Consequences of cyclic vegetation management for arthropod survival: Simulation experiments

SummaryMany rare arthropod species occupy open grasslands. Mowing or grazing is needed to preserve the habitat for these species. Alternatively the vegetation cover in parts of the managed area can be periodically destroyed by ploughing or rototilling. Such treatment results in a dynamic mosaic of habitat patches in different stages of succession. This mosaic may serve as a habitat for many species. However, the interplay between the frequency of rototilling, the spatial structure of the landscape and life history attributes of the animal species will determine the success of such cyclic management strategies. We used a spatially implicit individual-based metapopulation model to examine optimal spatio-temporal management strategies. The model explicitly incorporates succession, population dynamics and dispersal between habitat patches.Optimal management patterns strongly depend on the species’ properties. Our simulation experiments show that in general the more fertile species with strong intraspecific competition are most robust against the large fluctuations of habitat quality resulting from cyclic management. However, the best management strategies found in our experiments cover the requirements of up to 70% of the species tested. Frequent management of relatively small sub-areas minimizes local fluctiations of patch capacity. Though reducing effective patch capacity by more than 50% these strategies may support the survival of the majority of species.

ZusammenfassungViele Arthropodenarten beanspruchen offene Weidestandorte, die durch Mähen oder Beweidung gepflegt werden. Alternativ hierzu lassen sich solche Flächen offen halten, indem sukzessiv Teile der Flächen gepflügt oder gegrubbert werden. So entsteht ein Mosaik von Flächen in unterschiedlichen Sukzessionsstadien. Dabei bestimmt neben der räumlichen Anordnung der Flächen und den Eigenschaften der zu schützenden Art auch die Frequenz des Eingriffs den Erfolg einer solchen zyklischen Pflege. Wir haben ein räumlich implizites individuen-basierten Metapopulations-Modell eingesetzt, um raum-zeitlich optimale Managementstrategien abzuleiten. Im Modell werden Sukzession, Populationsdynamik und die Ausbreitung zwischen Habitat-Patches berücksichtigt.Optimale Strategien hängen sehr stark von den Eigenschaften der zu schützenden Arten ab. Unsere Simulationsexperimente zeigen, dass im Allgemeinen Arten hoher Fertilität und starker intraspezifischer Konkurrenz unempfindlicher sind gegenüber den Auswirkungen zyklischer Pflegemaßnahmen. Dennoch erfüllen die besten Strategien, die wir in unseren Simulationen finden konnten, die Ansprüche von bis zu 70% der getesteten Arten. Häufiges Grubbern kleiner Teilflächen minimiert die mit zyklischer Pflege verbundenen Schwankungen der Habitatqualität. Obwohl solche Pflege die mittlere Habitatqualität um mehr als 50% vermindert, kann durch sie eine Vielzahl von Arten erhalten werden.