Wild insect diversity increases inter-annual stability in global crop pollinator communities.

While an increasing number of studies indicate that range, diversity and abundance of many wild pollinators has declined, the global area of pollinator-dependent crops has significantly increased over the last few decades. Crop pollination studies to date, have mainly focused on either identifying different guilds pollinating various crops, or on factors driving spatial changes and turnover observed in these communities. The mechanisms driving temporal stability for ecosystem functioning and services, however, remain poorly understood. Our study quantifies temporal variability observed in crop pollinators in 21 different crops across multiple years at a global scale. Using data from 43 studies from six continents, we show that (i) higher pollinator diversity confers greater inter-annual stability in pollinator communities, (ii) temporal variation observed in pollinator abundance is primarily driven by the three most dominant species, and (iii) crops in tropical regions demonstrate higher inter-annual variability in pollinator species richness than crops in temperate regions. We highlight the importance of recognising wild pollinator diversity in agricultural landscapes to stabilize pollinator persistence across years to protect both biodiversity and crop pollination services. Short-term agricultural management practices aimed at dominant species for stabilising pollination services need to be considered alongside longer-term conservation goals focussed on maintaining and facilitating biodiversity to confer ecological stability

Delivery of crop pollination services is an insufficient argument for wild pollinator conservation

There is compelling evidence that more diverse ecosystems deliver greater benefits to people, and these ecosystem services have become a key argument for biodiversity conservation. However, it is unclear how much biodiversity is needed to deliver ecosystem services in a cost-effective way. Here we show that, while the contribution of wild bees to crop production is significant, service delivery is restricted to a limited subset of all known bee species. Across crops, years and biogeographical regions, crop-visiting wild bee communities are dominated by a small number of common species, and threatened species are rarely observed on crops. Dominant crop pollinators persist under agricultural expansion and many are easily enhanced by simple conservation measures, suggesting that cost-effective management strategies to promote crop pollination should target a different set of species than management strategies to promote threatened bees. Conserving the biological diversity of bees therefore requires more than just ecosystem-service-based arguments

Bienen- Wespen- und Parasitoidendiversität im Landschaftskontext: Randstreifen-Korridore, Brachen und Nahrungsnetze

Die Weltbevölkerung wächst zunehmend und mit ihr der Bedarf an Nahrung und Energie. Um diese steigende Nachfrage durch den Anbau von Marktfrüchten, Futterpflanzen und Pflanzen zur Energiegewinnung zu decken, hat während der letzten Jahrzehnte die landwirtschaftliche Bewirtschaftung und die Umwandlung von semi-naturellen Flächen in Ackerland zugenommen. Diese Intensivierung der Landwirtschaft und der steigende Flächenbedarf haben zu einem Rückgang der Biodiversität in der Agrarlandschaft geführt. Der Erhalt der Biodiversität ist jedoch obligatorisch, um die Stabilität von ökosystemaren Dienstleistungen, wie zum Beispiel die Bestäubung von Pflanzen oder die biologische Schädlingskontrolle, welche auf biotischen Interaktionen basieren zu gewährleisten. Für die sexuelle Reproduktion von Pflanzen ist Bestäubung unerlässlich. Dieses gilt für Wildpflanzen, aber auch geschätzte 75% der Kulturpflanzen weltweit sind auf die Bestäubung durch Tiere zur optimalen Ertragsbildung angewiesen. Bienen sind hierbei die wichtigsten Bestäuber in der Agrarlandschaft der nördlichen Hemisphäre, jedoch weist der zunehmende Rückgang von Honigbienen und Wildbienen, besonders in landwirtschaftlich intensiv genutzten Gebieten, auf eine zukünftige Bestäuberkrise hin. Die Intensivierung der Landwirtschaft beeinflusst außerdem räuberische Wespen negativ, die einen wichtigen Beitrag zur biologischen Schädlingskontrolle leisten und ebenso Parasitoide, die eine wichtige Rolle hinsichtlich der Regulation der Wirtspopulationen spielen. Der Verlust der Biodiversität von wichtigen funktionellen Gruppen, wie Bestäubern, Räubern und Parasitoiden kann zur Destabilisierung von trophischen Interaktionen führen und ein kaskadierendes Artensterben zur Folge haben. Das Ziel dieser Studie war die Quantifizierung der Einflüsse von verschiedenene Landschaftselementen und Habitattypen, die repräsentativ für die Agrarlandschaft sind, auf die Bienen- und Wespengemeinschaften und deren Parasitoide, unter Berücksichtigung der wechselnden Wichtigkeit dieser Habitattypen entlang eines Gradienten der Landschaftskomplexität. Die Studie wurde im Umkreis der Stadt Göttingen in Süd- Niedersachsen, Deutschland, durchgeführt. Im ersten Teil der Arbeit untersuchte ich die Hypothese, dass grasbewachsene Randstreifen als Korridore in der Landschaft funktionieren können und die Fortbewegungen von Hymenopteren in der Landschaft positiv beeinflussen. Zusätzlich wurden eventuelle Barriere Effekte durch dichte Hecken geprüft, die laut Hypothese die Fortbewegung der Wildbienen einschränken. Artenreiche Magerrasen galten als Quellhabitate für Bienen, Wespen und deren Parasitoide und verbundene und unverbundene grasbewachsene Randstreifen in verschiedenen Entfernungen vom Quellhabitat wurden ausgewählt, um mögliche Korridoreffekte auf die Abundanz und Artenvielfalt der Zielorganismen zu beobachten. Die dichten Hecken an den Rändern der Magerrasen wurden als Barrieren für foragierende Bienen eingeschätzt. Foragierende Bienen wurden mittels Farbschalen gefangen, während oberirdisch nistende Bienen, Wespen und deren Parasitoide mit Hilfe von standardisierten Nisthilfen aufgenommen wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass die grasbewachsenen Randstreifen die Funktion von alternativen Nist- und Foragierhabitaten übernehmen können, wenn semi-naturelle Habitate in der näheren Umgebung vorkommen. Es wurden starke Isolationseffekte auf fast alle Zielgruppen beobachtet. Die Abundanz und Artenvielfalt von foragierenden Solitärbienen, oberirdisch nistenden Bienen, Wespen und deren Parasitoide verringerten sich mit zunehmender Distanz zum Quellhabitat. Die Hummeln bildeten die Ausnahme und zeigten keinen Artenrückgang oder eine verringerte Abundanz. Die Hypothesen, dass grasbewachsene Randstreifen als Korridore die negativen Distanzeffekte in 100m Entfernung mildern können und das dichte Hecken eine Barriere für foragierende Bienen darstellen konnten nicht verifiziert werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit untersuchte ich die relative Wichtigkeit von verschiedene Landnutzungstypen, Landschaftsattributen (der Prozentsatz von Brachen und semi-naturellen Habitaten in der Landschaft) und Landschaftskomplexität für die Artenvielfalt und Abundanz von Bestäubern über einen Zeitraum von drei Jahren. Fünf Habitattypen, die repräsentativ für die hiesige Agrarlandschaft sind, nämlich (i) Weizenfeld, (ii) grasbewachsener Ackerrandstreifen, (iii) Intensivweide, (iv) Brache und (v) Waldrand wurden in 12 nicht-überlappenden Landschaftssektoren mit einem Radius von 1000 m um jeden Habitattyp ausgewählt. Die gewählten Landschaften deckten einen Gradienten an Landschaftskomplexität, der als Anteil von Ackerland gemessen wurde, von strukturreich (14% Ackerland) bis strukturarm (89% Ackerland) ab. Die Bestäuberpopulationen wurden mit Hilfe von Farbschalen für foragierende Bienen über drei Jahre und mit standardisierten Nisthilfen über den Zeitraum von zwei Jahren aufgenommen. Die Abundanz und der Artenreichtum der untersuchten Arten der bodennistenden Bienen war in erster Linie von Landschaftsattributen und nicht Habitattypen beeinflusst, wobei es sich bei den oberirdisch nistenden Arten gegensätzlich verhielt. In der Studie über drei Jahre verringerte sich der Brachenanteil in den untersuchten Landschaften um über 50%. Die Abundanz und der Artenanzahl der solitären bodennistenden Bienenarten verringerte sich im gleichen Zeitraum ebenfalls, während Abundanz und Artenanzahl der oberirdisch nistenden Bienen über die Jahre gleich blieb. Die Hypothese, dass die Abundanz der Hummeln positiv mit dem Anteil der Brachen in der Landschaft korreliert ist, wurde verifiziert. Weiterhin wurde ein positiver Einfluss vom Anteil semi-natureller Habitate in der Landschaft auf die Artenanzahl von solitären bodennistenden Bienen und Hummeln und auf die Abundanz von bodennistenden und oberirdisch nistenden Bienen festgestellt. Die Abundanz und Artenzahl der oberirdisch nistenden Bienen wurde von qualitativ hochwertigen Habitaten mit einem hohen Anteil blühender Pflanzen gefördert, im Gegensatz zu intensiv bewirtschafteten Habitaten (Weizenfeld und Ackerrandstreifen). Die dritte Untersuchung basierte auf der zweiten Studie. Es wurde das gleiche Versuchsdesign verwendet, um die Auswirkungen von unterschiedlichen Habitattypen und verschieden strukturierten Landschaften auf die trophischen Interaktionen von Bienen, Wespen und deren natürlichen Feinden mithilfe der Nisthilfen über zwei Jahre zu beobachten. Die Abundanz und Artenanzahl der beobachteten Gruppen war in den intensiv bewirtschafteten Habitattypen (Weizenfeld und Ackerrandstreifen) am niedrigsten. Die Parasitierungsrate der Wirte war in beiden Jahren am qualitativ hochwertigen Waldrand am höchsten, aber die Artenzusammensetzung variierte. Die Shannon-Diversität und die Verbindungsdichte (Linkage density) der Interaktionen der aufgenommenen Nahrungsnetze wurde durch niedrige Habitatqualität negativ beeinflusst. Der Grad der biologischen Verknüpftheit der Arten (Connectance) innerhalb der Interaktionen, der als Maß für die Komplexität des Nahrungsnetzes und die Generalität der Interaktionen gilt, nahm interessanterweise mit abnehmender Landschaftskomplexität zu. Dies könnte ein Indikator für gesteigerte Konsumenteneffekten in einfach strukturierten Landschaften sein. Abschließend ist festzustellen, dass Bienen, Wespen und ihre Parasitoide in besonderem Maße von der Qualität des Habitats, wie z. B. extensiv bewirtschaftetes Grünland und Waldränder als Quellhabitate in der Agrarlandschaft, abhängen. Jedoch besitzen sie die Fähigkeit qualitativ schlechtere Habitate als alternative Nahrungs- und Nisthabitate zu nutzen, wenn sie durch einen gewissen Anteil semi-natureller Habitate in der umgebenden Landschaft unterstützt werden. Intensiv genutzte Flächen, wie Weizenfelder und Ackerrandstreifen und verringerte Landschaftskomplexität führen zu einem Rückgang der Abundanz und der Diversität der Bestäuber, Räuber und Parasitoiden und verändern deren trophische Interaktionen. Die Ergebnisse der Studien zeigen, dass der Schutz und die Erhaltung von semi-naturellen Habitaten essentiell ist, um stabile Populationen von Bienen, Wespen und deren Parasitoiden und damit die von Ihnen bereitgestellten ökosystemaren Dienstleistungen in der Agrarlandschaft zu erhalten

A global quantitative synthesis of local and landscape effects on wild bee pollinators in agroecosystems

Bees provide essential pollination services that are potentially affected both by local farm management and the surrounding landscape. To better understand these different factors, we modelled the relative effects of landscape composition (nesting and floral resources within foraging distances), landscape configuration (patch shape, interpatch connectivity and habitat aggregation) and farm management (organic vs. conventional and local-scale field diversity), and their interactions, on wild bee abundance and richness for 39 crop systems globally. Bee abundance and richness were higher in diversified and organic fields and in landscapes comprising more high-quality habitats; bee richness on conventional fields with low diversity benefited most from high-quality surrounding land cover. Landscape configuration effects were weak. Bee responses varied slightly by biome. Our synthesis reveals that pollinator persistence will depend on both the maintenance of high-quality habitats around farms and on local management practices that may offset impacts of intensive monoculture agriculture

A global quantitative synthesis of local and landscape effects on wild bee pollinators in agroecosystems.

Bees provide essential pollination services that are potentially affected both by local farm management and the surrounding landscape. To better understand these different factors, we modelled the relative effects of landscape composition (nesting and floral resources within foraging distances), landscape configuration (patch shape, interpatch connectivity and habitat aggregation) and farm management (organic vs. conventional and local-scale field diversity), and their interactions, on wild bee abundance and richness for 39 crop systems globally. Bee abundance and richness were higher in diversified and organic fields and in landscapes comprising more high-quality habitats; bee richness on conventional fields with low diversity benefited most from high-quality surrounding land cover. Landscape configuration effects were weak. Bee responses varied slightly by biome. Our synthesis reveals that pollinator persistence will depend on both the maintenance of high-quality habitats around farms and on local management practices that may offset impacts of intensive monoculture agriculture

A global quantitative synthesis of local and landscape effects on wild bee pollinators in agroecosystems.

Bees provide essential pollination services that are potentially affected both by local farm management and the surrounding landscape. To better understand these different factors, we modelled the relative effects of landscape composition (nesting and floral resources within foraging distances), landscape configuration (patch shape, interpatch connectivity and habitat aggregation) and farm management (organic vs. conventional and local-scale field diversity), and their interactions, on wild bee abundance and richness for 39 crop systems globally. Bee abundance and richness were higher in diversified and organic fields and in landscapes comprising more high-quality habitats; bee richness on conventional fields with low diversity benefited most from high-quality surrounding land cover. Landscape configuration effects were weak. Bee responses varied slightly by biome. Our synthesis reveals that pollinator persistence will depend on both the maintenance of high-quality habitats around farms and on local management practices that may offset impacts of intensive monoculture agriculture

Wild pollinators enhance fruit set of crops regardless of honey bee abundance.

The diversity and abundance of wild insect pollinators have declined in many agricultural landscapes. Whether such declines reduce crop yields, or are mitigated by managed pollinators such as honey bees, is unclear. We found universally positive associations of fruit set with flower visitation by wild insects in 41 crop systems worldwide. In contrast, fruit set increased significantly with flower visitation by honey bees in only 14% of the systems surveyed. Overall, wild insects pollinated crops more effectively; an increase in wild insect visitation enhanced fruit set by twice as much as an equivalent increase in honey bee visitation. Visitation by wild insects and honey bees promoted fruit set independently, so pollination by managed honey bees supplemented, rather than substituted for, pollination by wild insects. Our results suggest that new practices for integrated management of both honey bees and diverse wild insect assemblages will enhance global crop yields