English
Biodiversity is declining globally. To detect population declines early, biodiversity monitoring is crucial. It enables scientists to prioritize research into the causes of declines, investigate drivers of population change, derive conservation implications, and assess the effectiveness of conservation measures. Monitoring data are available at ever increasing scales, but regional assessments remain important, because conservation decisions are often taken at national or sub-national levels. In Germany, standardized, country-wide common bird monitoring programmes have been in place since 1989. So far, existing assessments of long-term trends are often published only in German and are hardly available to non-native speakers. In this thesis I therefore use data from the German common bird monitoring schemes to investigate and make available patterns in long-term trends in the populations of common breeding birds. I examine if protected areas of the European Natura 2000 network contribute to maintain populations of common breeding birds and I focus on how populations of declining farmland birds could be supported through changes in crop heterogeneity across agricultural landscapes in Germany.
In the first chapter I describe patterns in population change for the period 1990–2018 based on annual indices of population size for 93 common bird species using long-term monitoring data. I calculated multi-species indicators based on Monte Carlo simulations to predict trends for functional groups of birds. Aggregations across groups of species can help to identify potential drivers of declines and to prioritize conservation actions for those groups most in need of conservation action. I tested several hypotheses relating to the relationship between trend direction/strength and functional group. The traits considered comprise habitat, feeding preference (e.g., insectivorous vs. carnivorous species), migration strategy, “commonness” (i.e., population size), niche breadth and temperature preferences of bird species. Several of our expectations were confirmed: (i) farmland (especially ground-nesting) birds showed the most severe declines, whereas populations of forest birds have recently been increasing; (ii) long-distance migrants declined stronger than short-distance migrants; (iii) populations of habitat generalists were stable whereas specialists decreased in numbers, and (iv) warm-adapted species showed more positive population trends than cold-adapted species. Conservation policies in Germany should therefore aim at halting the worrying declines in ground-nesting, often insectivorous, farmland birds. Conservation strategies will also need to consider species adaptation to climate change, e.g. in better protected area connectivity and management. This chapter also comprises a gap analysis of promising field research to identify the drivers of the grand trends in common birds across Germany.
Protected Areas are an important instrument for the protection of threatened biodiversity. Although many common bird species are declining, the contribution of protected areas to halt or reverse their declines are largely unknown. In the second chapter I aimed to investigate whether Special Protection Areas (SPA) and Special Areas of Conservation (SAC) of the European network Natura 2000 contributed to more positive or stable population trends in common breeding birds, including those of conservation concern. I analysed plot-level count data from bird monitoring plots across Germany for the period 2005–2021. I used generalized linear mixed models to calculate the effects of SPA and SAC overlap with monitoring plots on the abundance and population trends of 91 common bird species. I predicted average population abundance and trends of species inside SPA and SAC (100 % overlap, respectively), and outside of Natura 2000 sites (0% overlap). With the aim to narrow down possible reasons for protected area impacts, I then compared trends and abundance across species groups in a meta-analytical framework. The results suggest that especially SPA, designed for the protection of wild birds, contribute to more positive or stable population trends in farmland birds, many of which are endangered. Forest birds, especially cavity breeders, showed stronger increases inside SPA. In addition to SPA, SAC provide important habitat for a complementary set of cold-adapted species, illustrating the high importance of SAC in an era of climate change. More positive trends in target and non-target species suggest that PA designation per se, but perhaps also the management of Natura 2000 sites tailored to single species and habitats can be effective measures to improve the conservation status of birds in Germany. Conservation implementation, e.g. habitat management needs to be further improved for species that are still declining inside and outside of protected areas.
Among all “habitat” functional groups of birds, farmland birds have suffered the severest declines in Germany and beyond. Increasing landscape heterogeneity through changes in landscape configuration (e.g., decreases in field size) and composition (e.g. increasing crop diversity) has been suggested as a key lever to promote farmland biodiversity. Semi-natural habitats such as small woody features (SWF) are important habitats for some farmland birds, while others avoid them. As species’ breeding habitat preferences may drive responses to landscape heterogeneity the effects of compositional and configurational crop heterogeneity on species abundance and diversity might be modulated by the amount of SWF. However, how SWF modulate effects of field size and crop diversity on farmland birds has rarely been analysed across large scales. In the third chapter of this thesis, I combined plot-level bird monitoring data and novel, remote-sensing based crop type maps to investigate effects of mean field size and functional crop diversity (i.e. the diversity of crop groups) and their interaction with SWF on farmland bird diversity and abundance over three consecutive years. Across Germany, the effects of field size and functional crop diversity varied with the amount of SWF and with species breeding habitat preferences. Effects of field size tended to be stronger than effects of functional crop diversity. The results of this chapter suggest that reducing field size may be particularly effective to promote farmland bird diversity and abundance of non-field breeders in landscapes with low SWF amount. In landscapes with a medium to high SWF amount, increasing functional crop diversity is likely to be more effective than reducing field size. Field and shrub breeders may be promoted by maintaining landscapes with large fields, only if these offer a high SWF amount, low agronomic yield potential, and low productivity. To support farmland bird populations on a large scale the amount of semi-natural habitats and species habitat preferences should be considered when designing biodiversity-enhancing measures targeting field size and functional crop diversity.
The results of this thesis contribute to a better understanding of the patterns and potential drivers of long-term changes in the population trends of common bird species in Germany. I provide evidence that EU Natura 2000 sites, in particular SPA, can help to support populations of common bird species, especially endangered farmland birds. However, the decline of farmland bird species is unlikely to be halted within protected areas alone and large-scale changes in agricultural landscapes are required. Increasing crop heterogeneity through smaller fields and higher crop diversity might be one option. I demonstrate that the responses of farmland bird diversity and abundance to field size and functional crop diversity are largely modulated by the amount of small woody features (SWF) in the landscape and by species’ breeding habitat preferences. This suggests that a landscape perspective is needed to harness the benefits of reducing field size and increasing functional crop diversity for farmland biodiversity.
Keywords: agricultural intensification; bird migration; biodiversity conservation; biodiversity monitoring; climate change; citizen science; Common Agricultural Policy; conservation effectiveness; conservation legislation; crop diversity; farmland biodiversity; field size; forest disturbance; insect declines; landscape heterogeneity; land-use change; monitoring; Natura 2000; semi-natural habitat; small woody features; Special Areas of Conservation; Special Protection Areas
German
Weltweit nimmt die biologische Vielfalt ab. Um den Rückgang von Populationen frühzeitig zu erkennen, ist das Monitoring der biologischen Vielfalt von entscheidender Bedeutung. Monitoringprogramme ermöglichen es Ursachen für Populationsveränderungen zu untersuchen, Prioritäten bei deren Erforschung zu setzen, Konsequenzen für den Erhalt von Populationen abzuleiten und die Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen zu beurteilen. Monitoringdaten sind in immer größerem Umfang verfügbar, aber regionale Auswertungen sind nach wie vor wichtig, da Entscheidungen im Naturschutz häufig auf nationaler oder subnationaler Ebene getroffen werden. In Deutschland gibt es seit 1989 bundesweit ein standardisiertes Monitoringprogramm für häufige Brutvögel. Bisherige Untersuchungen von Langzeittrends sind oft nur in deutscher Sprache publiziert und dementsprechend für Nicht-Muttersprachler kaum zugänglich. In dieser Arbeit werden daher Daten aus dem deutschen Brutvogelmonitoring verwendet, um langfristige Trends in den Beständen häufiger Brutvögel zu untersuchen, generelle Muster zu beschreiben und zugänglich zu machen. Ich untersuche, ob Schutzgebiete des europäischen Natura-2000-Netzwerks dazu beitragen, die Populationen häufiger Brutvögel in Deutschland zu erhalten und konzentriere mich auf die Frage, wie Populationen rückläufiger Agrarvögel durch Veränderungen der Landschaftsstruktur in Agrarlandschaften gefördert werden könnten.
Im ersten Kapitel werden die Trends der Bestandsveränderungen für den Zeitraum 1990-2018 auf Grundlage jährlicher Indizes der Bestandsgrößen für 93 häufige Vogelarten dargestellt. Mit Hilfe von Monte-Carlo-Simulationen wurden artübergreifende Indikatoren berechnet, um Trends für funktionale Vogelgruppen vorherzusagen. Aggregationen über Artengruppen hinweg können helfen, mögliche Ursachen für Bestandsrückgänge zu identifizieren und Fördermaßnahmen für die Gruppen mit dem größten Schutzbedarf zu priorisieren. Es wurden mehrere Hypothesen über die Beziehung zwischen Trendrichtung bzw. -stärke und funktioneller Gruppe getestet. Zu den untersuchten Merkmalen gehören Habitat, Nahrungspräferenz (z. B. insektenfressende gegenüber fleischfressenden Arten), Migra-tionsstrategie, Abundanz (d. h. Populationsgröße), Nischenbreite und Temperaturpräferenz der Vogelarten. Einige unserer Erwartungen wurden bestätigt: (i) Vögel der Agrarlandschaft (insbesondere Bodenbrüter) zeigen die stärksten Bestandsrückgänge, während die Bestände der Waldvögel in jüngster Zeit zugenommen haben; (ii) die Bestände der Langstreckenzieher sind stärker zurückgegangen als die der Kurzstreckenzieher; (iii) die Bestände der Habitatgeneralisten sind stabil, während die der Spezialisten abnehmen; und (iv) wärmeangepasste Arten zeigen positivere Bestandstrends als kälteangepasste Arten. Aus den Ergebnissen kann abgeleitet werden, dass die Naturschutzpolitik in Deutschland vorrangig darauf abzielen sollte, den besorgniserregenden Rückgang der bodenbrütenden, oft insektenfressenden Vogelarten umzukehren. Schutzstrategien sollten auch die Anpassung von Arten an Umwelt- und Klimaveränderungen berücksichtigen, z. B. durch ein verbessertes Schutzgebietsmanagement und eine bessere Vernetzung von Schutzgebieten. Dieses Kapitel enthält auch eine Auflistung vielversprechender Forschungsfelder, um Ursachen für Bestandsveränderungen der häufigen Vögel in Deutschland zu ermitteln.
Schutzgebiete gelten als eines der wichtigsten Instrumente zum Schutz der bedrohten Biodiversität. Obwohl viele häufige Vogelarten im Rückgang begriffen sind, ist weitestgehend unbekannt, welchen Beitrag Schutzgebiete leisten, um diesen Rückgang zu stoppen. Im zweiten Kapitel wird daher untersucht, ob EU-Vogelschutzgebiete (SPA) und FFH-Gebiete (SAC) des europäischen Natura 2000-Netzwerks zu positiveren oder stabileren Bestandstrends bei häufigen Brutvögeln, einschließlich gefährdeter Arten, beitragen. Für den Zeitraum 2005-2021 habe ich mit Hilfe von generalisierten linearen gemischten Modellen die Auswirkungen der Überlappung von SPA und FFH-Gebieten mit Monitoringflächen auf die Häufigkeit und die Bestandsentwicklung von 91 häufigen Vogelarten in ganz Deutschland berechnet. Ich habe die Modellvorhersagen der mittleren Abundanz und Be-standsentwicklung von Arten innerhalb von SPA und innerhalb von FFH-Gebieten (jeweils 100 % Überlappung) mit der Abundanz und der Bestandsentwicklung außerhalb von Natura 2000-Gebieten (0 % Überlappung) verglichen. Meta-analytische Modelle wurden verwendet, um artspezifische Trends für Artengruppen mit möglicherweise ähnlichen Ursachen für Bestandsveränderungen zu aggregieren. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass insbesondere die für den Vogelschutz ausgewiesenen SPA zu positiveren oder stabileren Populationstrends bei gefährdeten Agrarvögeln beitragen. Bei den Waldvögeln, insbesondere den Höhlenbrütern, wurde eine stärkere Zunahme innerhalb der SPA festgestellt. Neben den SPA bieten die FFH-Gebiete einer Reihe weiterer kälteangepasster Arten einen wichtigen Lebensraum, was ihre Bedeutung in Zeiten des Klimawandels unterstreicht. Positivere Trends bei den Ziel- als auch bei den Nicht-Zielarten deuten darauf hin, dass die Ausweisung von Schutzgebieten an sich, aber möglicherweise auch das auf einzelne Arten und Lebensräume zugeschnittene Management der Natura 2000-Gebiete, wirksame Maßnahmen zur Verbesserung des Erhaltungszustands der Vogelwelt in Deutschland sind. Für Nicht-Ziel- und Zielarten, deren Bestände nach wie vor rückläufig sind, muss die Umset-zung des Schutzes, z. B. das Habitatmanagement, weiter verbessert werden.
Die Vögel der Agrarlandschaft weisen in Deutschland und darüber hinaus die stärksten Rückgänge auf. Ein wichtiger Hebel zur Förderung der biologischen Vielfalt in Agrarlandschaften könnte die Erhöhung der Landschaftsheterogenität durch Veränderungen der Landschaftskonfiguration (z. B. durch Verringerung der Feldgröße) und -zusammensetzung (z. B. durch Erhöhung der Nutzpflanzenvielfalt) sein. Darüber hinaus sind naturnahe Lebensräume wie Kleingehölze (Hecken, Gebüsche, Feldgehölze) für einige Agrarvögel wichtige Lebensräume, während andere sie meiden. Dies könnte bedeuten, dass der Anteil von Gehölzstrukturen in der Landschaft den Zusammenhang zwischen der Abundanz und Diversität von Agrarvögeln und der Konfiguration und Zusammensetzung der landwirtschaftlich genutzten Flächen beeinflusst. Wie der Einfluss von Feldgröße und Nutzpflanzenvielfalt auf die Vögel des Agrarlandes durch Kleingehölze beeinflusst werden könnte, wurde jedoch selten auf großem Maßstab untersucht. Im dritten Kapitel dieser Arbeit habe ich Daten aus dem bundesweiten Vogelmonitoring mit einer neuartigen, hochauflösenden, auf Fernerkundung basierenden Karte der landwirtschaftlichen Flächennutzung verknüpft. Es wurde untersucht, wie sich die durchschnittliche Feldgröße und die funktionelle Vielfalt der Nutzpflanzen (Ackerkulturen und Grünland) in drei aufeinanderfolgenden Jahren auf die Diversität und Abundanz von Agrarvogelarten auswirken und wie diese Effekte durch den Anteil von Gehölzstrukturen in der Landschaft beeinflusst werden. Die Ergebnisse zeigen, dass kleinere Feldgrößen und eine höhere funktionelle Diversität der Nutzpflanzen nicht generell mit einer höheren Diversität oder Abundanz von Agrarvögeln verbunden sind. Vielmehr variierten die Zusammenhänge in Abhängigkeit von den Bruthabitatpräferenzen der Arten und wurden durch den Anteil an Gehölzstrukturen in der Agrarlandschaft beeinflusst. Die Feldgröße wirkte sich tendenziell stärker auf die Artenvielfalt und Häufigkeit der Vögel aus als die funktionelle Vielfalt der Nutzpflanzen. Die Ergebnisse dieses Kapitels deuten darauf hin, dass eine Verringerung der Feldgröße insbesondere in ausgeräumten Landschaften mit wenigen Gehölzstrukturen wirksam sein kann, um die Vielfalt der Agrarvögel und die Abundanz von Gebüsch- und Randbrütern zu fördern. In Landschaften mit mittlerem bis hohem Anteil an Gehölzstrukturen ist eine Erhöhung der funktionellen Nutzpflanzenvielfalt wahrscheinlich wirksamer als eine Verringerung der Feldgröße. Landschaften mit großen Feldern, aber einem hohen Anteil an Gehölzstrukturen, geringem agronomischem Ertragspotenzial und geringer Produktivität können Gunsträume für größere Populationen von Feld- und Gebüschbrütern darstellen. Um die Populationen der Agrarvögel großräumig zu fördern, sollten die Verfügbarkeit von naturnahen Lebensräumen und die Habitatpräferenzen der Arten bei der Entwicklung von Fördermaßnahmen berücksichtigt werden.
Die Ergebnisse dieser Arbeit tragen zu einem besseren Verständnis der Muster und potenziellen Triebkräfte langfristiger Veränderungen in den Populationstrends häufiger Vogelarten in Deutschland bei. Ich zeige, dass Natura 2000-Gebiete, insbesondere SPA, die Populationen häufiger Vogelarten stützen können. Obwohl insbesondere Agrarvögel in SPA stabilere Bestände aufweisen, ist es unwahrscheinlich, dass ihr Rückgang allein durch Schutzgebiete aufgehalten werden kann. Daher sind großräumige Veränderungen in der Agrarlandschaft notwendig. Eine Möglichkeit wäre, die Heterogenität der Kulturen durch kleinere Felder und eine größere Vielfalt an Nutzpflanzen zu erhöhen. Ich zeige, dass die Diversität und Abundanz von Feldvögeln in Abhängigkeit von der Schlaggröße und der funktionellen Diversität der Feldfrüchte stark von der Menge an Kleingehölzen in der Landschaft und den Habitatpräferenzen der Arten beeinflusst wird. Dies deutet darauf hin, dass eine Landschaftsperspektive erforderlich ist, um die Vorteile einer Verringerung der Feldgröße und einer Erhöhung der funktionellen Diversität der Nutzpflanzen für die Biodiversität in der Landwirtschaft zu nutzen.
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-10508
