Hiện tượng thay đổi khí hậu do con người gây ra gần đây, hoặc sự nóng lên toàn cầu nhận được sự quan tâm đáng kể. Trọng tâm là xác định các tác động hiện tại của biến đổi khí hậu đối với đa dạng sinh học và dự đoán những tác động này trong tương lai.

Các biến số khí hậu có thay đổi liên quan đến chức năng và sự phân bố của thực vật bao gồm tăng nồng độ CO2, tăng nhiệt độ toàn cầu, thay đổi mô hình mưa và thay đổi mô hình của các sự kiện "thời tiết cực đoan" như lốc xoáy, hỏa hoạn hoặc bão. Các mô hình khác nhau tiên đoán phân bố loài khác nhau rất nhiều dưới tác động của thay đổi khí hậu sinh học.[16]

Bởi vì các loài thực vật chỉ có thể sinh hoạt và hoàn thành vòng đời trong các điều kiện môi trường nhất định (các điều kiện lý tưởng là một tập con nhỏ hơn), những thay đổi về khí hậu có thể có tác động đáng kể đến thực vật từ cấp độ của từng cá thể cho đến cấp độ của hệ sinh thái hoặc quần xã sinh vật.

Ảnh hưởng của CO2

Sự gia tăng gần đây về CO2 trong khí quyển .

Nồng độ CO2 đã liên tục tăng trong hơn hai thế kỷ qua.[17] Sự tăng nồng độ CO2 khí quyển tác động đến quang hợp, làm tăng hiệu năng sử dụng nước, tăng khả năng quang hợp và tăng trưởng.[18] Sự tăng CO2 được cho là tạo ra sự "dày lên" của hệ thực vật về cấu trúc và chức năng.[19] Tuỳ vào môi trường, có các phản ứng khác nhau giữa các loại cây chính ví dụ như C3 và C4 hoặc cây thân gỗ và thân thảo; từ đó có thể thay đổi sự cạnh tranh giữa các nhóm.[20][21] Nồng độ CO2 cao hơn có thể tăng tỷ trọng Các-bon : Nitơ và các khía cạnh hoá học khác trong lá, từ đó thay đổi dinh dưỡng của các loài ăn cỏ.[22] Nghiên cứu cho thấy gấp đôi nồng độ CO2 dẫn đến tăng quang hợp ở các cây C3 nhưng không tác động đến C4.[23] Tuy nhiên, cây C4 lại chịu hạn tốt hơn cây C3.

Ảnh hưởng của nhiệt độ

Biến dị nhiệt độ bề mặt hàng năm toàn cầu năm 2005, so với trung bình 1951-1980

Nhiệt độ tăng làm tăng tốc độ của nhiều quá trình sinh lý như quang hợp, đến một mức độ nhất định, tùy thuộc vào loại thực vật. Sự gia tăng quang hợp và các quá trình sinh lý khác được thúc đẩy bởi tốc độ phản ứng hóa học tăng lên và tỷ lệ chuyển đổi sản phẩm enzym tăng gấp đôi với mỗi mức tăng 10°C. [24] Nhiệt độ khắc nghiệt có thể gây hại khi vượt quá giới hạn sinh lý của cây, dẫn đến tốc độ mất ẩm cao hơn.

Một giả thuyết phổ biến trong khoa học là khu vực càng ấm thì sự đa dạng thực vật càng cao. Giả thuyết này có thể được quan sát thấy trong tự nhiên, nơi đa dạng sinh học thực vật cao hơn thường nằm ở các vĩ độ nhất định (thường tương quan với khí hậu/nhiệt độ cụ thể). [25] Các loài thực vật trong hệ sinh thái núi và tuyết có nguy cơ mất môi trường sống cao hơn do biến đổi khí hậu. [26] Tác động của biến đổi khí hậu được dự đoán là nghiêm trọng hơn ở các vùng núi phía bắc. [26]

Lượng khí thải hiện tiếp tục tăng dẫn đến Trái Đất ấm hơn khoảng 1,1°C so với cuối những năm 1800. Thập kỷ 2011-2020 là thập kỷ nóng nhất từng được ghi nhận. Nhiều người nghĩ biến đổi khí hậu chủ yếu có nghĩa là nhiệt độ ấm hơn nhưng đó chỉ là điểm khởi đầu. Vì Trái đất là một hệ thống mà mọi thứ được kết nối, những thay đổi trong một khu vực có thể ảnh hưởng đến những thay đổi ở tất cả những khu vực khác. Hậu quả của biến đổi khí hậu hiện nay bao gồm hạn hán nghiêm trọng, khan hiếm nước, hỏa hoạn nghiêm trọng, mực nước biển dâng cao, lũ lụt, băng ở hai cực tan chảy, bão thảm khốc và suy giảm đa dạng sinh học. [27]

Ảnh hưởng của nước

Xu hướng lượng mưa ở Hoa Kỳ, từ giai đoạn 1901–2005. Ở một số khu vực, lượng mưa đã tăng lên trong thế kỷ trước, trong khi một số khu vực khô hạn.

Vì nguồn cung cấp nước rất quan trọng cho sự phát triển của thực vật nên nó đóng vai trò chính trong việc xác định sự phân bố của thực vật. Những thay đổi về lượng mưa được dự đoán là ít nhất quán hơn so với nhiệt độ và thay đổi nhiều hơn giữa các khu vực, với dự đoán cho một số khu vực trở nên ẩm ướt hơn nhiều và một số khu vực khô hơn nhiều. [28] Sự thay đổi về lượng nước sẽ có tương quan trực tiếp với tốc độ tăng trưởng và sự sinh tồn của các loài thực vật trong một khu vực.

Với các trận mưa ít nhất quán hơn, cường độ cao hơn, lượng nước sẽ có tác động trực tiếp đến độ ẩm của đất trong một khu vực. Độ ẩm của đất giảm sẽ có tác động tiêu cực đến sự phát triển của thực vật, làm thay đổi toàn bộ hệ sinh thái. Thực vật không chỉ dựa vào tổng lượng mưa trong mùa sinh trưởng mà còn phụ thuộc vào cường độ và độ lớn của từng đợt mưa.[29] Ngoài ra, các điều kiện giống như hạn hán xảy ra thường xuyên hơn cùng với biến đổi khí hậu khiến nhiều cộng đồng thực vật và cây cối dễ bị hỏa hoạn với cơ hội sống sót thấp hơn, làm giảm đáng kể tính đa dạng.[30]

Tác động chung

Các biến môi trường không hoạt động riêng lẻ mà kết hợp với các áp lực khác như suy thoái môi trường sống, mất môi trường sống và du nhập các loài ngoại lai có khả năng xâm lấn. Có ý kiến cho rằng những nhân tố này sẽ kết hợp với biến đổi khí hậu để tăng áp lực sinh tồn lên các loài. Khi những thay đổi này cộng lại, các hệ sinh thái được dự đoán sẽ khác nhiều so với hiện nay. Các hệ sinh thái đa dạng sinh học hơn (các điểm nóng đa dạng sinh học) chẳng hạn như các hệ sinh thái kiểu Địa Trung Hải có nguy cơ cao nhất và nhạy cảm nhất với những thay đổi do sự nóng lên toàn cầu gây ra. [3]