La comprensión de la respuesta fisiológica de las plantas a un aumento en la concentración de CO en la atmósfera es clave para predecir los retrocesos planta-clima del sistema terrestre; sin embargo, los efectos del aumento a largo plazo en las características de intercambio de gases de las plantas en los trópicos son en gran medida desconocidos. Estudiar esta tendencia a largo plazo utilizando registros de herbarios es un desafío debido a la variación en los rasgos de los especímenes. Evaluamos el impacto de un aumento de aproximadamente 95 ppm (1927-2015) en la eficiencia intrínseca del uso del agua (iWUE) y la conductancia estomática máxima de cinco especies de árboles tropicales en Fiji utilizando la composición isotópica y los rasgos estomáticos de las hojas de herbarios. Los resultados empíricos se compararon con valores simulados utilizando modelos que incorporaron de manera única la variación en las respuestas empíricas y la parametrización específica de cada especie. La magnitud de la iWUE empírica y la respuesta fue específica de cada especie, variando de fuerte a negligible. La densidad estomática fue más influyente que el tamaño de los poros en la determinación de la respuesta al aumento de CO. Mientras que nuestros resultados de simulación indicaron que la fotosíntesis es el principal factor que contribuye al aumento de la iWUE, los estomas estaban impulsando la tendencia de la iWUE a través de las especies de árboles. En general, un aumento más fuerte en la iWUE fue acompañado por un declive más fuerte en la respuesta estomática. Este estudio demuestra que la incorporación de la variación en las simulaciones es necesaria para evaluar la respuesta de la iWUE de una especie individual a los cambios en la concentración de CO.