords: Andropogon gerardii (Big Bluestem); Arabidopsis thaliana (thale cress); Boechera stricta (Drummond's rockcress); Clarkia xantiana (gunsight clarkia); Ipomopsis aggregate (Scarlet Gilia); Mimulus cardinalis (scarlet monkeyflower); Mimulus guttatus (common yellow monkeyflower); Panicum virgatum (Switchgrass).
© 2025 The Author(s). New Phytologist © 2025 New Phytologist Foundation.
References
-
- 1001 Genomes Consortium, Alonso‐Blanco C, Andrade J, Becker C, Bemm F, Bergelson J, Borgwardt KM, Cao J, Chae E, Dezwaan TM. 2016. 1135 Genomes reveal the global pattern of polymorphism in Arabidopsis thaliana. Cell 166: 481–491.
-
- Ågren J, Schemske DW. 2012. Reciprocal transplants demonstrate strong adaptive differentiation of the model organism Arabidopsis thaliana in its native range. New Phytologist 194: 1112–1122.
-
- Aitken SN, Bemmels JB. 2016. Time to get moving: assisted gene flow of forest trees. Evolutionary Applications 9: 271–290.
-
- Aitken SN, Whitlock MC. 2013. Assisted gene flow to facilitate local adaptation to climate change. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics 44: 367–388.
-
- Aitken SN, Yeaman S, Holliday JA, Wang T, Curtis‐McLane S. 2008. Adaptation, migration or extirpation: climate change outcomes for tree populations. Evolutionary Applications 1: 95–111.
Publication types
MeSH terms
Grants and funding
- 7002993/National Institute of Food and Agriculture
- AWD-010335/Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada
- 2220927/Division of Integrative Organismal Systems
- 2222466/Division of Integrative Organismal Systems
- 1553408/Division of Environmental Biology
- 1754026/Division of Environmental Biology
- 1754246/Division of Environmental Biology
- 2045643/Division of Environmental Biology
- 2110351/Division of Environmental Biology
- 2135270/Division of Environmental Biology
- 2311414/Division of Environmental Biology
- DE-SC0021286/Department of Energy
- DE-SC0021126/Department of Energy
LinkOut - more resources
Full Text Sources
Medical
