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segunda-feira, 22 de fevereiro de 2016

Quando o mar era floresta

Mata Atlântica pode ter se espraiado para a plataforma continental na Era do Gelo
MARIA GUIMARÃES | ED. 240 | FEVEREIRO 2016
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© LEONARDO MERÇON / INSTITUTO ÚLTIMOS REFÚGIOS
Onde agora há mar na praia de Setiba, no Espírito Santo, o solo já esteve exposto
Onde agora há mar na praia de Setiba, no Espírito Santo, o solo já esteve exposto.

A plataforma continental brasileira, área hoje submersa ao longo da costa, pode ter abrigado uma extensa área de Mata Atlântica há cerca de 21 mil anos, período conhecido como Último Máximo Glacial. A ideia é do casal de biólogos Yuri Leite e Leonora Costa, professores da Universidade Federal do Espírito Santo (Ufes), e contraria a visão aceita por muito tempo de que o frio teria forçado o encolhimento da Mata Atlântica e ilhado pequenas populações de plantas e animais em fragmentos isolados de floresta – os refúgios. “A plataforma continental aparece no Google Maps, mas ninguém pensa nela como parte do continente”, explica o pesquisador. A ideia, lançada por ele e colaboradores em artigo publicado em janeiro na revista PNAS, se baseia no conhecimento de que na Era do Gelo o nível do mar chegou a ser 120 metros mais baixo, e por isso foi batizada de hipótese da Mata Atlântida, em referência ao lendário continente engolido pelo oceano.

A proposta surgiu de um encontro de colaborações catalisado pelo Laboratório de Mastozoologia e Biogeografia, coordenado por Leite e Leonora. Trabalhando com modelos ecológicos para inferir condições passadas, Carolina Loss, em estágio de pós-doutorado no laboratório, teve a ideia de considerar o contorno do continente na época glacial, quando o nível do mar baixou e a costa avançou centenas de quilômetros para leste, expondo 270 quilômetros quadrados da plataforma, o equivalente a três vezes o território de Portugal. Ao mesmo tempo, num projeto em parceria com a bióloga Renata Pardini, da Universidade de São Paulo, e outros colegas, o grupo buscava avaliar a resposta dos pequenos mamíferos à fragmentação da Mata Atlântica. Espera-se que essas situações de redução do hábitat disponível e de isolamento em trechos distantes causem redução populacional e a consequente perda de variedade genética. Mas não era isso que eles viam nos modelos demográficos analisados pela bióloga portuguesa Rita Rocha, também em pós-doutorado na Ufes: não havia uma assinatura genética de redução populacional e todos os cenários eram rejeitados nos modelos computacionais.

“Juntei as duas coisas e decidi testar uma situação de expansão da Mata Atlântica”, conta Leite. O modelo acusou ser essa a explicação mais plausível para a diversidade genética detectada em trechos do DNA de cinco espécies de pequenos mamíferos típicos desse tipo de floresta. As análises indicaram que as espécies se deslocaram para o norte e em menores altitudes, onde a temperatura era mais alta, em concordância com o que outros estudos já tinham indicado. As surpresas foram ver que a área adequada para esses animais estava menos subdividida em fragmentos durante o Último Máximo Glacial do que hoje e no período anterior à glaciação, e que a distribuição dessas espécies avançava pela plataforma então exposta. Os resultados contrariam a teoria dos refúgios, principal explicação para a formação da diversidade biológica nas florestas brasileiras, sobretudo na Amazônia (ver Pesquisa FAPESP nº 208).

Estudos palinológicos feitos há mais de uma década pela bióloga Aline Freitas, atualmente em estágio de pós-doutorado na Universidade de Murcia, na Espanha, sob a supervisão do botânico José Carrión, corroboram a presença de Mata Atlântica no litoral, expandindo-se para a plataforma continental durante o Último Máximo Glacial. Inicialmente na Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), onde fez pós-graduação sob orientação do biólogo Marcelo Carvalho, ela vem analisando um testemunho retirado do fundo do mar na bacia de Campos, na parte norte do estado fluminense. As amostras de pólen fossilizado retiradas desse material indicam que ali havia um mosaico de árvores, arbustos, samambaias e plantas herbáceas típico da Mata Atlântica e da restinga associada. “Tudo indica que a vegetação dessa região parece não ter sofrido grandes mudanças durante as fases glaciais e interglaciais, senão adaptações de acordo com as variações relativas do nível do mar”, avalia, ressaltando que seus dados ainda não permitem assinar embaixo da hipótese da Mata Atlântida.

© GOOGLE MAPS
Potencial para expansão: larga na porção centro-sul da costa brasileira, a plataforma continental (em azul claro) se estreita da Bahia para o norte
Potencial para expansão: larga na porção centro-sul da costa brasileira, a plataforma continental (em azul claro) se estreita da Bahia para o norte.

Colcha de retalhos
 
Não está descartada a ideia de que trechos isolados de floresta estavam em localizações que lhes permitiram resistir à glaciação e manter, como arcas de Noé, um acervo de animais e plantas que evoluíram separadamente e deram origem à diversidade que se vê hoje. Mas a história deve ter sido muito mais complexa do que isso. “O principal é a topografia como um todo”, explica Leite. As regiões mais a norte, onde os mamíferos incluídos no estudo permaneceram durante a glaciação, são menos acidentadas e, em parte por isso, teriam permitido uma distribuição mais contínua. O mesmo vale para a plataforma continental, com um relevo mais plano.

O biólogo Henrique Batalha-Filho, da Universidade Federal da Bahia (Ufba), coautor do artigo da PNAS, não abandonou os refúgios. No mesmo dia em que a parceria com os colegas da Ufes veio a público, ele teve outro artigo publicado no site da revista Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research. Nele, o pesquisador infere que as choquinhas-de-garganta-pintada (Rhopias gularis) seguiram o padrão previsto pela teoria dos refúgios para a Mata Atlântica, conforme o modelo proposto em 2008 pela bióloga brasileira Ana Carolina Carnaval, da Universidade da Cidade de Nova York, e pelo australiano Craig Moritz, da Universidade Nacional da Austrália. Batalha conta que, no sul de sua distribuição, essas aves são encontradas no nível do mar. Na porção norte, na Bahia, elas só existem a altitudes acima de 600 metros, o que restringe bastante sua distribuição.

Ele não vê contradição entre os dois trabalhos. “No meu ponto de vista, a Mata Atlântica parece ser um mosaico de histórias e cada espécie responde de forma diferente à situação à qual está sujeita”, propõe. Ele começou a pensar nisso durante o doutorado (ver Pesquisa FAPESP nº 210), no qual viu indícios de que espécies de aves passaram por históricos distintos durante a era glacial. Embora ele tenha observado que animais dependentes de floresta, em muitos casos, parecem ter obedecido ao padrão clássico de ter a distribuição restrita a refúgios, outros se mantiveram estáveis. É o caso da ave Myiothlypis leucoblephara (pula-pula-assobiador) estudadas por ele. Especializadas em áreas mais altas, portanto frias, seu hábitat não parece ter rareado durante a glaciação. “Comecei a pensar que as ecologias tinham uma participação importante nessa história.”
© LEONARDO MERÇON / INSTITUTO ÚLTIMOS REFÚGIOS
Em alguns pontos da costa capixaba a Mata Atlântica avança quase até a água, como na região de Linhares, próximo ao rio Doce
Em alguns pontos da costa capixaba a Mata Atlântica avança quase até a água, como na região de Linhares, próximo ao rio Doce

O novo olhar também permite uma nova interpretação para a divisão que muitos pesquisadores observaram na região do rio Doce, em termos da genética das populações de vários tipos de animais. “Desde o doutorado me debruço sobre o norte e o sul da Mata Atlântica, olhando os rios”, conta Leonora. “Fui percebendo que rio não é barreira na história mais profunda da Mata Atlântica.” Outras feições parecem ser mais importantes nessa região. Ao sul do rio Doce, a serra está muito próxima à costa, enquanto ao norte está mais distante. A plataforma continental tem um estreitamento ao sul desse mesmo rio e mais ao norte, a partir do arquipélago de Abrolhos, se torna muito estreita. Todo esse relevo deverá fazer parte das análises daqui para a frente.

“O artigo joga lenha na fogueira e traz mais uma hipótese para ser testada”, afirma a bióloga Maria Tereza Thomé, da Universidade Estadual Paulista (Unesp) em Rio Claro, que não fez parte da pesquisa. A nova visão pode fazê-la olhar seus próprios resultados com outros olhos, já que em estudos com os sapos do grupo Rhinella crucifer ela encontrou resultados condizentes com a hipótese da Mata Atlântida: não detectou flutuações demográficas fortes. Na parte sul da floresta, ao contrário, infere que as populações tenham permanecido estáveis. Em artigo publicado em 2014 na Molecular Ecology, ela e colaboradores sugerem a necessidade de identificar barreiras hoje invisíveis à movimentação dos animais. A proposta da plataforma continental se encaixa. “Para os meus bichos faz todo o sentido”, declara.
Maria Tereza ressalta a importância de ser um trabalho pensado e feito apenas por pesquisadores brasileiros, publicado em um periódico renomado apenas por ser uma boa ideia, e bem exposta. “Na nossa área sofremos com a falta de hipóteses; agora obrigatoriamente todos terão que incluir esta”, prevê. Mas ainda precisará passar por testes para estabelecer-se.

“Novas hipóteses são importantes para enriquecer o debate”, avalia o biólogo Fabio Raposo do Amaral, do campus de Diadema da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp). Para ele, serão necessários estudos com mais espécies e uma abrangência maior no material genético. “Me pergunto se aquele conjunto de dados tem poder estatístico para explorar os eventos em questão, com o grau de precisão necessário para separar períodos que diferem em poucos milhares de anos – precisão que provavelmente apenas dados genômicos podem proporcionar”, ressalva. Batalha, que participou da execução dos testes de cenários históricos de como as populações se mantiveram, usando como base a teoria da coalescência (que infere as alterações no DNA a partir do presente em direção ao passado), concorda que “essas análises clamam por mais marcadores”. Mesmo enxergando um sinal confiável, ele concorda que o uso de vários trechos do DNA daria mais força à hipótese levantada no trabalho publicado na PNAS. “Talvez nunca se saiba o que aconteceu na Mata Atlântica, mas vamos acrescentando mais pecinhas ao quebra-cabeça”, diz.

Artigos científicos
 
BATALHA-FILHO, H. & MIYAKI, C. Late Pleistocene divergence and postglacial expansion in the Brazilian Atlantic Forest: multilocus phylogeography of Rhopias gularis (Aves: Passeriformes). Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research. on-line. 11 jan. 2016.

FREITAS, A. G. de et al. Pollen grains in quaternary sediments from the Campos Basin, state of Rio de Janeiro, Brazil: Core BU-91-GL-05. Acta Botanica Brasilica. v. 27, n. 4, p. 761-72. out./dez. 2013.

LEITE, Y. L. R. et al. Neotropical forest expansion during the last glacial period challenges refuge hypothesis. PNAS. v. 113, n. 4, p. 1008-13. 26 jan. 2016.

THOMÉ, M. T. C. et al. Barriers, rather than refugia, underlie the origin of diversity in toads endemic to the Brazilian Atlantic Forest. Molecular Ecology. v. 23,24, p. 6152-64. 24 nov. 2014.

quinta-feira, 28 de junho de 2012

As rochas vivas de Abrolhos

Costa do Espírito Santo e da Bahia abriga o maior banco de algas calcárias do mundo
EVANILDO DA SILVEIRA | Edição 196 - Junho de 2012
© RODRIGO LEÃO DE MOURA / UFRJ
Rodolito coletado em Abrolhos

As águas mornas que banham a região de Abrolhos, no sul da Bahia, guardam o maior banco de algas calcárias do mundo. Em uma área de quase 21 mil quilômetros quadrados, semelhante à do estado de Alagoas, o fundo do oceano é rochoso. Está coberto por esferas duras de tamanhos variados – as maiores têm o diâmetro de uma bola de futebol de salão – e cores que vão do castanho ao rosa. Essas esferas são nódulos de calcário depositado por algas vermelhas de milímetros de comprimento que vivem em sua superfície. Também conhecidas como rodolitos, essas estruturas criam um ambiente com reentrâncias e saliências que servem de abrigo para peixes, crustáceos e invertebrados. Mapeado agora por pesquisadores brasileiros, o banco de rodolitos de Abrolhos se estende do norte do Espírito Santo ao sul da Bahia e produz 25 milhões de toneladas de calcário por ano ou 5% da produção global desse mineral, usado na agricultura, na indústria de cosméticos e até na medicina.

Os rodolitos são chamados vulgarmente de rochas vivas por causa das algas que formam seu exterior”, conta Gilberto Menezes Amado Filho, biólogo do Instituto de Pesquisa Jardim Botânico do Rio de Janeiro, um dos autores do mapeamento publicado em abril na PLoS ONE. Junto com o calcário produzido por corais e moluscos com concha, eles contribuem para a formação do fundo do oceano. “Parte da plataforma continental brasileira é resultado de crescimento calcário ocorrido nos últimos 18 mil anos”, explica.
Com a aparência de seixos, que ganham ao rolarem arrastados por correntes marinhas, os rodolitos se formam pela aglomeração de pequenas algas que crescem umas sobre as outras ou incrustadas em fragmentos de concha ou grãos de areia. Eles aumentam de tamanho à medida que seu esqueleto, rico em carbonato de cálcio (CaCO3), mineraliza. Os rodolitos de Abrolhos têm em média 5,9 centímetros de diâmetro – os maiores chegam a 14 centímetros – e crescem pouco mais de um milímetro por ano. Foram encontrados a profundidades que variavam de 20 metros a 110 metros, com cerca de metade da superfície coberta por algas de uma ou mais espécies – em Abrolhos foram identificadas seis. Nesse trecho da costa, os rodolitos ocupam 70% do fundo marinho (o resto é sedimento) e, segundo as datações, os mais antigos têm por volta de 8 mil anos.

Sabia-se dos rodolitos do litoral brasileiro desde os anos 1970, mas não se imaginava que ocupassem tal extensão. Em projetos coordenados pelo Instituto Ocea-nográfico da Universidade de São Paulo (IO-USP), pela Conservação Internacional do Brasil e pela Universidade Federal do Espírito Santo, pesquisadores mapeavam o fundo do mar naquela região entre 2007 e 2011 quando perceberam estar diante de algo importante. “Na medida em que nos demos conta de estar diante de um grande banco de rodolitos, passamos a direcionar esforços para compreender a diversidade associada a eles e o papel funcional desse ecossistema”, conta Amado Filho.

Após o mapeamento por sonar, os pesquisadores usaram dois robôs submarinos para avaliar a distribuição, extensão, composição e estrutura do banco. “Usamos os robôs para analisar as áreas mais profundas e detalhar os pontos relevantes”, conta Paulo Sumida, do IO-USP. Numa terceira etapa foram realizados mergulhos para a coleta de exemplares e a realização de experimentos para estimar a produção de carbonato de cálcio.
Há bancos de rodolitos em todos os oceanos. Os mais extensos estão, além do Brasil, na costa do México e da Austrália. Eles são importantes para a vida de outros organismos por servir de abrigo e proporcionar um ambiente mais rico biologicamente do que um fundo de areia. “Eles funcionam como corredores entre recifes de corais, facilitando a migração de lagostas e peixes”, diz Amado Filho.

Do ponto de vista ambiental, os rodolitos têm ainda outra função importante: ajudam a retirar carbono da atmosfera, influenciando a regulação do clima do planeta. Eles absorvem o gás carbônico (CO2) diluído na água e o transformam em calcário, mas estão ameaçados pelas atividades humanas. A maior ameaça é o aumento da acidez do mar, consequência da elevação dos níveis de CO2 na atmosfera – em boa parte por queima de combustíveis fósseis. “Um terço do carbono emitido por atividades humanas e adicionado à atmosfera é absorvido pelos oceanos”, diz Amado Filho. “Estima-se que até o fim do século, o pH da água do mar diminua 0,4 unidade, tornando-a mais ácida. Estruturas carbonáticas de recifes, atóis e bancos de rodolitos serão dissolvidas.” Essa mudança também deve reduzir a calcificação dos organismos marinhos em 40%.

“Em geral os recifes de corais concentram as atenções, mas agora se sabe que o Brasil tem essas outras fábricas de carbonato de cálcio de vital importância para a biodiversidade marinha”, comenta o biólogo Jason Hall-Spencer, da Universidade de Plymouth, Inglaterra. “Essas algas coralinas estão entre os organismos calcificantes que parecem mais sensíveis à acidificação dos oceanos.”

Outra ameaça aos rodolitos de Abrolhos é a exploração econômica do calcário. Como são fáceis de coletar, há empresas que os usam como fonte do mineral. Além de calcário, eles contêm quantidades variáveis de outros elementos químicos (ferro, manganês, bromo, níquel, cobre, zinco e molibdênio) usados na agricultura, nas indústrias dietética e de cosméticos, na nutrição animal e no tratamento da água.
“Os rodolitos estão em águas rasas, com 20 a 110 metros de profundidade, e têm um formato que facilita a extração em grande escala”, diz Rodrigo Leão de Moura, da Universidade Federal do Rio de Janeiro, que participou do levantamento. “Além disso, são sensíveis à qualidade da água do mar, que vem sendo afetada pelo mau estado de conservação das bacias hidrográficas”, acrescenta. Embora tenham uma parte viva, os rodolitos não são recursos renováveis. “São necessários milhares de anos para os rodolitos se formarem e criarem um banco expressivo como o recém-descoberto”, explica Moura. Ante essas ameaças, os pesquisadores afirmam que é preciso aumentar a proteção com a criação de áreas protegidas, a recuperação das margens dos rios e o controle de efluentes. “Dos 46 mil quilômetros quadrados do banco de Abrolhos”, alerta Sumida, “só 2% estão protegidos por unidades de conservação”.

Artigo científico

AMADO-FILHO, G.M.; MOURA, L. R. et al. Rhodolith beds are major CaCO3 bio-factories in the tropical south west Atlantic. PLoS ONE. v. 7(4). abr. 2012.

quarta-feira, 27 de outubro de 2010

Alerta em Abrolhos

Berçário da vida marinha pode ter o equilíbrio de seu ecossistema ameaçado por bactérias altamente virulentas, capazes de causar a extinção de diversas espécies de corais
Por: Bruna Ventura
Publicado em 26/10/2010 | Atualizado em 26/10/2010
Alerta em Abrolhos
Ilha Redonda, localizada no arquipélago de Abrolhos, o complexo de recifes mais importante do Atlântico Sul (foto: Marina C. Vinhal – CC BY 2.0).
A biodiversidade do arquipélago de Abrolhos, o complexo de recifes mais importante do Atlântico Sul, localizado no litoral da Bahia, está ameaçada por bactérias marinhas. Esse é o alerta do oceanólogo Fabiano Thompson, do Instituto de Biologia da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). Por meio da análise do DNA de vários organismos presentes na água e nos recifes da região, foram identificadas bactérias que causam o branqueamento dos corais e podem levá-los à morte.
Segundo Thompson, a degradação mais intensa é observada nos recifes com maior quantidade de microrganismos patogênicos. Uma das espécies de corais mais ameaçadas é a Mussismilia braziliensis. “Os estudos do nosso grupo mostram que, se nada for feito, essa espécie poderá ser extinta em menos de cem anos”, alerta.

Durante o estudo, os pesquisadores descobriram uma nova espécie de bactéria, a Vibrio coralliilyticus, amplamente distribuída no meio marinho – inclusive no banco de Abrolhos. Ela provoca doenças infecciosas cujo principal sintoma é o branqueamento e a necrose dos corais.
O oceanólogo explica que o branqueamento dos corais é consequência da atividade das bactérias quando a temperatura dos oceanos e os nutrientes presentes no meio aumentam. “O aquecimento global intensifica a secreção de toxinas pelas bactérias, o que causa doenças nos corais, como a praga branca e a necrose tecidual”, diz.
Na chamada praga branca, os corais perdem tecido e zooxantelas – tipo de protozoário que vive em interação mutuamente benéfica com os corais e responde por sua coloração. O esqueleto exposto faz com que o coral pareça branco.
Banco de recifes de Abrolhos
A região de Abrolhos, densamente coberta por corais no fundo do mar, é um verdadeiro berçário da vida marinha (foto: Alex Gabiru – CC BY 2.0).

Excesso de nutrientes

O oceanólogo explica que as bactérias são encontradas principalmente na água do mar e no intestino de peixes e moluscos. “O desequilíbrio do ecossistema ocorre quando a água recebe nutrientes em excesso, o que propicia uma proliferação de bactérias maior do que o normal”, afirma.

Esse aumento de nutrientes na água deve-se em parte à poluição que sai do continente em direção ao banco de recifes de Abrolhos. Os pesquisadores agora investigam a origem dessa poluição, que pode ser esgoto.
Outra causa apontada por Thompson para o aumento de nutrientes é a reprodução vertiginosa de algas. “À medida que o número de algas aumenta, encontramos mais nutrientes e, consequentemente, mais bactérias patogênicas.”
Segundo o oceanólogo, essa situação é decorrente da pesca predatória. “Os peixes que deveriam ser os predadores dessas algas estão sendo pescados de maneira imprópria, o que provoca o desequilíbrio da cadeia alimentar”, conta o pesquisador, ressaltando que mais de 90% do banco de recifes não são protegidos da pesca.
Thompson destaca que o resultado da pesquisa serve como um alerta para o risco de extinção em Abrolhos, uma região de extrema importância para a preservação da biodiversidade brasileira. “Esse banco recifal é um verdadeiro berçário da vida marinha, que abriga recifes com cerca 10 mil anos”, pondera. E completa: “As áreas marinhas protegidas por lei precisam ser expandidas no papel e na prática.”
Bruna VenturaCiência Hoje On-line