Community assembly on remote islands: does the equilibrium theory apply?

What are the parameters that can influence the biodiversity of islands? What are the different stages of species diversification in an island environment, and what are the evolutionary processes involved? Here are some examples of questions that a team of CESAB researchers has tried to answer through the project FRB-Cesab Islands.

The Equilibrium Theory of Island Biogeography (ETIB) has long served as a reference for understanding the formation of communities on islands. Based on the assumption that the number of species on an island depends on a balance between colonization and extinction processes, it predicts, in particular, that large islands or those close to continents contain more species than small or distant islands. However, although the predictions of this theory have often been verified, the size and degree of isolation are not the only factors that can influence the biodiversity of islands. Indeed, evolutionary divergence (when two groups of the same species develop different traits within these groups in order to adapt to different environmental and social pressures) and the formation of new species on the islands is a parameter that has not yet been taken into account.

Recent studies have suggested that speciation – the evolutionary process by which new species emerge – can play a role similar to colonization, adding species to communities on remote islands. Two island populations resulting from the same colonization event (the same mother population) can thus differentiate themselves within an island or archipelago and become reproductively isolated from each other; this phenomenon is called cladogenesis. But the consequent differences between speciation and colonization processes do not allow us to determine how and to what extent the analogy can be extended to the ETIB or other relevant theories that seek to explain community assembly. The initial objective of this working group was therefore to take advantage of the excellent experimental conditions of island systems to systematically examine and compare the influence of geographical and geological factors on the evolution of ecological assemblages, and then to provide a new and better understanding of the communities of species assembled over time on the islands.

This document summarizes, in just a few pages, the project’s context and objectives, the methods and approaches used, the main findings, and the implications for science, society, and both public and private decision-making.

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La théorie de la biogéographie insulaire (ETIB) a longtemps servi de référent pour comprendre la formation des communautés sur les îles. Fondée sur le postulat que le nombre d’espèces d’une île dépend d’un équilibre dynamique entre des processus de colonisation et d’extinction, elle prédit notamment que les grandes îles ou celles qui sont proches des continents contiennent davantage d’espèces que les îles petites ou lointaines. Or bien que les prévisions de cette théorie aient souvent été vérifiées, la superficie et le degré d’isolement ne sont pas les seuls facteurs qui influencent la biodiversité des îles. En effet, la divergence évolutive et la formation de nouvelles espèces sur les îles est un paramètre qui n’a jusqu’ici pas été pris en compte.

Des études récentes ont suggéré que la spéciation – c’est à dire le processus évolutif par lequel de nouvelles espèces apparaissent – peut jouer un rôle analogue à la colonisation, en ajoutant des espèces aux communautés des îles éloignées. Deux populations insulaires issues d’un même événement de colonisation (une même population mère) peuvent ainsi se différencier à l’intérieur d’une île ou d’un archipel et devenir reproductivement isolées l’une par rapport à l’autre ; ce phénomène se nomme la cladogénèse. Mais les différences conséquentes entre les processus de spéciation et de colonisation ne permettent pas de déterminer comment et dans quelle mesure l’analogie peut être étendue à l’ETIB ou à d’autres théories pertinentes qui cherchent à expliquer l’assemblage communautaire.

L’objectif initial du groupe FRB-Cesab Islands a donc été de tirer parti des excellentes conditions expérimentales des systèmes insulaires pour examiner et comparer systématiquement l’influence des facteurs géographiques et géologiques sur l’évolution des assemblages écologiques, puis de fournir une nouvelle et meilleure compréhension des communautés d’espèces assemblées au fil du temps sur les îles.

Ce document synthétise en quelques pages le contexte et les objectifs du groupe, les méthodes et approches utilisées, les principales conclusions ainsi que l'impact pour la science, la société, la décision publique et privée.