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 Papua New Guinea is home to >10% of the world’s languages and rich and varied biocultural knowledge, but the future of this diversity remains unclear. We measured language skills of 6,190 students speaking 392 languages (5.5% of the global total) and modelled their future trends, using individual-level variables characterizing family language use, socio-economic conditions, student’s skills, and language traits. This approach showed that only 58% of the students, compared to 91% of their parents, were fluent in indigenous languages, while the trends in key drivers of language skills (language use at home, proportion of mixed-language families, urbanization, students’ traditional skills) predicted accelerating decline of fluency, to an estimated 26% in the next generation of students. Ethnobiological knowledge declined in close parallel with language skills. Varied medicinal plant uses known to the students speaking indigenous languages are replaced by a few, mostly non-native species for the students speaking English or Tok Pisin, the national lingua franca. Most (88%) students want to teach indigenous language to their children. While crucial for keeping languages alive, this intention faces powerful external pressures as key factors (education, cash economy, road networks, urbanization) associated with language attrition are valued in contemporary society. Significance Statement Around the world, more than 7,000 languages are spoken, most of them by small populations of speakers in the tropics. Globalization puts small languages at a disadvantage, but our understanding of the drivers and rate of language loss remains incomplete. When we tested key factors causing language attrition among Papua New Guinean students speaking 392 different indigenous languages, we found an unexpectedly rapid decline in their language skills compared to their parents and predicted further acceleration of language loss in the next generation. Language attrition was accompanied by decline in the traditional knowledge of nature among the students, pointing to an uncertain future for languages and biocultural knowledge in the most linguistically diverse place on Earth.

Abstract Birds, bats and ants are recognised as significant arthropod predators. However, empirical studies reveal inconsistent trends in their relative roles in top‐down control across strata. Here, we describe the differences between forest strata in the separate effects of birds, bats and ants on arthropod densities and their cascading effects on plant damage. We implemented a factorial design to exclude vertebrates and ants in both the canopy and understorey. Additionally, we separately excluded birds and bats from the understorey using diurnal and nocturnal exclosures. At the end of the experiments, we collected all arthropods and assessed herbivory damage. Arthropods responded similarly to predator exclusion across forest strata, with a density increase of 81% on trees without vertebrates and 53% without both vertebrates and ants. Additionally, bird exclusion alone led to an 89% increase in arthropod density, while bat exclusion resulted in a 63% increase. Herbivory increased by 42% when vertebrates were excluded and by 35% when both vertebrates and ants were excluded. Bird exclusion alone increased herbivory damage by 28%, while the exclusion of bats showed a detectable but non‐significant increase (by 22%). In contrast, ant exclusion had no significant effect on arthropod density or herbivory damage across strata. Our results reveal that the effects of birds and bats on arthropod density and herbivory damage are similar between the forest canopy and understorey in this temperate forest. In addition, ants were not found to be significant predators in our system. Furthermore, birds, bats and ants appeared to exhibit antagonistic relationships in influencing arthropod density. These findings highlight, unprecedentedly, the equal importance of birds and bats in maintaining ecological balance across different strata of a temperate forest.

Abstract The El Niño 2015 event, most extreme since 1997, led to severe droughts in tropical wet Papua New Guinea (PNG), reducing May to October dry season rainfall by - 75% in the lowlands and 25% in the highlands. Such droughts are likely to have significant effects on terrestrial ecosystems, but they have been poorly explored in Papua New Guinea. Here we report changes in bird community composition prior, during and after 2015 El Niño event along the elevational gradient ranging from 200 m to 2,700 m a.s.l. at the Mt. Wilhelm rainforest in PNG. The abundance of birds in lowlands dropped by 60% but increased by 40% at elevations above 1700m during El Niño year. In the following year, the individual bird species reached mean population sizes similar to pre-El Niño years but did not fully recover. Species richness roughly followed the pattern of observed abundance and quickly and fully re-established after the event to the pre-El Niño values. Thus, at least some terrestrial birds seem to react quickly to the extreme droughts in lowlands and shifted to less affected mountain habitats. We recorded upper elevational range limits to shifts by more than 500m asl in 22 bird species (out of 237 recorded in total) during El Niño year, in contrast to their typical ranges. Our study suggests that a strong El Niño event can have strong but reversible effects on bird communities as long as they have an opportunity to move to more favourable sites through undisturbed habitats.

Aim The theory on trophic interactions between plants, insect herbivores, and their predators predicts that predators increase plant biomass by feeding on herbivores. However, it remains unclear whether different types of predators regulate herbivores to the same degree, and how the trophic interactions affect lower trophic levels along elevational gradients where predator communities differ significantly. Therefore, we aimed to investigate the impact of vertebrate predators and ants (individually and in combination) on arthropod communities and leaf herbivory along a complete tropical forest gradient. Location Papua New Guinea Taxon Multi-taxon Methods We excluded predators from 560 saplings in two six-month long predator exclusion experiments spanning wet and dry seasons. Saplings were spread across 8 study sites which were evenly spaced at 500 m elevational increments from 200 to 3700m a.s.l.. Results On average the density of arthropods increased significantly by 37% and 33% respectively when vertebrate predators, and both ants and vertebrates predators, were removed. Both season and elevation mediated this effect significantly. At lower trophic levels, both the exclusion of both vertebrates alone, and exclusion of vertebrates plus ants, led to a significant increase in leaf damage by 50% and 36% respectively. In contrast, the exclusion of ants alone had no significant effect on arthropod density or leaf damage, which increased by 12% and 9% respectively. Main conclusions Our results indicate that the relative contribution of birds and bats changes at different elevational sites, while the overall effect of vertebrate predators remains consistent along the whole elevational gradient. This contrasts with ant driven trophic cascades which brought about increased herbivory only at the most productive sites of the elevational gradient, where ant abundance is highest. We conclude that disappearance of insectivorous vertebrate predators can lead to substantial negative consequences for plants.

Birds, bats, and ants are recognized as significant arthropod predators. However, empirical studies reveal inconsistent trends in their relative roles in top-down control across strata. Here, we describe the differences between forest strata in the separate effects of birds, bats, and ants on arthropod communities and their cascading effects on plant damage. We implemented a factorial design to exclude vertebrates and ants in both the canopy and understory. Additionally, we separately excluded birds and bats from the understory using diurnal and nocturnal exclosures. At the end of the experiments, we collected all arthropods and assessed herbivory damage. Arthropods responded similarly to predator exclusion across forest strata, with a density increase of 81% on trees without vertebrates and 53% without both vertebrates and ants. Additionally, bird exclusion alone led to an 89% increase in arthropod density, while bat exclusion resulted in a 63% increase. Herbivory increased by 42% when vertebrates were excluded and by 35% when both vertebrates and ants were excluded. Bird exclusion alone increased herbivory damage by 28%, while the exclusion of bats showed a detectable but non-significant increase (by 22%). In contrast, ant exclusion had no significant effect on arthropod density or herbivory damage across strata. Our results reveal that the effects of birds and bats on arthropod density and herbivory damage are similar between the forest canopy and understory in this temperate forest. In addition, ants were not found to be significant predators in our system. Furthermore, birds, bats, and ants appeared to exhibit antagonistic relationships in influencing arthropod density. These findings highlight, unprecedentedly, the equal importance of birds and bats in maintaining ecological balance across different strata of a temperate forest.

Abstract Individual behavior and local context are processes that can influence the structure and evolution of ecological interactions. In trophic interactions, consumers can increase their fitness by actively choosing resources that enhance their chances of exploring them successfully. Upon searching for potential resources, they are able to decide which one to choose according to their fitness benefit and maneuverability. Mathematical modeling is often employed in theoretical studies to understand the coevolutionary dynamics between these species. However, they often disregard the individual consumer behavior since the complexity of these systems usually requires simplifying assumptions about interaction details. Using an individual-based model, we model a community of several species that interact antagonistically. The trait of each individual is modeled explicitly and is subjected to the interaction pressure. In addition, consumers can actively choose the resources that guarantee greater fitness. We show that active consumer choice can generate coevolutionary units over time. It means that the traits of both consumers and resources converge into multiple groups with similar traits, exerting reciprocal selective pressure between them. We also observed that network structure has a greater dependence on the parameter that delimits active consumer choice than on the intensity of selective pressure. Consequently, this parameter can closely match empirical networks. Thus, we consider that the inclusion of consumers’ active choice behavior in the models plays an important role in the ecological and evolutionary processes that structure these communities.

Chemical variation is a critical aspect affecting performance among co-occurring plants. High chemical variation in metabolites with direct effects on insect herbivores supports chemical niche partitioning, and it can reduce the number of herbivores shared by co-occurring plant species. In contrast, low intraspecific variation in metabolites with indirect effects, such as induced volatile organic compounds (VOCs), may improve the attraction of specialist predators or parasitoids as they show high specificity to insect herbivores. We explored whether induced chemical variation following herbivory by various insect herbivores differs between VOCs vs. secondary non-volatile metabolites (non-VOCs) and salicinoids with direct effects on herbivores in six closely related willow species. Willow species identity explained most variation in VOCs (18.4%), secondary non-VOCs (41.1%) and salicinoids (60.7%). The variation explained by the independent effect of the herbivore treatment was higher in VOCs (2.8%) compared to secondary non-VOCs (0.5%) and salicinoids (0.5%). At the level of individual VOCs, willow species formed groups, as some responded similarly to the same herbivores. Most non-VOCs and salicinoids were upregulated by sap-suckers compared to other herbivore treatments and control across the willow species. In contrast, induced responses in non-VOCs and salicinoids to other herbivores largely differed between the willows. Our results suggest that induced responses broadly differ between various types of chemical defences, with VOCs and non-VOCs showing different levels of specificity and similarity across plant species. This may further contribute to flexible plant responses to herbivory and affect how closely related plants share or partition their chemical niches.

ABSTRACT Insect herbivory plays a crucial role in shaping plant communities in many terrestrial ecosystems. However, in African savannas, insect herbivory has been relatively understudied compared to large mammalian herbivory. In this study, we examined the impact of insect herbivory, focusing on leaf chewers and miners, in a South African savanna‐forest mosaic (including patches of forest, thicket and savanna) in Hluhluwe iMfolozi Park, South Africa. Our investigation spanned gradients of rainfall, fire frequency and mammal density. We surveyed a total of 864 woody plants from 48 plant species in 38 plots. Insects consumed 6% of leaf biomass, which is comparable to their impact in temperate broadleaf forests, but the extent of herbivory damage varied between vegetation types. Overall, leaf loss was 70% higher in forests and savanna than that in thicket. Plants in the forests experienced greater damage from chewing insects, whereas miners caused relatively more damage in savannas. Rates of insect herbivory also varied among plant species, declining with carbon and dry matter content but increasing with specific leaf area. Although no significant trade‐off was detected between insect and mammal herbivory, plant species with limited physical defences against mammals tended to experience high levels of insect herbivory. Our findings highlight the intricate dynamics of insect herbivory in different vegetation types and suggest that insect leaf herbivory, alongside mammalian herbivory, could play a significant role in influencing plant community composition and overall savanna ecosystem functioning.