Viticultural effects on arthropod diversity in the Cape Winelands Biosphere Reserve
Date
2021-03
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: Agricultural land-use intensification negatively impacts biodiversity, ecosystem function, and
ecosystem services at local and global scales. Biosphere reserves consist of interrelated and
complementary zones of different land-use intensity, are important platforms for integrating
human-environment interactions, and support effective conservation through bridging the gap between
conservation science, practitioners, and other stakeholders.
This study assesses the success status of arthropod conservation within the Cape Winelands
Biosphere Reserve (CWBR), a biosphere reserve situated in a global biodiversity hotspot
where viticulture is the dominant agricultural land use. The focus is on viticultural management
practices and their interactions with the surrounding landscape at multiple spatial
scales. Assessment of a wide range of viticultural management practices and environmental variables
at the local scale, showed that arthropod species richness can be enhanced through maintaining
herbaceous vegetation in vineyard inter-rows, and by leaving plant litter on the vineyard floor.
The results were consistent across different management regimes and landscape contexts,
emphasising the broad applicability of this agro-ecological approach at the local scale, which also
aligns with global trends in plant diversification in perennial crops. At the larger, farm scale,
there was limited spillover of stenotopic species associated with remnant fynbos
vegetation into vineyards, and no variables were identified that could enhance their spillover.
This suggests that proximity of remnant patches, stepping-stone habitats, and
conservation corridors may be important for improving functional landscape connectivity
for these stenotopic arthropods across this vineyard mosaic. Nonetheless, ubiquitous
arthropods in vineyards benefited from increased herbaceous vegetation in the inter-rows.
Conversely, there was some spillover of cultural species from vineyards into fynbos, and
the ecosystem consequences of this requires further investigation. Furthermore, contrary to main
trends in the
literature, I found no mediating effects of landscape complexity on local-scale
practices (increased vegetation cover and organic farming) with regard to arthropod species richness.
However, there were strong interacting effects of organic farming and landscape complexity on
arthropod assemblages within vineyards, with greater assemblage dissimilarity among organic
farms along a landscape complexity gradient, than among integrated farms. Lastly, at a regional
scale, vineyards were nearly equal to natural vegetation in terms of alpha and beta diversity, but
vineyards had significantly lower functional diversity. There were significant differences in
fynbos and vineyard assemblages. Additionally, there were strong trait associations of
predatory beetles with vineyards, as well as smaller sized beetles and plant- dwelling spiders to
natural vegetation, indicating a shift in assemblage trait composition between natural and
cultivated areas.
Deviations from main trends in the literature here highlight the natural variation
among different regions, and the importance of site-specific studies for the assessment of
arthropod responses to local conditions. Vineyards in the CWBR show great potential for supporting
diverse and abundant arthropod assemblages that are functionally dissimilar from the
surrounding natural species pool, in-turn contributing to heterogeneity across the landscape.
Furthermore, there are opportunities for enhancing arthropod diversity within vineyards,
benefitting wine production. The results also emphasise the value of biodiversity conservation
in the buffer and transition zones of the CWBR, and in biosphere reserves in general.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die intensifisering van landbougrondgebruik het 'n negatiewe impak op biodiversiteit, ekosisteemfunksie, en ekosisteemdienste vanaf 'n plaaslike tot op 'n wereldwye skaal. Biosfeerreservate is saamgestel uit onderling verwante en komplementere sones van verskillende grondgebruikintensiteite, en is belangrike platforms vir die integrasie van interaksies tussen mens en die omgewing. Dit ondersteun effektiewe bewaring deur die gaping tussen wetenskap, praktisyns, en ander belanghebbendes te oorbrug. Hierdie studie assesseer die bewaringsukses van geleedpotiges wat voorkom in die Kaapse Wynland Biosfeerreservaat (KWBR). Die biosfeerreservaat is gelee binne 'n wereld-wye brandpunt vir biodiversiteit, waar wingerdbou die dominante landbougrondgebruik is. Fokus word gele op wingerdboukundige praktyke en die interaksies daarvan met die omliggende landskap op verskillende ruimtelike skale. Die assessering van 'n wye reeks van wingerdboukundige praktyke en omgewingsveranderlikes, op 'n plaaslike skaal, het gewys dat die aantal geleedpotige spesies verryk kan word deur kruidagtige dekgewasse in die tussenrye van wingerde te handhaaf en deur plantvullis op die wingerd vloer te los. Hierdie resultate was bestendig oor verskillende bestuursregimes en landskapkontekste, wat die wye toepasbaarheid van hierdie agri-ekologiese benadering op 'n plaaslike skaal beklemtoon, en is in lyn met wereldwye tendense in plantdiversifikasie in meerjarige gewasse. Op die groter plaasskaal was daar beperkte verspreiding van fynbos geassosieerde spesies in die wingerd rigting en geen veranderlikes was gei"dentifiseer wat verspreiding in hierdie rigting kon bevorder nie. Dit stel voor dat die nabyheid van oorblywende kolle van natuurlike fynbos, trapsteen habitatte, en bewaringskorridors belangrik mag wees om die funksionele konnektiwiteit van fynbos geassosieerde spesies in hierdie wingerdmosai"ek te bevorder. Nietemin, alomteenwoordige geleedpotiges wat in wingerde voorgekom het, was bevoordeel deur verhoogde aantal kruidagtige plante in die tussenrye. Omgekeerd egter, het verspreiding van kulturele spesies in die fynbos rigting plaasgevind, maar die uitwerking hiervan op die ekosisteem benodig verdere ondersoek. Kontrasterend met die hooftendense in die literatuur, was daar geen bemiddelende effekte van landskapkompleksiteit op plaaslike praktyke (hoer persentasie plantbedekking en 'n organiese benadering) met betrekking tot geleedpotige spesiesrykheid nie. Daar was egter sterk interaksies tussen organiese plase en landskapkompleksiteit wat betref geleedpotige samestellings binne wingerde, met groter andersheid van samestellings tussen organiese plase as tussen gerntegreerde plase. Laastens, op 'n streeksskaal het wingerde byna gelyk gevaar met die natuurlike plantegroei in terme van alfa- en beta-diversiteit, alhoewel wingerde aansienlik minder funksionele diversiteit getoon het. Geleedpotige saamestellings tussen fynbos en wingerde het ook aansienlik verskil van mekaar. Addisioneel tot hierdie was daar sterk eienskapassosiasies van predatoriese kewers met wingerde, sowel as kleiner kewers en plantbewonende spinnekoppe met natuurlike plantegroei wat 'n verandering in die samestelling van spesies-eienskappe tussen natuurlike en gekultiveerde areas aandui. Afwykings vanaf die hooftendense in die literatuur beklemtoon die natuurlike variasie tussen verskillende streke, en die belangrikheid van lokaliteitspesifieke studies om die uitwerking van plaaslike kondisies op geleedpotiges te assesseer. Wingerde in die KWBR toon groot potensiaal om diverse en oorvloedige geleedpotige samestellings te ondersteun, wat funksioneel verskil van die omliggende natuurlike spesiespoel en om die beurt bydrae tot die heterogeniteit van die landskap. Daar is dus geleenthede om die diversiteit van geleedpotiges wat in wingerde voorkom te bevorder wat verdere voordele inhou vir wynproduskie. Hierdie resultate beklemtoon die waarde van die bewaring van biodiversiteit in die buffer- en oorgangsones van die KWBR en biosfeerreservate oor die algemeen.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die intensifisering van landbougrondgebruik het 'n negatiewe impak op biodiversiteit, ekosisteemfunksie, en ekosisteemdienste vanaf 'n plaaslike tot op 'n wereldwye skaal. Biosfeerreservate is saamgestel uit onderling verwante en komplementere sones van verskillende grondgebruikintensiteite, en is belangrike platforms vir die integrasie van interaksies tussen mens en die omgewing. Dit ondersteun effektiewe bewaring deur die gaping tussen wetenskap, praktisyns, en ander belanghebbendes te oorbrug. Hierdie studie assesseer die bewaringsukses van geleedpotiges wat voorkom in die Kaapse Wynland Biosfeerreservaat (KWBR). Die biosfeerreservaat is gelee binne 'n wereld-wye brandpunt vir biodiversiteit, waar wingerdbou die dominante landbougrondgebruik is. Fokus word gele op wingerdboukundige praktyke en die interaksies daarvan met die omliggende landskap op verskillende ruimtelike skale. Die assessering van 'n wye reeks van wingerdboukundige praktyke en omgewingsveranderlikes, op 'n plaaslike skaal, het gewys dat die aantal geleedpotige spesies verryk kan word deur kruidagtige dekgewasse in die tussenrye van wingerde te handhaaf en deur plantvullis op die wingerd vloer te los. Hierdie resultate was bestendig oor verskillende bestuursregimes en landskapkontekste, wat die wye toepasbaarheid van hierdie agri-ekologiese benadering op 'n plaaslike skaal beklemtoon, en is in lyn met wereldwye tendense in plantdiversifikasie in meerjarige gewasse. Op die groter plaasskaal was daar beperkte verspreiding van fynbos geassosieerde spesies in die wingerd rigting en geen veranderlikes was gei"dentifiseer wat verspreiding in hierdie rigting kon bevorder nie. Dit stel voor dat die nabyheid van oorblywende kolle van natuurlike fynbos, trapsteen habitatte, en bewaringskorridors belangrik mag wees om die funksionele konnektiwiteit van fynbos geassosieerde spesies in hierdie wingerdmosai"ek te bevorder. Nietemin, alomteenwoordige geleedpotiges wat in wingerde voorgekom het, was bevoordeel deur verhoogde aantal kruidagtige plante in die tussenrye. Omgekeerd egter, het verspreiding van kulturele spesies in die fynbos rigting plaasgevind, maar die uitwerking hiervan op die ekosisteem benodig verdere ondersoek. Kontrasterend met die hooftendense in die literatuur, was daar geen bemiddelende effekte van landskapkompleksiteit op plaaslike praktyke (hoer persentasie plantbedekking en 'n organiese benadering) met betrekking tot geleedpotige spesiesrykheid nie. Daar was egter sterk interaksies tussen organiese plase en landskapkompleksiteit wat betref geleedpotige samestellings binne wingerde, met groter andersheid van samestellings tussen organiese plase as tussen gerntegreerde plase. Laastens, op 'n streeksskaal het wingerde byna gelyk gevaar met die natuurlike plantegroei in terme van alfa- en beta-diversiteit, alhoewel wingerde aansienlik minder funksionele diversiteit getoon het. Geleedpotige saamestellings tussen fynbos en wingerde het ook aansienlik verskil van mekaar. Addisioneel tot hierdie was daar sterk eienskapassosiasies van predatoriese kewers met wingerde, sowel as kleiner kewers en plantbewonende spinnekoppe met natuurlike plantegroei wat 'n verandering in die samestelling van spesies-eienskappe tussen natuurlike en gekultiveerde areas aandui. Afwykings vanaf die hooftendense in die literatuur beklemtoon die natuurlike variasie tussen verskillende streke, en die belangrikheid van lokaliteitspesifieke studies om die uitwerking van plaaslike kondisies op geleedpotiges te assesseer. Wingerde in die KWBR toon groot potensiaal om diverse en oorvloedige geleedpotige samestellings te ondersteun, wat funksioneel verskil van die omliggende natuurlike spesiespoel en om die beurt bydrae tot die heterogeniteit van die landskap. Daar is dus geleenthede om die diversiteit van geleedpotiges wat in wingerde voorkom te bevorder wat verdere voordele inhou vir wynproduskie. Hierdie resultate beklemtoon die waarde van die bewaring van biodiversiteit in die buffer- en oorgangsones van die KWBR en biosfeerreservate oor die algemeen.
Description
Thesis (PhDConsEcol)--Stellenbosch University, 2021.
Keywords
Biodiversity -- Africa, Southern, Viticulture -- Management, Cape Winelands Biosphere Reserve (CWBR), Biosphere reserves -- South Africa -- Western Cape, Arthropoda -- Conservation, Agriculture -- Environmental aspects, UCTD