Le rayonnement adaptatif se produit lorsqu’une espèce se ramifie pour occuper plusieurs niches dans un environnement et évolue finalement en plusieurs espèces. Les espèces réussissent le mieux à s’adapter au rayonnement après une extinction massive ou lors de la colonisation d’une île auparavant inhabitée. Dans ces deux cas, des niches qui seraient normalement occupées par des espèces concurrentes sont laissées libres à une nouvelle espèce à exploiter.
Un écosystème est composé de nombreuses espèces de plantes et d’animaux qui rivalisent pour leur survie. Dans un écosystème typique, une espèce évoluera pour occuper une niche écologique spécifique, définie comme le rôle d’une forme de vie dans son environnement, y compris l’habitat dans lequel elle vit et les ressources qu’elle consomme. Dans la plupart des écosystèmes, plusieurs espèces occupent les mêmes niches et doivent continuer à évoluer afin d’obtenir un avantage sur les espèces concurrentes face à des ressources limitées. Toutes les espèces d’un système évoluent continuellement, de sorte que la plupart de ces compétitions se terminent par une impasse, et ce n’est qu’occasionnellement qu’une espèce se développera pour dominer les autres.
Dans un nouvel environnement, comme sur une île de formation récente, de nombreuses niches écologiques sont inoccupées. Le rayonnement adaptatif se produit lorsqu’une espèce arrive dans un nouvel environnement et évolue pour utiliser un certain nombre de niches écologiques. Finalement, une espèce deviendra plusieurs espèces qui ne pourront plus se croiser. Ce modèle évolutif est commun dans le monde entier et peut être retracé à travers les archives fossiles de nombreuses plantes et animaux.
L’un des exemples les plus célèbres de rayonnement adaptatif est l’évolution des pinsons sur les îles Galapagos. On pense que ces petits oiseaux granivores sont arrivés il y a quelques millions d’années sur les îles relativement inhabitées qui se trouvent à 600 milles à l’ouest de l’Équateur. En l’absence d’autres petits oiseaux, les espèces parentales ont développé différentes formes de bec afin de manger les différents aliments disponibles sur les îles. Les pinsons ont évolué pour avoir des becs qui les aidaient à manger des insectes, des larves et des fleurs, et une espèce a même évolué pour avoir un bec qui permettait de façonner et d’utiliser un outil pour attraper les insectes. Après avoir visité les îles Galapagos en 1835, Charles Darwin a ramené beaucoup de ces oiseaux chez lui, et l’étude ultérieure de leur bec l’a amené à développer sa théorie de l’évolution.
Un autre exemple de rayonnement adaptatif est l’évolution des marsupiaux sur le continent australien. Les marsupiaux ont commencé comme de petites créatures ressemblant à des opossums, mais ils ont évolué en de nombreuses espèces lorsqu’ils sont arrivés en Australie il y a environ 55 millions d’années. Il n’y avait pas d’autres mammifères sur le continent, alors les marsupiaux ont rayonné pour remplir les rôles que les non-marsupiaux remplissaient dans le reste du monde. Les kangourous sont devenus de grands animaux de pâturage et les lions marsupiaux sont devenus de grands prédateurs.