Contrasting diversity patterns of epigeic arthropods between grasslands of high and low agronomic potential

• Published in: Basic and applied ecology Vol. 11; no. 1; pp. 6 - 14
• Main Authors: Dahms, Henriette, Mayr, Sabine, Birkhofer, Klaus, Chauvat, Matthieu, Melnichnova, Elvira, Wolters, Volkmar, Dauber, Jens
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Elsevier GmbH 01.01.2010
• Subjects: abandoned land; agri-environment schemes; Agri-environmental schemes; agricultural land; Agronomy; Alpha and beta diversity; Araneae; Arthropods; Biodiversity; Carabidae; Collembola; conservation programs; decision making; decision support systems; Diversity partitioning; environmental impact; Farming; farming systems; Farms; Formicidae; good agricultural practices; Grasslands; indicator species; insect surveys; land use change; probability analysis; Regional; species diversity; Species turnover; Spiders; Europe; Diversity partitioning; Species turnover; Agri-environmental schemes; Alpha and beta diversity
• ISSN: 1439-1791
• DOI: 10.1016/j.baae.2009.06.004

Increasing demand for food, fuel and fibre promotes the intensification of land-use, particularly in areas favourable for agricultural production. In less-favourable areas, more wildlife-friendly farming systems are often either abandoned or under pressure of conversion, e.g. for bioenergy production. This raises the question, to which extent areas of different agronomic potential contribute to regional biodiversity. To approach this question on a regional scale, we established our study within a region where sites of high and low agronomic potential (AP) alternate on a small spatial scale. We selected 13 high-AP and 13 low-AP grasslands to quantify the contribution of these classes to the regional diversity of four epigeic arthropod taxa (ants, springtails, functional groups of ground beetles, and spiders). The regional diversity ( γ) was partitioned into species richness per site ( α-diversity), diversity among sites within one class ( β within -diversity), and diversity between the two classes ( β between -diversity). The β-diversity generally accounted for the largest share of the γ-diversity, with patterns of diversity components being highly taxon- and class-specific. Carnivorous carabids had a higher α-diversity at high-AP sites. Ants, springtails, and cursorial spiders had a higher β within -diversity in low-AP grasslands. Low-AP sites also harboured many more species that occurred exclusively in one grassland class. We conclude that grasslands that may be unfavourable for agricultural production contributed more to regional diversity of epigeic arthropods than favourable grasslands. We therefore suggest that future agricultural schemes should promote arthropod biodiversity by specifically targeting agri-environment schemes or other wildlife-friendly farming approaches to areas of low agronomic potential, since this bears the greatest potential to preserve a comparatively high species turnover ( β-diversity) and in consequence high regional diversity. Der steigende Bedarf an Lebensmitteln, Energie und Rohstoffen fördert die Intensivierung der Landnutzung, insbesondere in Gebieten, die günstig für landwirtschaftliche Produktion sind. In weniger geeigneten Gebieten werden umweltfreundlichere Bewirtschaftungssysteme häufig entweder aufgegeben, oder laufen Gefahr, z.B. für die Produktion von Bioenergie, umgewandelt zu werden. Dies wirft die Frage auf, welchen Beitrag Gebiete mit unterschiedlichem ackerbaulichen Ertragspotential zur regionalen Biodiversität leisten. Um dieser Frage auf regionaler Ebene nachzugehen, haben wir unsere Studie in einen Landkreis durchgeführt, in dem Flächen mit hohem und niedrigem Ertragspotential (AP) auf kleiner räumlicher Skala wechseln. Wir haben jeweils 13 Grünlandflächen mit hohem und niedrigem AP ausgewählt, um den Beitrag dieser Klassen zur regionalen Diversität von vier Arthropodengruppen (Ameisen, Springschwänze, funktionelle Gruppen von Laufkäfern und Spinnen) zu quantifizieren. Die regionale Diversität ( γ) wurde unterteilt in den Artenreichtum pro Fläche ( α), die Diversität zwischen den Flächen innerhalb einer Klasse ( β within ) und zwischen den Klassen ( β between ). Die β-Diversität hatte insgesamt den größten Anteil an der γ-Diversität, wobei die Anteile der Diversitätskomponenten sowohl tiergruppen- als auch klassenspezifisch waren. Die karnivoren Laufkäfer hatten eine höhere α-Diversität in hoch-AP Flächen. Die β within -Diversität von Ameisen, Springschwänzen und laufaktiven Spinnen war größer in niedrig-AP Grünländern. Die niedrig-AP Flächen erbrachten außerdem einen deutlich höheren Anteil von Arten, die in nur einer Grünlandklasse gefunden wurden. Wir schlussfolgern, dass Grünländer, die ungünstiger für die landwirtschaftliche Produktion sind, mehr zur regionalen Diversität epigäischer Arthropoden beitragen als Grünländer in Gunstlagen. Daher schlagen wir vor, in zukünftigen Agrar-Umweltprogrammen die Biodiversität von Arthropoden insbesondere durch den Schutz von Flächen mit einem niedrigen Ertragspotential zu erhalten, da dies den höchsten Arten-‘turnover’ ( β-Diversität) gewährleistet.