Intraspecific variation in lizard heat tolerance alters estimates of climate impact
Abstract
Research addressing the effects of global warming on the distribution and persistence of species generally assumes that population variation in thermal tolerance is spatially constant or overridden by interspecific variation. Typically, this rationale is implicit in sourcing one critical thermal maximum (CTmax) population estimate per species to model spatiotemporal cross-taxa variation in heat tolerance. Theory suggests that such an approach could result in biased or imprecise estimates and forecasts of impact from climate warming, but limited empirical evidence in support of those expectations exists. We experimentally quantify the magnitude of intraspecific variation in CTmax among lizard populations, and the extent to which incorporating such variability can alter estimates of climate impact through a biophysical model. To do so, we measured CTmax from 59 populations of 15 Iberian lizard species (304 individuals). The overall median CTmax across all individuals from all species was 42.8°C and ranged from 40.5 to 48.3°C, with species medians decreasing through xeric, climate-generalist and mesic taxa. We found strong statistical support for intraspecific differentiation in CTmax by up to a median of 3°C among populations. We show that annual restricted activity (operative temperature > CTmax) over the Iberian distribution of our study species differs by a median of >80 hr per 25-km2 grid cell based on different population-level CTmax estimates. This discrepancy leads to predictions of spatial variation in annual restricted activity to change by more than 20 days for six of the study species. Considering that during restriction periods, reptiles should be unable to feed and reproduce, current projections of climate-change impacts on the fitness of ectotherm fauna could be under- or over-estimated depending on which population is chosen to represent the physiological spectra of the species in question. Mapping heat tolerance over the full geographical ranges of single species is thus critical to address cross-taxa patterns and drivers of heat tolerance in a biologically comprehensive way. En macroecología, cuando se evalúan los efectos del calentamiento global en la distribución y persistencia de las especies, generalmente se asume que la tolerancia térmica entre poblaciones es constante a lo largo de la distribución de las especies, o despreciable en comparación con su variación interespecífica. Tal planteamiento es implícito cuando se utiliza el máximo crítico termal (CTmax) de una población por especie para modelar la variación espacio-temporal de la tolerancia termal entre especies. Teóricamente, esto puede sesgar o añadir imprecisión en las estimaciones y proyecciones de impacto por el calentamiento asociado al cambio global, pero la evidencia empírica de tales previsiones es limitada. Cuantificamos experimentalmente la magnitud de la variación intraespecífica en CTmax entre poblaciones de lagartijas, y hasta qué punto la incorporación de esta variabilidad puede alterar la evaluación del impacto del clima a través de un modelo biofísico. Para ello, medimos el CTmax en 59 poblaciones de 15 especies de lagartijas ibéricas (304 individuos). La mediana general del CTmax fue 42.8°C entre todos los individuos de todas las especies, y varió desde 40.5 hasta 48.3°C, mientras que las medianas por especie decrecieron de taxones de hábitats secos, pasando por generalistas, hasta taxones de hábitats húmedos. Encontramos un fuerte apoyo estadístico para la diferenciación intraespecífica del CTmax de hasta de 3°C (mediana) entre poblaciones. Mostramos que la actividad restringida anual (temperatura operativa > CTmax) en la distribución ibérica de las especies de estudio difirió en > 80 horas por celda espacial de 25-km2 (mediana) en función del CTmax poblacional. Esta discrepancia conduce a que las predicciones de la variación espacial de la actividad restringida anual difieran en más de 20 días en seis de las especies investigadas. Teniendo en cuenta que durante los periodos de restricción, los reptiles son incapaces de alimentarse y reproducirse, las proyecciones actuales de impactos del cambio climático sobre el fitness de la fauna ectotérmica pueden infra- o sobre-estimarse dependiendo de la población elegida para representar el espectro fisiológico de cada especie. Cartografiar la tolerancia termal sobre el rango geográfico completo de especies individuales es por lo tanto crucial, antes de que podamos examinar patrones y mecanismos de variación entre múltiples especies de una manera biológicamente comprensiva.
- Publication:
-
Journal of Animal Ecology
- Pub Date:
- February 2019
- DOI:
- 10.1111/1365-2656.12914
- Bibcode:
- 2019JAnEc..88..247H