Species Origins, Dispersal, and Island Vegetation Dynamics in the South Pacific

Abstract

We characterize the vegetation of the Kingdom of Tonga, South Pacific, by exploring the effects of species–area relationships, species isolation, and long-distance dispersal. Published literature provides data for eleven main islands of Tonga on species richness, vegetation types, origins, and dispersal mechanisms. Island area, maximum elevation, distance from neighboring archipelagos, and island geology provide key variables with which to consider the configuration of Tonga's floral biodiversity. Vegetation communities are evaluated by dispersal mechanisms, species origins, and island age as reflected by geology. Species–area relationships are significant for all plant species and for ancient and modern introductions, and species richness shows significant relationships to maximum elevation for indigenous plants and modern introductions. In contrast, species richness on the islands of Tonga does not correspond to patterns expected for species–isolation relationships with the nearest archipelagos of Samoa and Fiji. Plant dispersal spectra vary significantly according to island topography, geology, vegetation types, and plant species origins. The youngest volcanic islands have the most wind-dispersed species, whereas the older limestone islands have more bird, water, and human-dispersed plants. Tongatapu, the largest and longest inhabited island, reflects the legacy of a deeply humanized landscape where more than half the plants are introduced. In contrast, on the sparsely populated, more remote islands, and in many vegetation types, 70 to 90 percent of the plants are native. Evidence for species introductions, varying impacts on different vegetation types, and associated changes in dispersal spectra reveal key aspects of biogeographic dynamics in Tonga and potentially for island biogeography elsewhere.

我们透过探讨物种—面积关係、物种隔离, 以及长距离散布的影响, 描绘南太平洋东加王国的植物特徵。出版文献提供了东加十一座主要岛屿的物种丰富性、植物种类、起源与散布机制的资料。岛屿面积、最高海拔、与周围列岛的距离, 以及岛屿的地质, 皆提供做为考量东加的植物生物多样性形态的主要变因。植物群落透过散布机制、物种起源, 以及由地质学所反映出的岛屿年龄来评估。对所有的植物物种以及古老与现代的引入植物而言, 物种—面积关係皆非常显着, 而对原生植物和新引入植物而言, 物种的丰富性与最高海拔呈现出显着关係。相对而言, 东加群岛上的物种丰富性, 与最为邻近的萨摩亚与斐济群岛上所预期的物种—隔离关係模式并不相符。植物散布的光谱, 随着岛屿的地形、地质、植物种类和植物物种起源, 而有着显着的差异。较为年轻的火山岛屿拥有最多的风散播物种, 而较为古老的石灰岩岛屿则有着较多的鸟、水, 以及人类散布的植物。东加塔普, 东加最大以及最长的人类定居岛屿, 反映了深刻的人类化地景遗迹, 其中半数以上的植物皆为外来引进的。反之, 在鲜少人定居、较为偏远的岛屿上, 以及在许多植物类型中, 百分之七十至九十的植物皆是原生的。物种引进的证据、对不同植物类型的不同影响、以及散布光谱的相关改变, 揭露了东加的生物地理动态以及可能是其他岛屿生物地理学的重要面向。

Para caracterizar la vegetación del Reino de Tonga, en el Pacífico Sur, exploramos los efectos de las relaciones especie–área, el aislamiento de las especies y la dispersión a gran distancia. En la literatura disponible se encuentran datos de once de las principales islas de Tonga sobre riqueza de especies, tipos de vegetación, orígenes y mecanismos de dispersión. El área de la isla, la altura máxima, la distancia a los archipiélagos vecinos y la geología isleña actúan como las variables claves a partir de las cuales considerar la configuración de la biodiversidad floral de Tonga. Las comunidades vegetales son evaluadas contra los mecanismos de dispersión, orígenes de las especies y la edad de las islas reflejada en su geología. Las relaciones especie–área son significativas para todas las especies de plantas y para introducciones antiguas y modernas, y la riqueza en especies muestra relaciones significativas con la altura máxima en lo que concierne a plantas indígenas e introducciones modernas. Por contraste, la riqueza de especies en las islas de Tonga no tiene correspondencia con los patrones esperados para las relaciones especie–aislamiento con los archipiélagos más cercanos de Samoa y Fiji. Los espectros de dispersión de plantas varían significativamente según la topografía, geología, tipos de vegetación y origen de las especies vegetales de las islas. Las islas volcánicas de menor edad tienen las especies más caracterizadas por su dispersión eólica, mientras que las islas calizas más viejas tienen más especies cuya dispersión se debe a aves, al agua o al hombre. Tongatapu, la isla más grande y de más antiguo poblamiento, refleja el legado de un paisaje profundamente humanizado, registrando más de la mitad de sus plantas como importadas. Por contraste, en las islas más remotas y débilmente pobladas, y en muchos tipos de vegetación, entre el 70 y el 90 por ciento de las plantas son nativas. La evidencia de introducciones de especies, los variable impactos sobre diferentes tipos de vegetación y los cambios asociados en diferentes espectros de dispersión, revelan aspectos claves de la dinámica biogeográfica de Tonga, lo mismo que, potencialmente, de la biogeografía isleña en otros contextos insulares.

Key Words:

• long-distance dispersal
• plant species origins
• South Pacific islands of Tonga
• species–area relationships
• species–isolation relationships.

关键词:

• 长距离散布
• 植物物种起源
• 南太平洋东加群岛
• 物种—面积关係
• 物种—隔离关係。

Palabras clave:

• dispersión a gran distancia
• orígenes de especies vegetales
• islas sur pacíficas de Tonga
• relaciones especies–áreas
• relaciones especies–asilamiento

Acknowledgments

We thank Steve Falconer for suggestions in framing the research and editorial comments, Barbara Trapido-Lurie for her drafting skills, and three anonymous reviewers and the editor for their useful suggestions for improving the article.