Recognizing culture, and diverse sources of knowledge, can improve assessments

Understanding the present and future distribution of soil-borne plant pathogens is critical to supporting food and fibre production in a warmer world. Using data from a global field survey and a nine-year field experiment, we show that warmer temperatures increase the relative abundance of soil-borne potential fungal plant pathogens. Moreover, we provide a global atlas of these organisms along with future distribution projections under different climate change and land-use scenarios. These projections show an overall increase in the relative abundance of potential plant pathogens worldwide. This work advances our understanding of the global distribution of potential fungal plant pathogens and their sensitivity to ongoing climate and land-use changes, which is fundamental to reduce their incidence and impacts on terrestrial ecosystems globally. Plant pathogens threaten food security and ecosystem health. Projections of potential fungal plant pathogens under different warming and land-use scenarios indicate that warming temperatures under climate change will lead to increases in the relative abundance of such pathogens in most soils worldwide.

Earthworm distribution in global soils Earthworms are key components of soil ecological communities, performing vital functions in decomposition and nutrient cycling through ecosystems. Using data from more than 7000 sites, Phillips et al. developed global maps of the distribution of earthworm diversity, abundance, and biomass (see the Perspective by Fierer). The patterns differ from those typically found in aboveground taxa; there are peaks of diversity and abundance in the mid-latitude regions and peaks of biomass in the tropics. Climate variables strongly influence these patterns, and changes are likely to have cascading effects on other soil organisms and wider ecosystem functions. Science , this issue p. 480 ; see also p. 425

Effective policies to halt biodiversity loss require knowing which anthropogenic drivers are the most important direct causes. Whereas previous knowledge has been limited in scope and rigor, here we statistically synthesize empirical comparisons of recent driver impacts found through a wide-ranging review. We show that land/sea use change has been the dominant direct driver of recent biodiversity loss worldwide. Direct exploitation of natural resources ranks second and pollution third; climate change and invasive alien species have been significantly less important than the top two drivers. The oceans, where direct exploitation and climate change dominate, have a different driver hierarchy from land and fresh water. It also varies among types of biodiversity indicators. For example, climate change is a more important driver of community composition change than of changes in species populations. Stopping global biodiversity loss requires policies and actions to tackle all the major drivers and their interactions, not some of them in isolation.

Soils harbor a substantial fraction of the world’s biodiversity, contributing to many crucial ecosystem functions. It is thus essential to identify general macroecological patterns related to the distribution and functioning of soil organisms to support their conservation and consideration by governance. These macroecological analyses need to represent the diversity of environmental conditions that can be found worldwide. Here we identify and characterize existing environmental gaps in soil taxa and ecosystem functioning data across soil macroecological studies and 17,186 sampling sites across the globe. These data gaps include important spatial, environmental, taxonomic, and functional gaps, and an almost complete absence of temporally explicit data. We also identify the limitations of soil macroecological studies to explore general patterns in soil biodiversity-ecosystem functioning relationships, with only 0.3% of all sampling sites having both information about biodiversity and function, although with different taxonomic groups and functions at each site. Based on this information, we provide clear priorities to support and expand soil macroecological research. Soil organism biodiversity contributes to ecosystem function, but biodiversity and function have not been equivalently studied across the globe. Here the authors identify locations, environment types, and taxonomic groups for which there is currently a lack of biodiversity and ecosystem function data in the existing literature.

Invertebrates are central to the functioning of ecosystems, yet they are underappreciated and understudied. Recent work has shown that they are suffering from rapid decline. Here we call for a greater focus on invertebrates and make recommendations for future investigation.

A monitoring and indicator system can inform policy

Summary Here we introduce the Soil BON Foodweb Team, a cross-continental collaborative network that aims to monitor soil animal communities and food webs using consistent methodology at a global scale. Soil animals support vital soil processes via soil structure modification, direct consumption of dead organic matter, and interactions with microbial and plant communities. Soil animal effects on ecosystem functions have been demonstrated by correlative analyses as well as in laboratory and field experiments, but these studies typically focus on selected animal groups or species at one or few sites with limited variation in environmental conditions. The lack of comprehensive harmonised large-scale soil animal community data including microfauna, mesofauna, and macrofauna, in conjunction with related soil functions, limits our understanding of biological interactions in soil communities and how these interactions affect ecosystem functioning. To provide such data, the Soil BON Foodweb Team invites researchers worldwide to use a common methodology to address six long-term goals: (1) to collect globally representative harmonised data on soil micro-, meso-, and macrofauna communities; (2) to describe key environmental drivers of soil animal communities and food webs; (3) to assess the efficiency of conservation approaches for the protection of soil animal communities; (4) to describe soil food webs and their association with soil functioning globally; (5) to establish a global research network for soil biodiversity monitoring and collaborative projects in related topics; (6) to reinforce local collaboration networks and expertise and support capacity building for soil animal research around the world. In this paper, we describe the vision of the global research network and the common sampling protocol to assess soil animal communities and advocate for the use of standard methodologies across observational and experimental soil animal studies. We will use this protocol to conduct soil animal assessments and reconstruct soil food webs on the sites included in the global soil biodiversity monitoring network, Soil BON, allowing us to assess linkages among soil biodiversity, vegetation, soil physico-chemical properties, and ecosystem functions. In the present paper, we call for researchers especially from countries and ecoregions that remain underrepresented in the majority of soil biodiversity assessments to join us. Together we will be able to provide science-based evidence to support soil biodiversity conservation and functioning of terrestrial ecosystems.

Soil life supports the functioning and biodiversity of terrestrial ecosystems 1, 2 . Springtails (Collembola) are among the most abundant soil animals regulating soil fertility and flow of energy through above- and belowground food webs 3–5 . However, the global distribution of springtail diversity and density, and how these relate to energy fluxes remains unknown. Here, using a global dataset collected from 2,470 sites, we estimate total soil springtail biomass at 29 Mt carbon (threefold higher than wild terrestrial vertebrates 6 ) and record peak densities up to 2 million individuals per m² in the Arctic. Despite a 20-fold biomass difference between tundra and the tropics, springtail energy use (community metabolism) remains similar across the latitudinal gradient, owing to the increase in temperature. Neither springtail density nor community metabolism were predicted by local species richness, which was highest in the tropics, but comparably high in some temperate forests and even tundra. Changes in springtail activity may emerge from latitudinal gradients in temperature, predation 7, 8 , and resource limitation 7, 9, 10 in soil communities. Contrasting temperature responses of biomass, diversity and activity of springtail communities suggest that climate warming will alter fundamental soil biodiversity metrics in different directions, potentially restructuring terrestrial food webs and affecting major soil functions.

Abstract Climate extremes are on the rise. Impacts of extreme climate and weather events on ecosystem services and ultimately human well‐being can be partially attenuated by the organismic, structural, and functional diversity of the affected land surface. However, the ongoing transformation of terrestrial ecosystems through intensified exploitation and management may put this buffering capacity at risk. Here, we summarize the evidence that reductions in biodiversity can destabilize the functioning of ecosystems facing climate extremes. We then explore if impaired ecosystem functioning could, in turn, exacerbate climate extremes. We argue that only a comprehensive approach, incorporating both ecological and hydrometeorological perspectives, enables us to understand and predict the entire feedback system between altered biodiversity and climate extremes. This ambition, however, requires a reformulation of current research priorities to emphasize the bidirectional effects that link ecology and atmospheric processes.