Coastal Fog Enhances Physiological Function of Seaside Daisies (Erigeron glaucus)

Abstract

Abstract. Seaside daisy (Erigeron glaucus) is a plant native to fog-influenced coastal dune habitat in California. Seaside daisy is an important nectar plant to a variety of pollinators, especially butterflies, and is commonly used in coastal dune habitat restoration projects. In San Francisco, pollinator habitat restoration is critical for preserving species that would have otherwise been lost to urbanization. Advancing our basic understanding of how microclimate conditions (coastal fog in particular) impact the physiological function of the seaside daisy is an important first step to developing climate change–resilient habitat restoration plans. In semiarid Mediterranean ecosystems, coastal fog can augment plant water status in otherwise drought-stressed plants through fog drip to the soil, reduction of atmospheric stress, and/or leaf wetting that can result in foliar uptake of fog water. While there is a high degree of uncertainty as to how coastal fog frequency may be impacted by climate change, historical observations show a 33% decline in coastal fog along the Pacific Coast. As the climate continues to change, the potential reduction of this crucial water resource may negatively impact the plants within foggy environments. However, the importance of coastal fog in supporting the physiological function of seaside daisies has not yet been studied. We conducted a manipulative fog experiment to understand the relative importance of coastal fog and irrigation to the physiological function of seaside daisy plants. In a controlled chamber, plants were exposed to the following treatment groups: (1) fog and irrigation, (2) fog only, (3) irrigation only, and (4) neither fog nor irrigation. We measured leaf-level photosynthesis rates and stomatal conductance using a portable photosynthesis system (Model Li-6800, LICOR Biosciences). We monitored microclimate conditions in each chamber as well as shallow soil moisture (5 cm) in a subset of the study plants. We found that photosynthesis rates increased when plants experienced simulated fog events, regardless of irrigation; irrigated plants increased by 26%, whereas nonirrigated plants increased by 31%. We also found that soil moisture was a weak predictor of photosynthesis rates, suggesting that heightened photosynthesis rates during fog events were not driven by fog drip to the soil in our study. Our results strongly suggest that fog matters to the function of this important nectar plant species and that the mechanism is likely foliar uptake of fog water. Our study informs how coastal fog events can increase the likelihood of survival for seaside daisies and therefore improve overall pollinator habitat quality. Resumen. La margarita costera (Erigeron glaucus) es una planta autóctona del hábitat de dunas costeras influenciada por la niebla en California. Es una especie de planta nectarífera importante para diversos polinizadores, especialmente mariposas, además, es utilizada habitualmente en proyectos de restauración de hábitats de dunas costeras. En San Francisco, la restauración del hábitat de polinizadores es fundamental para preservar especies que, de otro modo, se habrían perdido a causa de la urbanización. Avanzar en la comprensión básica sobre cómo las condiciones microclimáticas, en particular la niebla costera, afectan la función fisiológica de la margarita costera, es el primer paso importante para desarrollar planes de restauración de hábitats resistentes al cambio climático. En los ecosistemas mediterráneos semiáridos, la niebla costera puede aumentar el estado hídrico de las plantas, mediante el goteo de la niebla en el suelo, que de otro modo estarían sometidas a la sequía, reduciendo el estrés atmosférico, y/o la humectación de las hojas que puede dar lugar a la absorción foliar del agua de la niebla. Aunque existe una gran incertidumbre sobre cómo el cambio climático podría afectar la frecuencia de la niebla costera, las observaciones históricas muestran un descenso del 33% en la niebla costera a lo largo de la costa del Pacífico. A medida que el clima continúa cambiando, la posible reducción de este recurso hídrico crucial, podría afectar negativamente a las plantas dentro de los entornos con niebla. Sin embargo, aún no se ha estudiado la importancia de la niebla costera en el soporte de la función fisiológica de las margaritas costeras. Nosotros, realizamos un experimento de manipulación de la niebla para comprender la importancia relativa de la niebla costera y del riego en la función fisiológica de la margarita costera. En una cámara controlada, las plantas fueron expuestas a los siguientes grupos de tratamiento: (1) niebla y riego, (2) sólo niebla, (3) sólo riego, y (4) sin niebla y sin riego. Con un sistema de fotosíntesis portátil (Modelo Li-6800, LICOR Biosciences), medimós las tasas de fotosíntesis a nivel de hoja y la conductancia estomática. Monitoreamos las condiciones del microclima en cada cámara, y la humedad superficial del suelo (5 cm) en un subconjunto de las plantas de estudio. Encontramos que las tasas de fotosíntesis aumentaron cuando las plantas experimentaban eventos de niebla simulada, independientemente del riego: las plantas regadas aumentaron un 26%, mientras que las no regadas aumentaron un 31%. Además, la humedad del suelo fue un predictor débil de las tasas de fotosíntesis, lo que sugiere que el aumento de las tasas de fotosíntesis durante los eventos de niebla no fueron impulsados por el goteo de la niebla en el suelo en nuestro estudio. Nuestros resultados sugieren enfáticamente que la niebla es importante para la función de esta significativa especie de planta nectarífera, y que el mecanismo es probablemente la absorción foliar del agua de la niebla. Nuestro estudio informa cómo los eventos de niebla costera pueden aumentar la probabilidad de supervivencia de las margaritas costeras y, por lo tanto, mejorar la calidad general del hábitat de los polinizadores.