Abstract Although trees are key to ecosystem functioning, many forests and tree species across the globe face strong threats. Preserving areas of high biodiversity is a core priority for conservation; however, different dimensions of biodiversity and varied conservation targets make it difficult to respond effectively to this challenge. Here, we ( i ) identify priority areas for global tree conservation using comprehensive coverage of tree diversity based on taxonomy, phylogeny, and functional traits; and ( ii ) compare these findings to existing protected areas and global biodiversity conservation frameworks. We find that ca . 51% of the top-priority areas for tree biodiversity are located in current protected areas. The remaining half top-priority areas are subject to moderate to high human pressures, indicating conservation actions are needed to mitigate these human impacts. Our findings emphasize the effectiveness of using tree conservation priority areas for future global conservation planning.

Abstract Trees are of vital importance for ecosystem functioning and services at local to global scales, yet we still lack a detailed overview of the global patterns of tree diversity and the underlying drivers, particularly the imprint of paleoclimate. Here, we present the high-resolution (110 km) worldwide mapping of tree species richness, functional and phylogenetic diversities based on ∼7 million quality-assessed occurrences for 46,752 tree species (80.5% of the estimated total number of tree species), and subsequent assessments of the influence of paleo-climate legacies on these patterns. All three tree diversity dimensions exhibited the expected latitudinal decline. Contemporary climate emerged as the strongest driver of all diversity patterns, with Pleistocene and deeper-time (>10 7 years) paleoclimate as important co-determinants, and, notably, with past cold and drought stress being linked to reduced current diversity. These findings demonstrate that tree diversity is affected by paleoclimate millions of years back in time and highlight the potential for tree diversity losses from future climate change.

Abstract It has been increasingly argued that ecological restoration should focus more on targeting ecosystem services than on species composition of reference ecosystems. In this sense, the role that species play on community assembly and functioning through their functional traits is very relevant, because effect traits mediate ecosystem processes, ultimately resulting in provision of ecosystem services. One major challenge in ecological restoration is to know which species to use that will deliver the target ecosystem services. We developed an algorithm to select the minimum set of species that maximize the functional richness (FRic) and the functional redundancy (FR) of the restored community, a proxy for the provision of multiple ecosystem services and the resilience of the system to environmental changes, respectively. For this, we simulated the restoration of 24 riparian woody communities of the Brazilian Cerrado. Using the species pool of each original local community, we ran restoration simulations for gradually increasing species richness until reaching the total species richness of the original local community. We computed FRic and FR for each simulated restoration community using the traits specific leaf area, maximum plant height and seed mass. Our simulation results indicate that multiple ecosystem services could be restored with an average of 66% of the species of the original community. Moreover, an average of 59% of the species would be needed to restore communities resilient to environmental changes. Our approach contributes to solving one of the major challenges of ecological restoration, which is defining how many and which species should be used to achieve functional targets. We believe this approach can help in projects of restoration by enabling restoration practitioners to select minimum alternative sets of species that optimize the provision of multiple ecosystem services in a resilient restored ecosystem.

Environmental DNA (eDNA) metabarcoding is a promising method to monitor species and community diversity that is rapid, affordable, and non-invasive. Longstanding needs of the eDNA community are modular informatics tools, comprehensive and customizable reference databases, flexibility across high-throughput sequencing platforms, fast multilocus metabarcode processing, and accurate taxonomic assignment. As bioinformatics tools continue to improve, addressing each of these demands within a single bioinformatics toolkit is becoming a reality. We present the modular metabarcode sequence toolkit Anacapa (https://github.com/limey-bean/Anacapa/), which addresses the above needs, allowing users to build comprehensive reference databases and assign taxonomy to raw multilocus metabarcode sequence data. A novel aspect of Anacapa is our database building module, Creating Reference libraries Using eXisting tools (CRUX), which generates comprehensive reference databases for specific user-defined metabarcode loci. The Quality Control and Dereplication module sorts and processes multiple metabarcode loci and processes merged, unmerged and unpaired reads maximizing recovered diversity. This is followed by amplicon sequence variant (ASV) detection using DADA2. The Anacapa Classifier module then aligns these ASVs to CRUX-generated reference databases using Bowtie2. Taxonomy is assigned to ASVs with confidence scores using a Bayesian Lowest Common Ancestor (BLCA) method. The Anacapa Toolkit also includes an R package, ranacapa, for automated results exploration through standard biodiversity statistical analysis. We performed a series of benchmarking tests to verify that the Anacapa Toolkit generates comprehensive reference databases that capture wide taxonomic diversity and that it can assign high-quality taxonomy to both MiSeq-length and Hi-Seq length sequence data. We demonstrate the value of the Anacapa Toolkit to assigning taxonomy to eDNA sequences from seawater samples from southern California including the capability of this tool kit to process multilocus metabarcoding data. The Anacapa Toolkit broadens the exploration of eDNA and assists in biodiversity assessment and management by generating metabarcode specific databases, processing multilocus data, retaining all read types, and expanding non-traditional eDNA targets. Anacapa Toolkit software and source code are open and available in a virtual container to ease installation.

Abstract In a time of rapid global change, the question of what determines patterns in species abundance distribution remains a priority for understanding the complex dynamics of ecosystems. The constrained maximization of information entropy provides a framework for the understanding of such complex systems dynamics by a quantitative analysis of important constraints via predictions using least biased probability distributions. We apply it to over two thousand hectares of Amazonian tree inventories across seven forest types and thirteen functional traits, representing major global axes of plant strategies. Results show that constraints formed by regional relative abundances of genera explain eight times more of local relative abundances than constraints based on directional selection for specific functional traits, although the latter does show clear signals of environmental dependency. These results provide a quantitative insight by inference from large-scale data using cross-disciplinary methods, furthering our understanding of ecological dynamics.