Will climate warming exceed lethal photosynthetic temperature thresholds of lichens in a southern African arid region?

Authors


Abstract

Predicted elevated temperatures and a shift from a winter to summer rainfall pattern associated with global warming could result in the exposure of hydrated lichens during summer to more numerous temperature extremes that exceed their thermal thresholds. This hypothesis was tested by measuring lethal temperature thresholds under laboratory and natural conditions for four epilithic lichen species (Xanthoparmelia austro-africana, X. hyporhytida, Xanthoparmelia sp., Xanthomaculina hottentotta) occurring on quartz gravel substrates at a hot arid inland site two epigeous lichen species (Teloschistes capensis, Ramalina sp.) occurring on gypsum-rich topsoil at a warm humid coastal site. Extrapolated lethal temperatures for photosynthetic quantum yield under laboratory conditions were up to 4°C higher for lichens from a dry inland site than those from a humid coastal site. Lethal temperatures extrapolated for photosynthetic quantum yield at a saturating photosynthetic photon flux density of ≥11,000 μmol photons m−2 s−1 under natural conditions were up to 6°C higher for lichens from the dry inland site than the more humid coastal site. It is concluded that only under atypical conditions of lichen exposure in a hydrated state to temperature extremes at high midday solar irradiances during summer could lethal photosynthetic thresholds in sensitive lichen species be potentially exceeded, but whether the increased frequency of such conditions with climate warming would lead to increased likelihood of lichen mortality is debatable.

Résumé

Les températures élevées et l'évolution d'un schéma de chutes de pluies d'hiver vers des pluies d'été, prédites par le réchauffement climatique mondial, pourraient entraîner l'exposition des lichens hydratés durant l'été à des températures extrêmes plus fréquentes, qui dépasseraient leurs seuils thermiques. Cette hypothèse fut testée en mesurant les seuils létaux de température en laboratoire et dans des conditions naturelles pour quatre espèces de lichens épilithiques (Xanthoparmelia austro-africana, X. hyporhytida, Xanthoparmelia sp., Xanthomaculina hottentotta) qui vivent sur des graviers de quartz d'un site intérieur chaud et aride, et pour deux espèces de lichens épigées (Teloschistes capensis, Ramalina sp.) qui vivent sur la couche supérieure d'un sol riche en gypse d'un site côtier chaud et humide. L'extrapolation des températures létales pour le rendement quantique photosynthétique en laboratoire allait jusqu'à 4°C de plus pour les lichens du site intérieur aride que pour ceux d'un site côtier humide. L'extrapolation des températures létales pour le rendement photosynthétique quantique, pour une densité saturée de flux de photons photosynthétiques de ≥11,000 µmol photons m−2 s−1, dans des conditions naturelles, allait jusqu'à 6°C de plus pour les lichens du site intérieur aride que pour le site côtier plus humide. Nous concluons que, dans des conditions atypiques, en cas d'exposition de lichens hydratés à des températures extrêmes, sous une forte radiation solaire de mi-journée en été, des seuils photosynthétiques létaux pourraient être dépassés chez des espèces de lichens sensibles, mais il n'est pas certain que la fréquence croissante de telles conditions de réchauffement climatique pourrait entraîner une probabilité plus élevée de mortalité des lichens.

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