Despite the increasing biological and economic impacts of invasive species, little is known about the evolutionary mechanisms that favor geographic range expansion and evolution of invasiveness in introduced species. Here, we focus on the invasive wetland grass Phalaris arundinacea L. and document the evolutionary consequences that resulted from multiple and uncontrolled introductions into North America of genetic material native to different European regions. Continental-scale genetic variation occurring in reed canarygrass' European range has been reshuffled and recombined within North American introduced populations, giving rise to a number of novel genotypes. This process alleviated genetic bottlenecks throughout reed canarygrass' introduced range, including in peripheral populations, where depletion of genetic diversity is expected and is observed in the native range. Moreover, reed canarygrass had higher genetic diversity and heritable phenotypic variation in its invasive range relative to its native range. The resulting high evolutionary potential of invasive populations allowed for rapid selection of genotypes with higher vegetative colonization ability and phenotypic plasticity. Our results show that repeated introductions of a single species may inadvertently create harmful invaders with high adaptive potential. Such invasive species may be able to evolve in response to changing climate, allowing them to have increasing impact on native communities and ecosystems in the future. More generally, multiple immigration events may thus trigger future adaptation and geographic spread of a species population by preventing genetic bottlenecks and generating genetic novelties through recombination.

Summary 1. Phylogenetic signal is the tendency of related species to resemble each other more than species drawn at random from the same tree. This pattern is of considerable interest in a range of ecological and evolutionary research areas, and various indices have been proposed for quantifying it. Unfortunately, these indices often lead to contrasting results, and guidelines for choosing the most appropriate index are lacking. 2. Here, we compare the performance of four commonly used indices using simulated data. Data were generated with numerical simulations of trait evolution along phylogenetic trees under a variety of evolutionary models. We investigated the sensitivity of the approaches to the size of phylogenies, the resolution of tree structure and the availability of branch length information, examining both the response of the selected indices and the power of the associated statistical tests. 3. We found that under a Brownian motion (BM) model of trait evolution, Abouheif’s C mean and Pagel’s λ performed well and substantially better than Moran’s I and Blomberg’s K . Pagel’s λ provided a reliable effect size measure and performed better for discriminating between more complex models of trait evolution, but was computationally more demanding than Abouheif’s C mean . Blomberg’s K was most suitable to capture the effects of changing evolutionary rates in simulation experiments. 4. Interestingly, sample size influenced not only the uncertainty but also the expected values of most indices, while polytomies and missing branch length information had only negligible impacts. 5. We propose guidelines for choosing among indices, depending on (a) their sensitivity to true underlying patterns of phylogenetic signal, (b) whether a test or a quantitative measure is required and (c) their sensitivities to different topologies of phylogenies. 6. These guidelines aim to better assess phylogenetic signal and distinguish it from random trait distributions. They were developed under the assumption of BM, and additional simulations with more complex trait evolution models show that they are to a certain degree generalizable. They are particularly useful in comparative analyses, when requiring a proxy for niche similarity, and in conservation studies that explore phylogenetic loss associated with extinction risks of specific clades.

Around the world, the human-induced collapses of populations and species have triggered a sixth mass extinction crisis, with rare species often being the first to disappear. Although the role of species diversity in the maintenance of ecosystem processes has been widely investigated, the role of rare species remains controversial. A critical issue is whether common species insure against the loss of functions supported by rare species. This issue is even more critical in species-rich ecosystems where high functional redundancy among species is likely and where it is thus often assumed that ecosystem functioning is buffered against species loss. Here, using extensive datasets of species occurrences and functional traits from three highly diverse ecosystems (846 coral reef fishes, 2,979 alpine plants, and 662 tropical trees), we demonstrate that the most distinct combinations of traits are supported predominantly by rare species both in terms of local abundance and regional occupancy. Moreover, species that have low functional redundancy and are likely to support the most vulnerable functions, with no other species carrying similar combinations of traits, are rarer than expected by chance in all three ecosystems. For instance, 63% and 98% of fish species that are likely to support highly vulnerable functions in coral reef ecosystems are locally and regionally rare, respectively. For alpine plants, 32% and 89% of such species are locally and regionally rare, respectively. Remarkably, 47% of fish species and 55% of tropical tree species that are likely to support highly vulnerable functions have only one individual per sample on average. Our results emphasize the importance of rare species conservation, even in highly diverse ecosystems, which are thought to exhibit high functional redundancy. Rare species offer more than aesthetic, cultural, or taxonomic diversity value; they disproportionately increase the potential breadth of functions provided by ecosystems across spatial scales. As such, they are likely to insure against future uncertainty arising from climate change and the ever-increasing anthropogenic pressures on ecosystems. Our results call for a more detailed understanding of the role of rarity and functional vulnerability in ecosystem functioning.

Today's scientists are facing the enormous challenge of predicting how climate change will affect species distributions and species assemblages. To do so, ecologists are widely using phenomenological models of species distributions that mainly rely on the concept of species niche and generally ignore species' demography, species' adaptive potential, and biotic interactions. This review examines the potential role of the emerging synthetic discipline of evolutionary community ecology in improving our understanding of how climate change will alter future distribution of biodiversity. We review theoretical and empirical advances about the role of niche evolution, interspecific interactions, and their interplay in altering species geographic ranges and community assembly. We discuss potential ways to integrate complex feedbacks between ecology and evolution in ecological forecasting. We also point at a number of caveats in our understanding of the eco-evolutionary consequences of climate change and highlight several challenges for future research.

Summary 1. Ecological specialization is one of the main concepts in ecology and conservation. However, this concept has become highly context‐dependent and is now obscured by the great variability of existing definitions and methods used to characterize ecological specialization. 2. In this study, we clarify this concept by reviewing the strengths and limitations of different approaches commonly used to define and measure ecological specialization. We first show that ecological specialization can either be considered as reflecting species’ requirements or species’ impacts. We then explain how specialization depends on species‐specific characteristics and on local and contingent environmental constraints. We further show why and how ecological specialization should be scaled across spatial and temporal scales, and from individuals to communities. 3. We then illustrate how this review can be used as a practical toolbox to classify widely used metrics of ecological specialization in applied ecology, depending on the question being addressed, the method used, and the data available. 4. Synthesis and applications . Clarifying ecological specialization is useful to make explicit connections between several fields of ecology using the niche concept. Defining this concept and its practical metrics is also a crucial step to better formulate predictions of scientific interest in ecology and conservation. Finally, understanding the different facets of ecological specialization should facilitate to investigate the causes and consequences of biotic homogenization and to derive relevant indicators of biodiversity responses to land‐use changes.

Abstract DNA barcoding has had a major impact on biodiversity science. The elegant simplicity of establishing massive scale databases for a few barcode loci is continuing to change our understanding of species diversity patterns, and continues to enhance human abilities to distinguish among species. Capitalizing on the developments of next generation sequencing technologies and decreasing costs of genome sequencing, there is now the opportunity for the DNA barcoding concept to be extended to new kinds of genomic data. We illustrate the benefits and capacity to do this, and also note the constraints and barriers to overcome before it is truly scalable. We advocate a twin track approach: (i) continuation and acceleration of global efforts to build the DNA barcode reference library of life on earth using standard DNA barcodes and (ii) active development and application of extended DNA barcodes using genome skimming to augment the standard barcoding approach.

Abstract Whether mammal–microbiome interactions are persistent and specific over evolutionary time is controversial. Here we show that host phylogeny and major dietary shifts have affected the distribution of different gut bacterial lineages and did so on vastly different bacterial phylogenetic resolutions. Diet mostly influences the acquisition of ancient and large microbial lineages. Conversely, correlation with host phylogeny is mostly seen among more recently diverged bacterial lineages, consistent with processes operating at similar timescales to host evolution. Considering microbiomes at appropriate phylogenetic scales allows us to model their evolution along the mammalian tree and to infer ancient diets from the predicted microbiomes of mammalian ancestors. Phylogenetic analyses support co-speciation as having a significant role in the evolution of mammalian gut microbiome compositions. Highly co-speciating bacterial genera are also associated with immune diseases in humans, laying a path for future studies that probe these co-speciating bacteria for signs of co-evolution.

The objective of this study is to examine whether habitat, herbivory and traits related to resource acquisition, resource conservation, reproduction and dispersal differ between narrow endemic plant species and their widespread congeners. We undertook pairwise contrasts of 25 ecological characteristics and biological traits in 20 congeneric pairs of narrow endemic and widespread plant species in the French Mediterranean region. Within each pair, the two species had the same life‐form, pollination mode and dispersal mode. Endemic species differed significantly from widespread congeners for a number of attributes. Endemic species occur in habitats on steeper slopes, with higher rock cover and in lower and more open vegetation than their widespread congeners. Endemic species are significantly smaller than widespread species, but show no differences in traits related to resource acquisition (specific leaf area, leaf nitrogen content, maximum photosynthetic rate) or resource conservation (leaf dry matter content). After accounting for their smaller stature, endemic species produce fewer and smaller flowers with less stigma‐anther separation and lower pollen/ovule ratios and produce fewer seeds per plant than their widespread congeners. No consistent variation in seed mass and propagule structure was found between congeneric species. Herbivory levels did not differ between congeneric species. Ecological characteristics, notably the occupation of rocky habitats with low aboveground competition, may thus have played an important role in the differentiation of narrow endemic species in the Western Mediterranean. Morphological and ecophysiological traits of narrow endemic species indicate that they are not more stress‐tolerant than their widespread congeners. Lower investment in pollen transfer and seed production suggest that local persistence is a key feature of the population ecology of narrow endemic species.

A bstract Wild silkmoths (Saturniidae) are one of the most emblematic and most studied families of moths. Yet, the absence of a robust phylogenetic framework based on a comprehensive taxonomic sampling impedes our understanding of their evolutionary history. We analyzed 1,024 ultraconserved elements (UCEs) and their flanking regions to infer the relationships among 338 species of Saturniidae representing all described subfamilies, tribes, and genera. We investigated systematic biases in genomic data and performed dating and historical biogeographic analyses to reconstruct the evolutionary history of wild silkmoths in space and time. Using Gene Genealogy Interrogation, we showed that saturation of nucleotide sequence data blurred our understanding of early divergences and first biogeographic events. Our analyses support a Neotropical origin of saturniids, shortly after the Cretaceous-Paleogene extinction event ( ca 64.0 [stem] - 52.0 [crown] Ma), and two independent colonization events of the Old World during the Eocene, presumably through the Bering Land Bridge. Early divergences strongly shaped the distribution of extant subfamilies as they showed very limited mobility across biogeographical regions, except for Saturniinae, a subfamily now present on all continents but Antarctica. Overall, our results provide a framework for in-depth investigations into the spatial and temporal dynamics of all saturniid lineages and for the integration of their evolutionary history into further global studies of biodiversity and conservation. Rather unexpectedly for a taxonomically well-known family such as Saturniidae, the proper alignment of taxonomic divisions and ranks with our phylogenetic results leads us to propose substantial rearrangements of the family classification, including the description of one new subfamily and two new tribes.