Interacting effects of phenotypic plasticity and evolution on population persistence in a changing climate

Conserv Biol. 2011 Feb;25(1):56-63. doi: 10.1111/j.1523-1739.2010.01552.x.

Abstract

Climate change affects individual organisms by altering development, physiology, behavior, and fitness, and populations by altering genetic and phenotypic composition, vital rates, and dynamics. We sought to clarify how selection, phenotypic plasticity, and demography are linked in the context of climate change. On the basis of theory and results of recent empirical studies of plants and animals, we believe the ecological and evolutionary issues relevant to population persistence as climate changes are the rate, type, magnitude, and spatial pattern of climate-induced abiotic and biotic change; generation time and life history of the organism; extent and type of phenotypic plasticity; amount and distribution of adaptive genetic variation across space and time; dispersal potential; and size and connectivity of subpopulations. An understanding of limits to plasticity and evolutionary potential across traits, populations, and species and feedbacks between adaptive and demographic responses is lacking. Integrated knowledge of coupled ecological and evolutionary mechanisms will increase understanding of the resilience and probabilities of persistence of populations and species.

El cambio climático afecta a organismos individuales alterando su desarrollo, fisiología, comportamiento y adaptabilidad y a las poblaciones alterando la composición genética y fenotípica, las tasas vitales y su dinámica. Buscamos clarificar cómo están ligadas la selección, la plasticidad fenotípica y la demografía en el contexto del cambio climático. Con base en la teoría y los resultados de estudios empíricos recientes de plantas y animales, creemos que la tasa, tipo, magnitud y patrón espacial del cambio abiótico y biótico inducido por el clima; el tiempo generacional y la historia de vida del organismo; la extensión y tipo de plasticidad fenotípica; la cantidad y distribución de la variación genética adaptativa en espacio y tiempo; el potencial de dispersión; y el tamaño y la conectividad de subpoblaciones son los aspectos ecológicos y evolutivos relevantes para la persistencia de las poblaciones a medida que cambia el clima. Se carece de entendimiento de los límites de la plasticidad y potencial evolutivo de caracteres, y las retroalimentaciones entre respuestas adaptativas y demográficas. El conocimiento integral de mecanismos ecológicos y evolutivos acoplados incrementará el entendimiento de la resiliencia y de las probabilidades de persistencia de las poblaciones y especies.

Publication types

  • Research Support, Non-U.S. Gov't

MeSH terms

  • Adaptation, Physiological / genetics
  • Animals
  • Biological Evolution*
  • Climate Change*
  • Female
  • Genetic Variation
  • Models, Biological
  • Phenotype
  • Plants / genetics
  • Population Dynamics*
  • Selection, Genetic