Plant diversity enhances provision of ecosystem services: A new synthesis

Biodiversity is known to play a fundamental role in ecosystem functioning and thus may positively influence the provision of ecosystem services with benefits to society. There is a need for further understanding of how specific components of biodiversity are affecting service provision. In this context, terrestrial plants are a particularly important component of biodiversity and one for which a wealth of information on biodiversity–ecosystem functioning relationships is available. In this paper, we consider terrestrial plants as providers of ecosystem services and analyze whether manipulating plant diversity has an effect on the magnitude of ecosystem service provision using a meta-analysis of 197 effect sizes and a vote-counting analysis of 361 significance tests. The results of these analyses are compared with those of a previous meta-analysis that included a wide diversity of service providers. We produce a synthesis table to explicitly link plants as service providers to indicators of ecosystem properties and these to ecosystem services. By focusing on only plants, we found a clear positive effect of biodiversity on six out of eight services analyzed (provisioning of plant products, erosion control, invasion resistance, pest regulation, pathogen regulation and soil fertility regulation). When controlling for pseudoreplication (repeated records from single studies), we found that four of the six positive effects remained significant; only pest regulation and soil fertility showed non-significant effects. Further expanding our basis for inference with the vote-counting analysis corroborated these results, demonstrating that quantitative meta-analysis and vote-counting methods are both useful methods to synthesize biodiversity–ecosystem service studies. Notwithstanding the restricted number of identified services, our results point to the importance of maintaining plant diversity to ensure and increased provision of ecosystem services which benefit human well-being.

ZusammenfassungZahlreiche Studien zeigen, dass Biodiversität einen positiven Einfluss auf Ökosystemfunktionen im Allgemeinen hat. Verschiedene dieser Ökosystemfunktionen können von Nutzen für die Gesellschaft sein. Es stellt sich daher die Frage, wie diese sogenannten Ökosystemdienstleistungen im Besonderen durch Biodiversität und ihre Komponenten beeinflusst werden. In diesem Zusammenhang spielen Landökosysteme und hier in erster Linie eine diverse Vegetation eine entscheidende Rolle. Zudem ist die Faktenlage hinsichtlich des Einflusses pflanzlicher Biodiversität auf die Funktionsfähigkeit von Landökosystemen besonders gut. Wir verwenden diese Fakten in zwei Meta-Analysen, um den Einfluss pflanzlicher Biodiversität auf Ökosystemdienstleitungen zu beschreiben. In der ersten Analyse verwenden wir Effektgrössen aus 197 untersuchten Beziehungen, in der zweiten Analyse Signifikanzen aus 361 Beziehungen. Die Synthese der analysierten Beziehungen wird in einer Tabelle dargestellt, welche die pflanzliche Biodiversität als Leistungserbringer mit Gruppen von Ökosystemfunktionen (Indikatoren) und diese mit Ökosystemdienstleistungen in Beziehung setzt. Durch die Fokussierung auf einen Leistungserbringer wurden in der ersten Analyse signifikante positive Effekte der Biodiversität auf sechs von acht untersuchten Ökosystemdienstleistungen sichtbar: Pflanzenproduktivität, Erosionsvermeidung, Kontrolle invasiver Arten, Regulation von Schädlingspopulationen, Regulation von Pflanzenkrankheiten und Erhalt der Bodenfruchtbarkeit. Die zweite Analyse bestätigte diese Resultate. Gleichzeitig konnte durch den Vergleich der beiden Analysen gezeigt werden, dass nicht nur Studien mit Effektgrössen sondern auch solche mit Signifikanzen Sinn machen, insbesondere wenn mit Signifikanzen eine grössere Population von Studien erschlossen werden kann. Unsere Ergebnisse zeigen, dass durch den Schutz und die Förderung pflanzlicher Biodiversität Ökosystemdienstleistungen gesteigert werden können und somit direkter Nutzen für die Gesellschaft erzeugt werden kann.