Marvin Kaczmarek

• In recent decades, there has been a strong global decline in biodiversity which is attributed, among other reasons, to intensified agriculture and the loss of habitats. Due to the significant ecological impacts it is crucial to comprehensively understand how management practices and the surrounding landscape affect species, as well as how these factors influence their populations over the long term. We studied the influence of weather and trapping effort on multi-day Malaise trap sampling, examining their effects on long-term monitoring data. We further explored how vineyard management and the presence of semi-natural habitats (SNH) affect arthropods in the wine-growing region Palatinate in southwest Germany. We evaluated the impact of ambient weather conditions and trapping effort during Malaise trap exposure on biomass and taxa richness using metabarcoding. Insect activity was highest when the weather was warm and dry. Taxa accumulation increased fourfold from three days of monthly trapping to continuous trap exposure and nearly sixfold from sampling at a single site to 32 sites. Common species are likely to be captured with short trapping durations and a small number of sampling sites, while it remains challenging to comprehensively sample rare species. Metabarcoding provides a valuable method for long-term monitoring. However, additional sequencing efforts are required to establish more comprehensive DNA databases. Furthermore, we investigated how organic and conventional management, reduction of pesticides, and SNH in the surrounding landscape affect arthropod diversity in vineyards. Biodiversity was assessed in 32 vineyards in a crossed design of management (organic vs. conventional) and pesticide use (regular vs. reduced in fungus-resistant grape varieties). The pairs of vineyards were located in 16 landscapes, with increasing proportions of SNH in the surrounding area of the vineyards. We measured the biomass of captured specimens and used metabarcoding to assess the general arthropod biodiversity. Furthermore, we used morphological and acoustic species identification to investigate effects on wild bees and orthopterans. Biomass was almost one-third higher in conventional compared to organic vineyards, while organic vineyards had almost 50 % more bees. Densities of herb-dwelling orthopterans were 2.9 times higher in fungus-resistant compared to classic grape varieties under organic management. Higher proportions of SNH increased arthropod richness as well as abundance and richness of above-ground-nesting bees and further changed community composition of arthropods, including wild bees and orthopterans. Increased inter-row vegetation had positive effects on various groups of organisms. Our studies on the influence of vineyard management show that reducing pesticide use, particularly under organic management, can enhance sustainability in viticulture and promote biodiversity. Moreover, further species benefit from diverse inter-row vegetation and SNH in the surrounding landscape. We conclude that the cultivation of fungus-resistant grape varieties is of importance to minimize the need for non-specific pesticides, while it is also important to provide diverse vegetation in inter-rows and create a structurally rich environment with suitable SNH to conserve biodiversity in viticulture.
• In den letzten Jahrzehnten ist die biologische Vielfalt weltweit deutlich zurückgegangen, was unter anderem auf die Intensivierung der Landwirtschaft und den Verlust von Lebensräumen zurückgeführt wird. Wir untersuchten den Einfluss des Wetters und des Fangaufwands auf mehrtägige Malaise-Fallenbeprobungen und deren Auswirkungen auf Monitoringdaten. Wir analysierten weiterhin, wie sich die Weinbergsbewirtschaftung und das Vorhandensein natur-naher Habitate (SNH) auf Arthropoden in der Weinbauregion Pfalz in Deutschland auswirken. Wir bewerteten die Auswirkungen der Witterung und des Fangaufwands während Malaise-Fallenbeprobungen auf die Biomasse, sowie auf den Taxa-Reichtum mittels Metabarcoding. Die Insektenaktivität war bei warmem und trockenem Wetter am höchsten. Die Taxa-Akkumulation erhöhte sich um das Vierfache von dreitägiger monatlicher Beprobung zu kontinuierlicher Beprobung und um das Sechsfache von einer Beprobungstelle zu 32 Stellen. Häufige Arten können mit kurzen Fangzeiten und geringer Anzahl von Beprobungsstellen erfasst werden, während sich das umfangreiche Erfassen seltener Arten als Herausforderung gestaltet. Metabarcoding zeigt sich als geeignete Methode für langfristige Monitorings, jedoch ist ein Aufbau umfassender DNA-Datenbanken essenziell. Weiterhin untersuchten wir, wie sich ökologische und konventionelle Bewirtschaftung, Pestizidreduzierung und SNH in der umgebenden Landschaft auf die Arthropodenvielfalt in Weinbergen auswirken. Die Biodiversität wurde in 32 Weinbergen in einem gekreuzten Design aus Bewirtschaftung (ökologisch vs. konventionell) und Pestizideinsatz (regulär vs. reduziert bei pilzwiderstandsfähigen Rebsorten) bewertet. Die Weinbergspaare befanden sich in 16 Landschaften mit zunehmenden Anteilen von SNH in der Umgebung. Wir haben die Biomasse der gefangenen Exemplare gemessen und die allgemeine Arthropodenvielfalt mittels Metabarcoding bewertet. Darüber hinaus untersuchten wir die Auswirkungen auf Wildbienen und Heuschrecken. Die Biomasse war in konventionellen Weinbergen um fast ein Drittel höher als in ökologischen, während in ökologischen Weinbergen fast 50 % mehr Bienen vorhanden waren. Die Dichte bodenbewohnender Heuschrecken war bei ökologischer Bewirtschaftung bei pilzwiderstandsfähigen Rebsorten 2,9-mal höher als bei klassischen Rebsorten. Zunehmender SNH-Anteil erhöhte den Reichtum an Arthropoden sowie die Abundanz und den Reichtum an oberirdisch nistenden Bienen und veränderte die Artgemeinschaften von Arthropoden, darunter die von Wildbienen und Heuschrecken. Eine stärkere Gassenvegetation hatte positive Auswirkungen auf verschiedene Organismengruppen. Unsere Studien über den Einfluss der Weinbergsbewirtschaftung zeigen, dass eine Verringerung des Pestizideinsatzes, insbesondere bei ökologischer Bewirtschaftung, die Nachhaltigkeit im Weinbau verbessern und die biologische Vielfalt fördern kann. Außerdem profitieren Arten von einer vielfältigen Gassenvegetation und SNH in der umgebenden Landschaft. Zusammenfassend stellen wir fest, dass die Artenvielfalt im Weinbau zum einen durch den Anbau pilzwiderstandfähiger Rebsorten und der daraus resultierenden Reduktion unspezifischer Pestizide, als auch durch eine vielfältige Vegetation in den Gassen und eine strukturreiche Umgebung mit geeigeneten SNH gefördert und erhalten werden kann.