This study is the first to simultaneously evaluate whether (1) community saturation can require lengthy timespans to be reached and (2) there is a limit to the number of ecological strategies that can coexist. Determining if these ideas are supported is fundamental for better understanding the possible outcomes of species invasions and climate change.

Abstract

Determining if ecological communities are saturated (have a limit to the number of species they can support) has important implications for understanding community assembly, species invasions, and climate change. However, previous studies have generally been limited to short time frames that overlook extinction debt and have not explicitly considered how functional trait diversity may mediate patterns of community saturation. Here, we combine data from biodiversity surveys with functional and phylogenetic data to explore if the colonisation events after the Great American Biotic Interchange (closure of the Panamanian Isthmus) resulted in increases in species richness of communities of the snake family Dipsadidae. We determined the number and the direction of dispersal events between Central and South America by estimating ancestral areas based on a Bayesian time-calibrated phylogenetic analysis. We then evaluated whether variation in community saturation was mediated by the functional similarity of six traits for the resident and colonizing snakes and/or local environmental conditions. We found that colonised communities did not support more species than those that were not colonised. Moreover, we did not find an association between the functional diversity across sites and whether they were colonised by members from the lineages dispersing across the Isthmus or not. Instead, variation in species richness was predicted best by covariates such as time since colonisation and local environment. Taken together, our results suggest that snake communities of the Dipsadidae across the neotropics are saturated. Moreover, our research highlights two important factors to consider in studies of community saturation: extinction debt and the functional differences and similarities in species' ecological roles.

Resumen

Determinar si las comunidades ecológicas están saturadas (si tienen un límite en el número de especies que pueden albergar) tiene importantes implicaciones para entender el ensamblaje de comunidades, las invasiones de especies y el cambio climático. Sin embargo, los estudios previos en esta área se han limitado generalmente a marcos temporales cortos, ignorando el concepto de deuda de extinción y no considerando explícitamente cómo la diversidad de rasgos funcionales puede mediar en los patrones de saturación de las comunidades. En este trabajo combinamos datos publicados de muestreos de campo con datos funcionales y filogenéticos para explorar si los eventos de colonización después del Gran Intercambio Biótico Americano (ocurrido con el cierre del istmo de Panamá) resultaron en aumentos en la riqueza de especies de las comunidades de la familia de serpientes Dipsadidae. Determinamos el número y la dirección de los eventos de dispersión entre América Central y América del Sur mediante la estimación de áreas ancestrales basada en un análisis filogenético Bayesiano calibrado en el tiempo. Luego evaluamos si la variación en la saturación de las comunidades estaba mediada por la similitud funcional de seis rasgos para las serpientes residentes y colonizadoras y/o por las condiciones ambientales locales. Encontramos que las comunidades colonizadas no contienen más especies que aquellas que no fueron colonizadas. Además, no encontramos ninguna relación entre la diversidad funcional de los sitios considerados y el hecho de que estuvieran colonizados o no por miembros de los linajes que se dispersaron a través del Istmo. En cambio, la variación en la riqueza de especies se predijo mejor por covariantes como el tiempo transcurrido desde la colonización y el clima local. En conjunto, nuestros resultados sugieren que las comunidades de Dipsadidae a lo largo del neotrópico están saturadas. Además, nuestra investigación destaca dos factores importantes a considerar en los estudios de saturación de comunidades: la existencia de una deuda de extinción y las diferencias y similitudes funcionales en los papeles ecológicos de las especies.