The biodiversity-productivity relationship (BPR) is foundational to our understanding of the global extinction crisis and its impacts on ecosystem functioning. Understanding BPR is critical for the accurate valuation and effective conservation of biodiversity. Using ground-sourced data from 777,126 permanent plots, spanning 44 countries and most terrestrial biomes, we reveal a globally consistent positive concave-down BPR, showing that continued biodiversity loss would result in an accelerating decline in forest productivity worldwide. The value of biodiversity in maintaining commercial forest productivity alone-US$166 billion to 490 billion per year according to our estimation-is more than twice what it would cost to implement effective global conservation. This highlights the need for a worldwide reassessment of biodiversity values, forest management strategies, and conservation priorities.

Recent reports of local extinctions of arthropod species1, and of massive declines in arthropod biomass2, point to land-use intensification as a major driver of decreasing biodiversity. However, to our knowledge, there are no multisite time series of arthropod occurrences across gradients of land-use intensity with which to confirm causal relationships. Moreover, it remains unclear which land-use types and arthropod groups are affected, and whether the observed declines in biomass and diversity are linked to one another. Here we analyse data from more than 1 million individual arthropods (about 2,700 species), from standardized inventories taken between 2008 and 2017 at 150 grassland and 140 forest sites in 3 regions of Germany. Overall gamma diversity in grasslands and forests decreased over time, indicating loss of species across sites and regions. In annually sampled grasslands, biomass, abundance and number of species declined by 67%, 78% and 34%, respectively. The decline was consistent across trophic levels and mainly affected rare species; its magnitude was independent of local land-use intensity. However, sites embedded in landscapes with a higher cover of agricultural land showed a stronger temporal decline. In 30 forest sites with annual inventories, biomass and species number—but not abundance—decreased by 41% and 36%, respectively. This was supported by analyses of all forest sites sampled in three-year intervals. The decline affected rare and abundant species, and trends differed across trophic levels. Our results show that there are widespread declines in arthropod biomass, abundance and the number of species across trophic levels. Arthropod declines in forests demonstrate that loss is not restricted to open habitats. Our results suggest that major drivers of arthropod decline act at larger spatial scales, and are (at least for grasslands) associated with agriculture at the landscape level. This implies that policies need to address the landscape scale to mitigate the negative effects of land-use practices. Analyses of a dataset of arthropod biomass, abundance and diversity in grassland and forest habitats in Germany for the period 2008–2017 reveal that drivers of arthropod declines act at the landscape level.

Analysis of a large grassland biodiversity dataset shows that increases in local land-use intensity cause biotic homogenization at landscape scale across microbial, plant and animal groups, both above- and belowground, that is largely independent of changes in local diversity. Although much is known about the effect of land-use intensification on local species richness, effects at the landscape and regional level are more difficult to establish. Martin Gossner and colleagues assess the effect of land-use intensification on biological diversity across 105 grasslands in Germany, comprising more than 4,000 species belonging to 12 trophic groups. They find that even moderate increases in local land-use intensity cause biotic homogenization across grasslands in microbial, plant and animal groups, both above- and below-ground. The findings suggest that land-use intensification reduces biodiversity at the landscape scale in a wide range of species. Land-use intensification is a major driver of biodiversity loss1,2. Alongside reductions in local species diversity, biotic homogenization at larger spatial scales is of great concern for conservation. Biotic homogenization means a decrease in β-diversity (the compositional dissimilarity between sites). Most studies have investigated losses in local (α)-diversity1,3 and neglected biodiversity loss at larger spatial scales. Studies addressing β-diversity have focused on single or a few organism groups (for example, ref. 4), and it is thus unknown whether land-use intensification homogenizes communities at different trophic levels, above- and belowground. Here we show that even moderate increases in local land-use intensity (LUI) cause biotic homogenization across microbial, plant and animal groups, both above- and belowground, and that this is largely independent of changes in α-diversity. We analysed a unique grassland biodiversity dataset, with abundances of more than 4,000 species belonging to 12 trophic groups. LUI, and, in particular, high mowing intensity, had consistent effects on β-diversity across groups, causing a homogenization of soil microbial, fungal pathogen, plant and arthropod communities. These effects were nonlinear and the strongest declines in β-diversity occurred in the transition from extensively managed to intermediate intensity grassland. LUI tended to reduce local α-diversity in aboveground groups, whereas the α-diversity increased in belowground groups. Correlations between the β-diversity of different groups, particularly between plants and their consumers, became weaker at high LUI. This suggests a loss of specialist species and is further evidence for biotic homogenization. The consistently negative effects of LUI on landscape-scale biodiversity underscore the high value of extensively managed grasslands for conserving multitrophic biodiversity and ecosystem service provision. Indeed, biotic homogenization rather than local diversity loss could prove to be the most substantial consequence of land-use intensification.

Abstract Climatic warming may lead to increased or decreased future forest productivity. However, more frequent heat waves, droughts and storms and accompanying pathogen attacks are also expected for Europe and are considered to be increasingly important abiotic and biotic stress factors for forests. Adaptive forestry can help forest ecosystems to adapt to these new conditions in order to achieve management goals, maintain desired forest ecosystem services and reduce the risks of forest degradation. With a focus on central Europe, this paper presents the following management strategies: (1) conservation of forest structures, (2) active adaptation, and (3) passive adaptation. The feasibility and criteria for application of the different strategies are discussed. Forest adaptation may entail the establishment of “neonative” forests, including the use and intermixing of native and non-native tree species as well as non-local tree provenances that may adapt better to future climate conditions. An integrative adaptive management concept is proposed that combines (1) species suitability tests and modelling activities at the international scale, (2) priority mapping of adaptation strategies at the national to regional scale, and (3) implementation at the local scale. To achieve this, an international experimental trial system is required to test suitable adaptive measures throughout Europe and worldwide. Keywords: Biotic agentdroughtmanagement strategyprovenancerestorationstormtrial system

Significance Land-use intensification is a major threat to biodiversity. So far, however, studies on biodiversity impacts of land-use intensity (LUI) have been limited to a single or few groups of organisms and have not considered temporal variation in LUI. Therefore, we examined total ecosystem biodiversity in grasslands varying in LUI with a newly developed index called multidiversity, which integrates the species richness of 49 different organism groups ranging from bacteria to birds. Multidiversity declined strongly with increasing LUI, but changing LUI across years increased multidiversity, particularly of rarer species. We conclude that encouraging farmers to change the intensity of their land use over time could be an important strategy to maintain high biodiversity in grasslands.

Significance Ecosystem services derive from ecosystem functions and rely on complex interactions among a diversity of organisms. By understanding the relationships between biodiversity, ecosystem functions, and the services humans receive from nature, we can anticipate how changes in land use will affect ecosystems and human wellbeing. We show that increasing land-use intensity homogenizes the synergies between three organizational levels of the ecosystem, namely, biodiversity, ecosystem functions, and services. Increasing land-use intensity changes keystone components, which are important for the functioning of the ecosystem, and alters the synergies and trade-offs between biodiversity, ecosystem functions, and services. Our approach provides a comprehensive view of ecosystem functioning and can identify the key ecosystem attributes to monitor in order to prevent critical shifts in ecosystems.

Abstract For managed temperate forests, conservationists and policymakers favour fine‐grained uneven‐aged (UEA) management over more traditional coarse‐grained even‐aged (EA) management, based on the assumption that within‐stand habitat heterogeneity enhances biodiversity. There is, however, little empirical evidence to support this assumption. We investigated for the first time how differently grained forest management systems affect the biodiversity of multiple above‐ and below‐ground taxa across spatial scales. We sampled 15 taxa of animals, plants, fungi and bacteria within the largest contiguous beech forest landscape of Germany and classified them into functional groups. Selected forest stands have been managed for more than a century at different spatial grains. The EA (coarse‐grained management) and UEA (fine‐grained) forests are comparable in spatial arrangement, climate and soil conditions. These were compared to forests of a nearby national park that have been unmanaged for at least 20 years. We used diversity accumulation curves to compare γ‐diversity for Hill numbers 0 D (species richness), 1 D (Shannon diversity) and 2 D (Simpson diversity) between the management systems. Beta diversity was quantified as multiple‐site dissimilarity. Gamma diversity was higher in EA than in UEA forests for at least one of the three Hill numbers for six taxa (up to 77%), while eight showed no difference. Only bacteria showed the opposite pattern. Higher γ‐diversity in EA forests was also found for forest specialists and saproxylic beetles. Between‐stand β‐diversity was higher in EA than in UEA forests for one‐third (all species) and half (forest specialists) of all taxa, driven by environmental heterogeneity between age‐classes, while α‐diversity showed no directional response across taxa or for forest specialists. Synthesis and applications . Comparing EA and uneven‐aged forest management in Central European beech forests, our results show that a mosaic of different age‐classes is more important for regional biodiversity than high within‐stand heterogeneity. We suggest reconsidering the current trend of replacing even‐aged management in temperate forests. Instead, the variability of stages and stand structures should be increased to promote landscape‐scale biodiversity.

Trade-offs and synergies in the supply of forest ecosystem services are common but the drivers of these relationships are poorly understood. To guide management that seeks to promote multiple services, we investigated the relationships between 12 stand-level forest attributes, including structure, composition, heterogeneity and plant diversity, plus 4 environmental factors, and proxies for 14 ecosystem services in 150 temperate forest plots. Our results show that forest attributes are the best predictors of most ecosystem services and are also good predictors of several synergies and trade-offs between services. Environmental factors also play an important role, mostly in combination with forest attributes. Our study suggests that managing forests to increase structural heterogeneity, maintain large trees, and canopy gaps would promote the supply of multiple ecosystem services. These results highlight the potential for forest management to encourage multifunctional forests and suggest that a coordinated landscape-scale strategy could help to mitigate trade-offs in human-dominated landscapes.