Climate-driven changes in biotic interactions can profoundly alter ecological communities, particularly when they impact foundation species. In marine systems, changes in herbivory and the consequent loss of dominant habitat forming species can result in dramatic community phase shifts, such as from coral to macroalgal dominance when tropical fish herbivory decreases, and from algal forests to 'barrens' when temperate urchin grazing increases. Here, we propose a novel phase-shift away from macroalgal dominance caused by tropical herbivores extending their range into temperate regions. We argue that this phase shift is facilitated by poleward-flowing boundary currents that are creating ocean warming hotspots around the globe, enabling the range expansion of tropical species and increasing their grazing rates in temperate areas. Overgrazing of temperate macroalgae by tropical herbivorous fishes has already occurred in Japan and the Mediterranean. Emerging evidence suggests similar phenomena are occurring in other temperate regions, with increasing occurrence of tropical fishes on temperate reefs.

Temperate Australia is a global hotspot for marine biodiversity and its waters have experienced well-above global average rates of ocean warming. We review the observed impacts of climate change (e.g. warming, ocean acidification, changes in storm patterns) on subtidal temperate coasts in Australia and assess how these systems are likely to respond to further change. Observed impacts are region specific with the greatest number of species responses attributable to climate change reported in south-eastern Australia, where recent ocean warming has been most pronounced. Here, a decline of giant kelp (Macrocystis pyrifera) and poleward range extension of a key herbivore (sea urchin) and other trophically important reef organisms has occurred. Although, evidence of changes on other coastlines around Australia is limited, we suggest that this is due to a lack of data rather than lack of change. Because of the east–west orientation of the south coast, most of Australia's temperate waters are found within a narrow latitudinal band, where any southward movement of isotherms is likely to affect species across very large areas. Future increases in temperature are likely to result in further range shifts of macroalgae and associated species, with range contractions and local extinctions to be expected for species that have their northern limits along the southern coastline. While there is currently no evidence of changes attributable to non-temperature related climate impacts, potentially due to a lack of long-term observational data, experimental evidence suggests that ocean acidification will result in negative effects on calcifying algae and animals. More importantly, recent experiments suggest the combined effects of climate change and non-climate stressors (overharvesting, reduced water quality) will lower the resilience of temperate marine communities to perturbations (e.g. storms, diseases, and introduced species), many of which are also predicted to increase in frequency and/or severity. Thus climate change is likely to, both by itself and in synergy with other stressors, impose change to southern Australian coastal species, including important habitat-forming algae and the associated ecological functioning of temperate coasts. Management of local and regional-scale stresses may increase the resistance of temperate marine communities to climate stressors and as such, provides an attractive tool for building resilience in temperate systems.

Abstract Despite the importance of consumers in structuring communities, and the widespread assumption that consumption is strongest at low latitudes, empirical tests for global scale patterns in the magnitude of consumer impacts are limited. In marine systems, the long tradition of experimentally excluding herbivores in their natural environments allows consumer impacts to be quantified on global scales using consistent methodology. We present a quantitative synthesis of 613 marine herbivore exclusion experiments to test the influence of consumer traits, producer traits and the environment on the strength of herbivore impacts on benthic producers. Across the globe, marine herbivores profoundly reduced producer abundance (by 68% on average), with strongest effects in rocky intertidal habitats and the weakest effects on habitats dominated by vascular plants. Unexpectedly, we found little or no influence of latitude or mean annual water temperature. Instead, herbivore impacts differed most consistently among producer taxonomic and morphological groups. Our results show that grazing impacts on plant abundance are better predicted by producer traits than by large‐scale variation in habitat or mean temperature, and that there is a previously unrecognised degree of phylogenetic conservatism in producer susceptibility to consumption.

Significance Most studies of the impact of global warming focus on the direct physiological impacts of climate change. However, global warming is shifting the distribution of many species and leading to novel interactions between previously separated species that have the potential to transform entire ecological communities. This study shows that an increase in the proportion of warmwater species (“tropicalization”) as oceans warm is increasing fish herbivory in kelp forests, contributing to their decline and subsequent persistence in alternate “kelp-free” states. These tropical and subtropical herbivores are increasingly impacting temperate algal communities worldwide, posing a significant threat to the long-term stability of these iconic ecosystems and the valuable services they provide.

Abstract Zeta diversity provides the average number of shared species across n sites (or shared operational taxonomic units (OTUs) across n cases). It quantifies the variation in species composition of multiple assemblages in space and time to capture the contribution of the full suite of narrow, intermediate and wide-ranging species to biotic heterogeneity. Zeta diversity was proposed for measuring compositional turnover in plant and animal assemblages, but is equally relevant for application to any biological system that can be characterised by a row by column incidence matrix. Here we illustrate the application of zeta diversity to explore compositional change in empirical data, and how observed patterns may be interpreted. We use 10 datasets from a broad range of scales and levels of biological organisation – from DNA molecules to microbes, plants and birds – including one of the original data sets used by R.H. Whittaker in the 1960’s to express compositional change and distance decay using beta diversity. The applications show (i) how different sampling schemes used during the calculation of zeta diversity may be appropriate for different data types and ecological questions, (ii) how higher orders of zeta may in some cases better detect shifts, transitions or periodicity, and importantly (iii) the relative roles of rare versus common species in driving patterns of compositional change. By exploring the application of zeta diversity across this broad range of contexts, our goal is to demonstrate its value as a tool for understanding continuous biodiversity turnover and as a metric for filling the empirical gap that exists on spatial or temporal change in compositional diversity.