Traits to stay, traits to move: a review of functional traits to assess sensitivity and adaptive capacity of temperate and boreal trees to climate change

The integration of functional traits into vulnerability assessments is a promising approach to quantitatively capture differences in species sensitivity and adaptive capacity to climate change, allowing the refinement of tree species distribution models. In response to a clear need to identify traits that are responsive to climate change and applicable in a management context, we review the state of knowledge of the main mechanisms, and their associated traits, that underpin the ability of boreal and temperate tree species to persist and (or) shift their distribution in a changing climate. We aimed to determine whether current knowledge is sufficiently mature and available to be used effectively in vulnerability assessments. Marshalling recent conceptual advances and assessing data availability, our ultimate objective is to guide modellers and practitioners in finding and selecting sets of traits that can be used to capture differences in species' ability to persist and migrate. While the physiological mechanisms that determine sensitivity to climate change are relatively well understood (e.g., drought-induced cavitation), many associated traits have not been systematically documented for North American trees and differences in methodology preclude their widespread integration into vulnerability assessments (e.g., xylem recovery capacity). In contrast, traits traditionally associated with the ability to migrate and withstand fire are generally well documented, but new key traits are emerging in the context of climate change that have not been as well characterized (e.g., age of optimum seed production). More generally, lack of knowledge surrounding the extent and patterns in intraspecific trait variation, as well as co-variation and interaction among traits, limit our ability to use this approach to assess tree adaptive capacity. We conclude by outlining research needs and potential strategies for the development of trait-based knowledge applicable in large-scale modelling efforts, sketching out important aspects of trait data organization that should be part of a coordinated effort by the forest science community. Key words: vulnerability assessment, drought tolerance, fire tolerance, migration ability, intraspecific variation in trait, species persistence. L'utilisation des traits fonctionnels dans l'evaluation de la vulnerabilite est une approche prometteuse pour integrer de maniere quantifiable les differences de sensibilite des especes et leur capacite d'adaptation aux changements climatiques, ameliorant ainsi les modeles de repartition des arbres. Afin d'identifier dans un contexte d'amenagement les traits cles qui sont affectes par les changements climatiques, nous examinons l'etat des connaissances sur les principaux mecanismes - ainsi que leurs traits associes--qui regissent la capacite des arbres des forets boreales et temperees a persister ou a migrer. Nous avons tente de determiner si les connaissances actuelles sont suffisamment matures et disponibles pour etre utilisees efficacement dans le contexte des evaluations de vulnerabilite. En synthetisant les avancees conceptuelles les plus recentes et en evaluant la disponibilite des donnees, nous avons comme objectif principal de guider les modelisateurs et autres intervenants dans la selection de traits fonctionnels pouvant servir a caracteriser les differences dans la capacite des especes a persister et a migrer face a un climat en changement. Par exemple, malgre que l'on comprenne assez bien les mecanismes physiologiques qui determinent la sensibilite aux changements climatiques (ex., cavitation induite par la secheresse), un grand nombre de traits associes a ces mecanismes n'ont pas ete systematiquement documentes pour les arbres d'Amerique du Nord. Nous constatons egalement des differences dans les methodologies utilisees pour mesurer ces traits (ex., capacite de retablissement des xylemes), ce qui nuit a l'integration des traits dans l'evaluation de la vulnerabilite. Pour leur part, les traits traditionnellement associes a la capacite de migrer et de resister au feu sont generalement bien documentes; cependant, de nouveaux traits cles emergeant dans le contexte des changements climatiques demeurent peu documentes (ex., l'age de la production optimale de graines). De facon generale, le manque de connaissance entourant la variabilite intraspecifique des traits, ainsi que sur la covariation et l'interaction entre traits, est limitant dans nos evaluations de la capacite adaptative des arbres. Nous concluons en soulignant des besoins precis en matiere de recherche et en identifiant certaines avenues possibles pour le developpement des connaissances liees aux traits applicables dans des projets de modelisation a grande echelle. Nous soulignons finalement l'importance de certains aspects de la gestion de donnees de traits qui devraient faire partie de tout effort coordonne de documentation par la communaute scientifique du milieu forestier. Mots-cles : evaluation de la vulnerabilite, tolerance a la secheresse, tolerance au feu, capacite de migration, variabilite intraspecifique des traits, persistance de l'espece.
1. Introduction Recent years have seen a marked increase in efforts to assess potential effects of climate change on the distribution and abundance of forest plant species (Thuiller et al. [...]