derecha|miniaturadeimagen|347x347px| Flora alpina en Logan Pass, parque nacional Glacier, en Montana, Estados Unidos: Se espera que las plantas alpinas sean un grupo altamente susceptible a los impactos del cambio climático. El cambio climático es cualquier cambio significativo a largo plazo en el patrón esperado, ya sea debido a la variabilidad natural o como resultado de la actividad humana. Las condiciones ambientales juegan un papel clave en la definición de la función y distribución de las plantas, en combinación con otros factores. Se sabe que los cambios en las condiciones ambientales a largo plazo que pueden denominarse colectivamente cambio climático han tenido un impacto enorme en los patrones actuales de diversidad vegetal; Se esperan más impactos en el futuro. Se prevé que el cambio climático seguirá siendo uno de los principales impulsores de los patrones de biodiversidad en el futuro. Las acciones humanas están desencadenando actualmente la sexta extinción masiva importante que ha visto nuestra Tierra, cambiando la distribución y abundancia de muchas plantas.

Contexto paleo izquierda|miniaturadeimagen|304x304px| Selva tropical australiana: un ecosistema que se sabe que se ha contraído significativamente en el área durante el tiempo geológico reciente como resultado de los cambios climáticos. izquierda|miniaturadeimagen|261x261px| Mapa de distribuciones de la vegetación global durante el último máximo glacial La Tierra ha experimentado un clima en constante cambio desde que las plantas evolucionaron por primera vez. En comparación con la actualidad, esta historia ha visto a la Tierra como más fría, más cálida, más seca y más húmeda, y las concentraciones de CO2 (dióxido de carbono) han estado tanto más altas como más bajas.Dunlop, M., & Brown, P.R. (2008) Implications of climate change for Australia’s National Reserve System: A preliminary assessment. Report to the Department of Climate Change, February 2008. Department of Climate Change, Canberra, Australia Estos cambios se han reflejado en el cambio constante de la vegetación, por ejemplo, las comunidades forestales que dominan la mayoría de las áreas en los períodos interglaciares y las comunidades herbáceas que dominan durante los períodos glaciares. Se ha demostrado que el cambio climático pasado ha sido uno de los principales impulsores de los procesos de especiación y extinción. El ejemplo más conocido de esto es el Colapso de la Selva Tropical Carbonífera que ocurrió hace 350 millones de años; este evento diezmó las poblaciones de anfibios y estimuló la evolución de los reptiles.

Contexto moderno Existe un gran interés en la actualidad y la investigación se centra en el fenómeno de los cambios climáticos antropogénicos recientes o el calentamiento global. La atención se centra en identificar los impactos actuales del cambio climático en la biodiversidad y predecir estos efectos en el futuro.

Las variables climáticas cambiantes relevantes para la función y distribución de las plantas incluyen el aumento de CO2, temperaturas globales crecientes, patrones de precipitación alterados y cambios en el patrón de eventos climáticos 'extremos' como ciclones, incendios o tormentas. La distribución de especies altamente variable ha resultado de diferentes modelos con cambios bioclimáticos variables.W. Thuiller et al., Nature 430, 10.1038/nature02716(2004).

Debido a que las plantas individuales y, por lo tanto, las especies solo pueden funcionar fisiológicamente y completar con éxito sus ciclos de vida en condiciones ambientales específicas (idealmente dentro de un subconjunto de estas), es probable que los cambios en el clima tengan impactos significativos en las plantas desde el nivel del individuo hasta el nivel del ecosistema o bioma.

Efectos del CO2 derecha|miniaturadeimagen|227x227px| Incrementos recientes del CO2 atmosférico. Las concentraciones de CO2 han aumentado constantemente durante más de dos siglos. Los aumentos en las concentraciones de CO2 atmosférico afectan la forma en que las plantas realizan la fotosíntesis, lo que resulta en aumentos en la eficiencia del uso del agua de las plantas, una mayor capacidad fotosintética y un mayor crecimiento.Steffen, W. & Canadell, P. (2005). ‘Carbon Dioxide Fertilisation and Climate Change Policy.’ 33 pp. Australian Greenhouse Office, Department of Environment and Heritage: Canberra El aumento de CO2 se ha relacionado con el "espesamiento de la vegetación" que afecta la estructura y función de la comunidad vegetal Dependiendo del medio ambiente, existen respuestas diferenciales al CO2 atmosférico elevado entre los principales "tipos funcionales" de plantas, como las plantas C3 y C4, o especies más o menos leñosas; que tiene el potencial, entre otras cosas, de alterar la competencia entre estos grupos. El aumento de CO2 también puede conducir a un aumento en las proporciones de Carbono:Nitrógeno en las hojas de las plantas o en otros aspectos de la química de las hojas, posiblemente cambiando la nutrición de los herbívoros. Los estudios muestran que las concentraciones duplicadas de CO2 mostrarán un aumento en la fotosíntesis en las plantas C3 pero no en las plantas C4. Sin embargo, también se muestra que las plantas C4 pueden persistir en la sequía mejor que las plantas C3.

Efectos de la temperatura derecha|miniaturadeimagen|229x229px| Anomalía de la temperatura superficial anual mundial en 2005, en relación con la media de 1951-1980 Los aumentos de temperatura elevan la velocidad de muchos procesos fisiológicos, como la fotosíntesis en las plantas, hasta un límite superior, según el tipo de planta. Estos aumentos en la fotosíntesis y otros procesos fisiológicos son impulsados por mayores tasas de reacciones químicas y aproximadamente una duplicación de las tasas de conversión de productos enzimáticos por cada 10 °C aumento de temperatura. Las temperaturas extremas pueden ser dañinas cuando están más allá de los límites fisiológicos de una planta, lo que eventualmente conducirá a tasas de desecación más altas.

Una hipótesis común entre los científicos es que cuanto más cálida es un área, mayor es la diversidad de plantas. Esta hipótesis se puede observar en la naturaleza, donde una mayor biodiversidad vegetal se encuentra a menudo en ciertas latitudes (que a menudo se correlaciona con un clima/temperatura específicos).

Efectos del agua izquierda|miniaturadeimagen|187x187px| Tendencias de las precipitaciones en los Estados Unidos, desde el período 1901-2005. En algunas áreas, las lluvias han aumentado en el último siglo, mientras que algunas áreas se han secado. Dado que el suministro de agua es fundamental para el crecimiento de las plantas, juega un papel clave en la determinación de la distribución de las plantas. Se predice que los cambios en la precipitación serán menos consistentes que los de la temperatura y más variables entre las regiones, con predicciones de que algunas áreas se volverán mucho más húmedas y otras mucho más secas. Un cambio en la disponibilidad de agua mostraría una correlación directa con las tasas de crecimiento y la persistencia de las especies de plantas en esa región.

Con eventos de lluvia menos consistentes y más intensos, la disponibilidad de agua tendrá un impacto directo en la humedad del suelo en un área. Una disminución de la humedad del suelo tendrá impactos negativos en el crecimiento de las plantas, cambiando la dinámica del ecosistema en su conjunto. Las plantas dependen no solo de la lluvia total durante la temporada de crecimiento, sino también de la intensidad y magnitud de cada evento de lluvia.

Efectos generales Las variables ambientales no actúan de forma aislada, sino en combinación con otras presiones como la degradación del hábitat, la pérdida del hábitat y la introducción de especies exóticas que potencialmente pueden ser invasoras. Se sugiere que estos otros impulsores del cambio de la biodiversidad actuarán en sinergia con el cambio climático para aumentar la presión sobre las especies para sobrevivir. A medida que estos cambios se suman, se predice que nuestros ecosistemas en general se verán muy diferentes de lo que son hoy.

Impactos directos del cambio climático

Cambio en distribuciones izquierda|miniaturadeimagen|200x200px| Pino que representa una elevación del límite de árboles de 105 m durante el período 1915-1974. Nipfjället, Suecia Si los factores climáticos como la temperatura y la precipitación cambian en una región más allá de la tolerancia de la plasticidad fenotípica de una especie, entonces cambios en la distribución de la especie pueden ser inevitables. Ya existe evidencia de que las especies de plantas están cambiando sus rangos de altitud y latitud como respuesta a los cambios climáticos regionales. Sin embargo, es difícil predecir cómo cambiarán los rangos de especies en respuesta al clima y separar estos cambios de todos los demás cambios ambientales provocados por el hombre, como la eutrofización, la lluvia ácida y la destrucción del hábitat.

En comparación con las tasas de migración pasadas de especies de plantas informadas, el rápido ritmo del cambio actual tiene el potencial de no solo alterar la distribución de las especies, sino también hacer que muchas especies no puedan seguir el clima al que están adaptadas. Las condiciones ambientales requeridas por algunas especies, como las de las regiones alpinas, pueden desaparecer por completo. Es probable que el resultado de estos cambios sea un rápido aumento del riesgo de extinción. La adaptación a nuevas condiciones también puede ser de gran importancia en la respuesta de las plantas.

Sin embargo, predecir el riesgo de extinción de las especies vegetales no es fácil. Las estimaciones de períodos particulares de rápido cambio climático en el pasado han mostrado relativamente poca extinción de especies en algunas regiones, por ejemplo. El conocimiento de cómo las especies pueden adaptarse o persistir frente a cambios rápidos es todavía relativamente limitado.

Los cambios en la idoneidad de un hábitat para una especie impulsan cambios de distribución no sólo al cambiar el área que una especie puede tolerar fisiológicamente, sino también la eficacia con la que puede competir con otras plantas dentro de esta área. Por lo tanto, los cambios en la composición de la comunidad también son un producto esperado del cambio climático.

Cambios en los ciclos de vida (fenología) El tiempo de los eventos fenológicos como la floración a menudo está relacionado con variables ambientales como la temperatura. Por lo tanto, se espera que los entornos cambiantes conduzcan a cambios en los eventos del ciclo de vida, y estos se han registrado para muchas especies de plantas. Estos cambios tienen el potencial de conducir a la asincronía entre especies o de cambiar la competencia entre plantas. Los tiempos de floración en las plantas británicas, por ejemplo, han cambiado, lo que ha llevado a que las plantas anuales florezcan antes que las plantas perennes y las plantas polinizadas por insectos florezcan antes que las plantas polinizadas por el viento; con posibles consecuencias ecológicas. Un estudio publicado recientemente ha utilizado datos registrados por el escritor y naturalista Henry David Thoreau para confirmar los efectos del cambio climático en la fenología de algunas especies en el área de Concord, Massachusetts.

Diversidad genética