Engenharia da biodiversidade - Manipular a composição de comunidades ecológicas e garantir a permanência das funções de um ecossistema

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11 Janeiro 2019

Ecossistemas poderão ser restaurados por meio da engenharia da biodiversidade.

A reportagem é de Elton Alisson, publicada por Agência FAPESP, 10-01-2019.

Muitos cientistas consideram que as atividades humanas começaram a ter, a partir do fim do século 18, um impacto tão significativo no clima e nos ecossistemas da Terra a ponto de ter dado origem a uma época geológica que denominaram Antropoceno.

As eliminações de espécies nesse período mais recente da história do planeta Terra podem rivalizar com as grandes extinções em massa registradas ao longo de outras eras geológicas. A fim de restaurar essa perda de biodiversidade e o funcionamento do ecossistema terrestre seria preciso aplicar, urgentemente, o conhecimento ecológico existente.

Um estudo de autoria de pesquisadores brasileiros e britânicos indicou que há condições teóricas, metodológicas e tecnológicas sem precedentes para enfrentar esse desafio.

Resultado de uma pesquisa apoiada pela FAPESP e de um pós-doutorado realizado com Bolsa da FAPESP, o trabalho teve resultados publicados na revista Trends in Ecology & Evolution.

“Estamos a apenas alguns passos de possibilitar a realização da ‘engenharia da biodiversidade’, ou seja, manipular a biodiversidade para projetar a composição de comunidades ecológicas e garantir a permanência das funções de um ecossistema”, disse Rafael Luís Galdini Raimundo, professor do Departamento de Engenharia e Meio Ambiente da Universidade Federal da Paraíba (UFPB) e primeiro autor do estudo, à Agência FAPESP.

“Temos agora todas as condições teóricas e metodológicas para entender e prever melhor as consequências da inclusão ou da retirada de uma espécie de uma comunidade para fim de manejo na diversidade funcional de um ecossistema”, avaliou.

De acordo com os autores do estudo, a manipulação de comunidades ecológicas para restauração tem uma longa história científica e é feita há mais de um século, principalmente em países da Europa e nos Estados Unidos.

Tradicionalmente, contudo, as iniciativas de restauração têm sido focadas na inclusão ou na remoção de espécies com o intuito de resgatar padrões de riqueza de plantas e animais, sem se concentrar nas interações ecológicas entre populações, espécies e predadores e presas, por exemplo.

Essas interações ecológicas são determinantes para os padrões de biodiversidade e de funcionamento de um ecossistema por moldar a força e os modos de seleção natural. Eventuais mudanças nos padrões dessas interações provocadas pela extinção de espécies ou pela entrada de espécies invasoras, por exemplo, afetam a evolução de características funcionais ecologicamente relevantes, como o tamanho do bico de aves que se alimentam de frutos (frugívoras) e o tamanho dos frutos que dispersam.

Na Mata Atlântica, a perda de grandes espécies de aves como tucanos (Ramphastidae) e jacutingas (Pipile jacutinga) tem levado à diminuição da dispersão de árvores com sementes grandes. Já a diminuição de espécies dispersoras do palmito-juçara (Euterpe edulis) tem feito com que suas sementes passem a ser distribuídas por poucas áreas do bioma. Consequentemente, tem diminuído o tamanho das sementes da planta, dizem os autores do estudo.

“As interações entre espécies representam a ligação entre processos ecológicos e evolutivos e também podem ser vistas como a conexão entre a estrutura da biodiversidade e o funcionamento do ecossistema”, disse Galdini Raimundo.

Condições propícias

O desenvolvimento de modelos matemáticos de redes adaptativas permitiu a ecólogos compreender melhor como mudanças nos padrões de interações ecológicas – que definem a estrutura de uma rede de interações – são seguidas por mudanças na dinâmica e nas propriedades das populações de cada espécie, como sua abundância e características.

Essas mudanças ecológicas e evolutivas nas propriedades das espécies podem desencadear novas reconfigurações no nível da rede de interações, fechando um ciclo.

“A aplicação da abordagem de rede à ecologia permite gerar previsões para o que acontece com processos evolutivos e ecológicos nessas redes de interações complexas e criar hipóteses testáveis de diferentes estratégias de manejo”, disse Galdini Raimundo.

“Com isso, é possível construir comunidades estáveis, com todas as funções ecossistêmicas operando normalmente.”

Apesar do potencial dos modelos de redes adaptativas na gestão de ecossistemas, até recentemente os dados necessários para alimentá-los impediam sua aplicação como uma ferramenta preditiva na ecologia da restauração.

As técnicas de sequenciamento do genoma desenvolvidas nos últimos anos permitiram obter dados de interação de espécies em uma escala sem precedentes, dando origem ao big data da biodiversidade.

Segundo os pesquisadores, essas técnicas de sequenciamento possibilitaram não apenas obter dados da estrutura ecológica de redes, mas também sobre as relações filogenéticas entre espécies dentro de uma comunidade – o que é fundamental para prever como uma rede ecológica irá reconectar sua estrutura e como novas dinâmicas irão remodelar características e a abundância de espécies.

“Fundir técnicas de sequenciamento de genoma de última geração com redes ecológicas fornece novas ferramentas para estudar a resiliência de comunidades interagentes às mudanças ambientais, ao mesmo tempo que incorpora importantes atributos, como a diversidade funcional”, disse Darren Evans, professor da Newcastle University, na Inglaterra, e coautor do estudo.

Alguns dos gargalos para o uso desses modelos ecológicos evolutivos e preditivos são ampliar as colaborações em pesquisa, de modo a permitir monitorar locais para fazer as previsões de rede adaptativas, e aumentar a interação entre pesquisadores que realizam os trabalhos em campo e implementam as práticas de restauração e os teóricos.

“A aplicação desses modelos depende do estabelecimento de uma via de mão dupla entre o pesquisador que faz os modelos e gera as predições e quem está em campo, testando as práticas de restauração nessa escala de comunidade, para aprimorar os modelos, gerar predições mais acuradas e, com o tempo, em longo prazo, conseguirmos refinar essa engenharia da biodiversidade”, disse Galdini Raimundo.

Referência:

O artigo Adaptive networks for restoration ecology (doi: doi.org/10.1016/j.tree.2018.06.002), de Rafael L. G. Raimundo, Paulo R. Guimarães Jr e Darren M. Evans, pode ser lido por assinantes da revista Trends in Ecology & Evolution.

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