The Leaf Thermotolerance of Nine Tree Species with Varying Geographic Range Sizes in a Climate Change-Threatened Hotspot

Abstract

Abstract. The Brazilian Atlantic Forest (AF) is recognized as one of the most threatened biodiversity hotspots by global climate change. Here, we examined the leaf traits (leaf mass area, leaf thickness, and chlorophyll content) and leaf thermotolerance (T50 and TCrit) of seedlings of nine species of AF trees grown experimentally in order to foresee how extreme heat events will affect the forest’s regeneration and diversity. Based on geographic range size, the species were classified into three groups, namely, species with a restricted-range distribution (endemic to the AF), species with an intermediate-range distribution (throughout the Brazilian tropical territory), and species with a wide-range distribution (Latin America). We found that the restricted-range group did not present lower thermotolerance compared to intermediate- and wide-range species groups. Surprisingly, leaf mass area had no effect on thermotolerance indices, while chlorophyll content and leaf thickness positively influenced T50 and TCrit. Some species-specific responses to high-temperature stress deserve attention for tropical tree conservation, as is the case of Arapatiella psylophylla, a vulnerable endemic species with a very restricted-range distribution. Our results suggest that the species-specific leaf thermotolerance is an important criterion to be considered for tropical tree forest conservation in the context of global climate change.Resumen. La Mata Atlántica (FA) brasileña es reconocida como uno de los puntos calientes de biodiversidad más amenazados por el cambio climático global. Aquí examinamos los rasgos foliares (área de masa foliar, grosor foliar y contenido de clorofila) y la termotolerancia foliar (T50 y TCrit) de plántulas de nueve especies de árboles de la FA cultivadas experimentalmente con el fin de prever cómo afectarán los eventos de calor extremo a la regeneración y diversidad del bosque. En función del tamaño del área de distribución geográfica, las especies se clasificaron en tres grupos: especies de distribución restringida (endémicas del AF), especies de distribución intermedia (en todo el territorio tropical brasileño) y especies de distribución amplia (América Latina). Encontramos que el grupo de distribución restringida no presentó menor termotolerancia en comparación con los grupos de especies de distribución intermedia y amplia. Sorprendentemente, el área de masa foliar no tuvo ningún efecto sobre los índices de termotolerancia, mientras que el contenido de clorofila y el grosor de la hoja influyeron positivamente en T50 y TCrit. Algunas respuestas específicas de las especies al estrés por altas temperaturas merecen atención para la conservación de los árboles tropicales, como es el caso de Arapatiella psylophylla, una especie endémica vulnerable con un área de distribución muy restringida. Nuestros resultados sugieren que la termotolerancia foliar específica de cada especie es un criterio importante a tener en cuenta para la conservación de los bosques arbóreos tropicales en el contexto del cambio climático global.