Radiations évolutives sur les archipels océaniques : synthèse et analyses comparatives à large échelle temporelle et spatiale

Evolutionary radiation on oceanic archipelagos : review and comparative analyses at large temporal and spatial scales

• Auteur / Autrice : Baptiste Bree
• Direction : François Rigal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physio biologie
• Date : Soutenance le 19/12/2023
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences analytiques et de Physico-chimie pour l'Environnement et les Matériaux - Institut des sciences analytiques et de Physico-chimie pour l'Environnement et les Matériaux
• Jury : Président / Présidente : Alain Vanderpoorten
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Rigal, Fabien Leprieur, Laure Gallien, Robin Aguilée, Dominique Strasberg
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Vanderpoorten, Fabien Leprieur

Mots clés

Mots clés contrôlés

Macroévolution

Macroécologie

Biogéographie

Mots clés libres

Biogéographie

Macroecologie

Phylogénie

Macroevolution

Biogeography

Macroecology

Phylogeny

Macroevolution

Résumé

Depuis les premières observations de Darwin et Wallace, les radiations évolutives présentes sur les archipels océaniques (ROAs) n'ont cessé d'être étudiées par la communauté scientifique, et ont notamment joué un rôle majeur dans notre compréhension des mécanismes écologiques et évolutifs à l'origine de la biodiversité. La quantité d'information disponible concernant ces clades insulaires n'a cessé d'augmenter durant les dernières décennies, notamment suite à l'apparition des outils moléculaires, qui ont permis de mettre en évidence un certain nombre de patrons biogéographiques et (macro)évolutifs au sein des ROAs. Pourtant, les études comparatives trans-taxons et trans-archipels sont encore rares, alors même qu'elles pourraient contribuer à améliorer notre connaissance vis-à-vis des clades insulaires. C'est dans ce contexte que ce travail de thèse a donc été initié. Dans un premier temps, nous avons effectué un recensement de toutes les ROAs décrites à l'échelle mondiale, afin de faire le point sur les connaissances actuelles sur le sujet. Plus de 350 ROAs ont ainsi été identifiées à travers le monde sur plus d'une vingtaine d'archipels. Cette revue de la littérature, en plus de détecter un biais vers l'étude de certains archipels et ROAs emblématiques, a pu mettre en évidence un certain nombre de disparités méthodologiques, qui ne sont pas sans conséquences sur notre compréhension des mécanismes de diversification des ROAs. Par la suite, nous nous sommes intéressés plus particulièrement à l'effet des caractéristiques géo-environnementales des îles sur la diversité spécifique des ROAs, un aspect jusqu'alors peu étudié dans la littérature. L'aire, l'hétérogénéité environnementale et l'isolement géographique des îles ont ainsi été identifiés comme les principaux facteurs influençant les patrons de richesse spécifique émergeant au sein des ROAs. Plus important encore, nous avons également démontré que la force de l'effet de ces facteurs était fonction de l'archipel et, dans une moindre mesure, du taxon auquel appartenait la ROA. Enfin, dans une troisième et dernière partie, nous avons exploré le mode et le tempo de diversification des ROAs. Pour cette étude, 44 phylogénies de ROAs provenant de huit archipels différents ont été analysées. Les résultats montrent que la majorité des phylogénies présentaient une accumulation constante des espèces au cours du temps, contrastant avec l'idée d'équilibre. L'âge très jeune des ROAs ainsi que l'augmentation continue de l'aire des archipels océaniques par l'émergence de nouvelles îles permettrait d'expliquer ce résultat, même si d'autres hypothèses sont envisagées. Ce travail de thèse a permis de mettre en évidence un certain nombre de patrons biogéographiques et macroévolutifs communs aux ROAs, et de présenter de nouvelles perspectives concernant les mécanismes qui ont permis l'émergence de l'extraordinaire biodiversité endémique présente au sein des archipels océaniques

Since the first observations by Darwin and Wallace, evolutionary radiations occurring on oceanic archipelagos (ROAs) have not ceased to be studied by the scientific community and have played a major role in our understanding of the ecological and evolutionary mechanisms underlying biodiversity patterns. The amount of information available for these island clades has increased exponentially over the last few decades, particularly thanks to the development of molecular tools, which have enabled us to reveal biogeographical and (macro)evolutionary patterns within ROAs. However, cross-taxon and cross-archipelago comparative studies are still scarce in the literature, even though they could contribute to widen our general knowledge of ROAs. Therefore, as a first step, we carried out a literature review of all ROAs described worldwide, in order to evaluate current knowledge accumulated on the topic. More than 350 ROAs were identified worldwide in over twenty archipelagos. In addition to revealing a bias towards the study of certain emblematic archipelagos and ROAs, this literature review highlighted several methodological disparities, which are not without consequences for our understanding of ROA diversification mechanisms. In a second part, we focused on the effect of island geo-environmental characteristics on the species diversity of ROAs, an aspect that has received little attention in the literature. Island area, environmental heterogeneity and geographical isolation were thus identified as the main factors influencing specific richness patterns emerging from ROAs. More importantly, we also demonstrated that the strength of the effect of these factors was a function of the archipelago and, to a lesser extent, of the taxon to which the ROA belonged. Finally, in a third and final section, we explored the mode and tempo of diversification of the ROAs. For this study, 44 ROA phylogenies from eight different archipelagos were analyzed. The results show that a majority of phylogenies presented a constant rate of species accumulation over time, contrasting with the idea of equilibrium on islands. The very young age of the ROAs and the continuous growing of oceanic archipelagos through the emergence of new islands could explain this result, although other hypotheses are being considered. This thesis has highlighted a number of common biogeographical and macroevolutionary patterns among ROAs and has brought new perspectives on the mechanisms that have led to the emergence of the extraordinary endemic biodiversity of oceanic archipelagos