Balancing Biodiversity: Understanding the Influence of Management on Grassland Ecosystems

Grasslands are among the most biodiverse ecosystems worldwide, yet they face increasing pressure from land use intensification and urbanization. This cumulative doctorate thesis investigates the ecological impacts of mowing, fertilization, grazing, and habitat fragmentation, with a special focus on plant and arthropod communities. It synthesizes findings from four research studies conducted within the Biodiversity Exploratories and the BioDivKultur project. The first chapter of this doctoral thesis examines the importance of interdisciplinary and transdisciplinary research. Scientific research and non-academic stakeholders must be brought together to develop sustainable land-use strategies and reconcile the conservation of biodiversity in grassland areas with human land use. The two key research projects presented illustrate the implementation of such approaches. The second chapter introduces a novel compound mowing intensity index that integrates mowing frequency, machine type, and mowing technique to provide a standardized assessment of the effects of mowing on biodiversity. The results of an example analysis show that a higher mowing intensity leads to declines in plant and arthropod species richness. In the next chapter, using a quantitative niche model, the mowing index is used alongside the fertilization and grazing index to classify winners, losers, or neutral species according to the respective land use. The analysis highlights that twice as many arthropod species are negatively affected by land use intensification compared to those that benefit. Mowing and fertilizing have the most detrimental effects on grassland management for arthropod diversity, showing the fewest winners and most losers, respectively. The final chapter applies the new mowing index again, this time in an urban context, alongside calculated urbanization and isolation gradients also using a quantitative niche model. The effects of human pressure on plants and animals on greenspaces show that although fragmented and isolated habitats are difficult to reverse and have a major impact on species, intensive mowing has a greater impact. Overall, the findings of this thesis help to understand the influence of grassland management on species they inhabit, especially vulnerable ones, and emphasize the need for targeted conservation strategies to balance biodiversity.

Wiesen und Grünland gehören zu den artenreichsten Ökosystemen der Welt, sind aber durch die Intensivierung der Landnutzung und die Urbanisierung zunehmend bedroht. Das Ziel dieser kumulativen Doktorarbeit ist es, die ökologischen Auswirkungen von Mahd, Düngung, Beweidung und Isolation von Habitaten mit besonderem Fokus auf Arthropoden und auch auf Pflanzen zu untersuchen. Hierbei werden die Ergebnisse von vier verschiedenen Studien zusammengefasst, die im Rahmen der Biodiversitätsexploratorien und des Projekts BioDivKultur durchgeführt wurden. Das erste Kapitel dieser Doktorarbeit untersucht die Bedeutung inter- und transdisziplinärer Forschung. Hierbei werden wissenschaftliche Forschung und nicht-akademische Akteure zusammengebracht, mit dem Ziel nachhaltige Managementstrategien zu entwickeln und den Erhalt der Biodiversität im Grünland mit Landnutzung in Einklang zu bringen. Die Umsetzung solcher Ansätze wird anhand der beiden vorgestellten Forschungsprojekte veranschaulicht. Das zweite Kapitel stellt einen neu-entwickelten zusammengesetzten Mahdintensitätsindex vor, der Mahdhäufigkeit, Maschinentyp und Mähtechnik integriert, um eine standardisierte Bewertung der Auswirkungen des Mähens auf die Biodiversität zu ermöglichen. Die Ergebnisse einer Beispielanalyse zeigen, dass eine höhere Mahdintensität zu einem Rückgang der Artenvielfalt von Pflanzen und Arthropoden führt. In einer weiteren Studie, die neben dem Düngungs- und Beweidungsindex auch den neuen Mahdintensitätsindex verwendet, werden Arthropoden mithilfe eines quantitativen Nischenmodells als Gewinner, Neutrale oder Verlierer entlang der Landnutzungsintensität eingestuft. Die Analyse zeigt, dass doppelt so viele Arthropodenarten von der Intensivierung der Landnutzung negativ betroffen sind, als davon profitieren. Die Mahd und Düngung haben die größten negativen Auswirkungen auf die Arthropodenvielfalt, da es hier die wenigsten Gewinner (Mahd) und die meisten Verlierer (Düngung) gibt. Im letzten Kapitel wird der neue Mahdindex, diesmal im städtischen Kontext, zusammen mit den berechneten Urbanisierungs- und Isolationsgradienten ebenfalls mit einem Nischenmodell angewendet. Die anthropogenen Einflüsse auf Pflanzen und Tiere auf städtischen Grünflächen zeigen, dass die Fragmentierung und Isolation von Lebensräumen zwar schwer rückgängig zu machen sind und erhebliche Auswirkungen auf einige Arten haben, dass aber eine intensive Mahd noch größere Konsequenzen hat. Die Ergebnisse dieser Dissertation tragen zu einem besseren Verständnis des Einflusses der Grünlandbewirtschaftung bei und unterstreichen die Notwendigkeit von Strategien zum Schutz der Biodiversität.