Pesquisadores avaliam que há condições teóricas, metodológicas e tecnológicas para manipular a composição de comunidades ecológicas e garantir a permanência das funções de um ecossistema ((Trochilus polytmus / foto: Sharp Photography - Wikimedia)

Ecossistemas poderão ser restaurados por meio da engenharia da biodiversidade

09 de janeiro de 2019

Elton Alisson  |  Agência FAPESP – 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 der 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.

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 em www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169534718301393.

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Divulgação

Caça ilegal ameaça deixar Mata Atlântica desabitada

Pesquisadores da Unesp de Rio Claro publicam artigo em revista internacional

[24/10/2016]

Cortes de investimentos e a caça ilegal ameaçam o maior remanescente de Mata Atlântica, as Serras do Mar e do Paranapiacaba e o litoral paulista. São mais de 1 milhão de hectares, com pouco mais de 700 mil hectares legalmente protegidos, onde o impacto provocado por invasões de caçadores e palmiteiros tem aumentado, enquanto as ações para a proteção efetiva das áreas tem sido fragilizadas.

“Boa parte dos Parques Estaduais perdeu mais de 60% dos funcionários que faziam a proteção”, conta o biólogo Mauro Galetti, professor da Universidade Estadual Paulista (Unesp). “É só visitar qualquer Parque Estadual e você notará o abandono do Estado” completa. A situação é apresentada na revista científica Animal Conservation, em um artigo publicado por pesquisadores do Laboratório de Biologia da Conservação (LaBiC), da Unesp em Rio Claro (SP).


Alunos da graduação e pós-graduação, além de professores da Unesp percorreram 4 mil quilômetros de floresta. Eles verificaram que a densidade populacional das 44 espécies de mamíferos registrados está em níveis críticos, ou seja, existem pouquíssimos indivíduos. Foram mais de 5 anos de estudos de campo para realizar o maior levantamento já realizado da fauna da Mata Atlântica, afirmam os autores do estudo.

A Serra do Mar é a única área da Mata Atlântica, segundo os pesquisadores, grande o suficiente para conservar mamíferos como queixadas, onças e muriquis. “Apesar de protegida por Parques Estaduais e Estações Ecológicas, vem sofrendo com cortes e financiamentos nos últimos anos com a ausência de proteção, isso poderá definir o futuro dos mamíferos na Mata Atlântica” afirma o ecólogo Ricardo Bovendorp, também professor da Unesp. “Encontramos muitos vestígios de caçadores em todos os Parques Estaduais que estudamos”, completa.

De acordo com ele, a biomassa de mamíferos é reduzida em até 98% em locais onde a caça é frequente. As maiores áreas são justamente as mais afetadas pela caça. Os pesquisadores explicam que elas são permeadas por estradas, que facilitam o acesso de invasores e onde a falta de guarda-parques é mais sentida.


A extração ilegal do palmito-juçara tem um duplo efeito danoso para a fauna. Além de retirar um recurso importante para os animais, os coletores adentram quilômetros na mata, impossibilitando que os bichos tenham refúgios onde poderiam recuperar suas populações, afirmam os autores do estudo.

Grandes mamíferos herbívoros ou frugívoros, que têm importantes papéis no ecossistema, são os mais afetados pela caça, segundo os pesquisadores. “A anta é o maior herbívoro neotropical e tem papel fundamental na dispersão a longa distância de grandes sementes, assim como o Muriqui, que é responsável pela dispersão de cerca de 50% das sementes das florestas neotropicais, sendo a maioria delas grandes sementes”, conta a ecóloga da Unesp Gabrielle Beca.


Queixadas também estão entre as espécies criticamente ameaçadas devido à forte pressão de caça. A espécie representa a maior biomassa de vertebrados em florestas da América Latina e têm um papel importante no ecossistema, revirando o solo das florestas e alterando a composição e regeneração de espécies vegetais, contam os pesquisadores.


Para os pesquisadores, é urgente melhorar a fiscalização e repressão a crimes ambientais nos remanescentes de Mata Atlântica, mas isso não basta. É preciso também combater o mercado ilegal de palmito e promover ações educativas e sociais nos entornos das Unidades de Conservação e remanescentes de floresta.


Restam apenas 12% da cobertura vegetal de toda a Mata Atlântica, onde existem 960 Unidades de Conservação, segundo dados da SOS Mata Atlântica citados pelos pesquisadores. “Além da baixa representatividade, essas Unidades de Conservação vêm sofrendo com cortes e financiamentos nos últimos anos com a ausência de proteção”, afirma Ricardo Bovendorp.
Publicado originalmente em

http://www.oeco.org.br/noticias/caca-ilegal-ameaca-deixar-mata-atlantica-desabitada/

O Eco

Seriguela e sucupira pela agricultura

Genes de plantas do cerrado e do semiárido podem contribuir para o melhoramento de cultivares 

NOÊMIA LOPES e RICARDO ZORZETTO | Edição 220 - Junho de 2014

© FABIO COLOMBINI

Tolerância elevada: flor de pequizeiro, árvore nativa do cerrado, adaptada ao calor e à seca

A seriguela e o umbuzeiro, árvores comuns no semiárido nordestino, e a sucupira-preta, do cerrado, integram um grupo de plantas brasileiras que podem ajudar a agricultura a enfrentar duas das consequências das mudanças climáticas: o aumento da temperatura e a escassez de água em certas regiões. É que essas três espécies apresentam grande capacidade adaptativa por serem tolerantes ao calor e à seca.
A identificação e o isolamento dos genes que conferem resistência a essas plantas podem ajudar a tornar culturas agrícolas como a soja, o milho, o arroz e o feijão mais tolerantes aos extremos climáticos, afirmou o engenheiro agrícola Eduardo Assad, do Centro Nacional de Pesquisa Tecnológica em Informática para a Agricultura (CNPTIA) da Embrapa, em palestra apresentada no quarto encontro do Ciclo de Conferências 2014 do programa Biota-FAPESP Educação, realizado em 22 de maio em São Paulo.

“O cerrado já foi muito mais quente e seco do que hoje e árvores como pau-terra, pequi e faveiro, além da sucupira-preta, sobreviveram”, disse Assad. “Precisamos estudar o genoma dessas espécies para identificar e isolar os genes que as tornam tão adaptáveis.” Uma vez feito isso, o passo seguinte é tentar inseri-los em plantas como a soja ou o milho para aumentar a tolerância à falta de água e ao calor. “Não é fácil, mas precisamos começar”, afirmou.

© EDUARDO CESAR

Eduardo Assad, Leonardo Meireles e Alexandre

Colombo: necessidade de adaptação

O Brasil abriga, segundo Assad, a maior variedade conhecida de plantas resistentes ao calor e à seca. E aumentar a capacidade de suportar escassez de água e temperaturas elevadas é um dos grandes desafios da agricultura nacional. Afinal, as simulações de cenários futuros feitas pela Embrapa indicam que a produtividade de culturas como milho, soja e arroz deve cair ainda mais nas próximas décadas em consequência das alterações no clima do planeta. “Esses cenários valem para as variedades genéticas atuais”, explicou Assad. “Uma das soluções é buscar genes alternativos para trabalhar com melhoramento [dessas culturas].”

Como exemplo de contribuição do Centro Nacional de Pesquisa de Soja da Embrapa para enfrentar um cenário de aumento de temperatura e redução de chuvas, Assad apresentou uma variedade de soja geneticamente alterada a ser lançada em 2015. Essa variedade contém um gene chamado Dreb (sigla em inglês de proteína de resposta à desidratação celular), que codifica uma proteína responsável por acionar as defesas naturais da planta contra a perda de água. Patenteado pelo Centro de Pesquisa Internacional do Japão para Ciências Agrícolas (Jircas), esse gene foi extraído de uma planta da família da mostarda, a Arabidopsis thaliana, o primeiro vegetal a ter o genoma sequenciado. Na soja, esse gene parece aumentar a resistência à escassez de água. “Nós a testamos neste ano, no Paraná, durante um terrível período sem chuvas”, contou. “Ainda há estudos a serem feitos, mas ela está se saindo muito bem.”
Ele também mencionou avanços obtidos pelo Instituto Agronômico do Paraná (Iapar), que já lançou quatro cultivares de feijão tolerante a temperaturas elevadas, e pesquisas feitas no município de Varginha, em Minas Gerais, em busca de variedades de café mais tolerantes ao calor e à falta de água.

Prejuízos

Cálculos da Embrapa feitos com base na produtividade média da soja mostram que somente esse grão acumulou no Brasil perdas de mais de US$ 8,4 bilhões em consequência de mudanças climáticas entre 2003 e 2013. Já a produção de milho perdeu mais de US$ 5,2 bilhões no mesmo período.

© FABIO COLOMBINI

Pequizeiro: o sequenciamento de seu genoma pode revelar genes que favorecem a tolerância a altas temperaturas e à escassez de água

Pesquisas feitas pela Embrapa e pela Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) indicam ainda que nos próximos anos deve ocorrer uma redução na área favorável ao plantio de algumas culturas. Essas análises preveem um encolhimento de 9,45% na área considerada de baixo risco para o cultivo do café arábica até 2020, o que pode causar prejuízos de R$ 882 milhões. A perda de área boa para o café pode chegar a 17,15% até 2050, elevando as perdas para R$ 1,6 bilhão.

Diante do risco de prejuízos, outra solução proposta por Assad é a revisão do modelo produtivo agrícola. “A concentração de gases de efeito estufa na atmosfera aumentou mais de 20% nos últimos 30 anos, tornando indispensável a implantação de sistemas produtivos mais limpos”, disse à Agência FAPESP. “O Brasil é muito respeitado nessa área, em especial porque reduziu o desmatamento na Amazônia e, ao mesmo tempo, ampliou a produtividade na região.”
Esse resultado, segundo Assad, cria a oportunidade de se discutir a adoção de práticas agrícolas mais sustentáveis, como a integração da lavoura com a pecuária e a floresta, o plantio direto na palha, o uso de bactérias fixadoras de nitrogênio no solo, a rochagem (uso de micro e macronutrientes para melhorar a fertilidade dos solos), a aplicação de adubos organominerais, além do melhoramento genético.
“O confinamento do gado é outro ponto que está em discussão por pesquisadores e criadores em diversas partes do mundo”, lembrou Assad. Para diminuir o risco de contaminação dos rebanhos confinados, a saída é a recuperação de pastos degradados. Estudos da Embrapa Agrobiologia mostra que a produção de carne em pastagens recuperadas pode reduzir em até 10 vezes a emissão de gases de efeito estufa.
“Ambientalistas, ruralistas, o governo e o setor privado precisam sentar e decidir o que fazer daqui em diante”, afirmou Assad. “Qual sistema de produção adotar? Com ou sem pasto? Com ou sem árvores? Rotacionado ou não? São mudanças difíceis, de longo prazo, mas muitos agricultores já estão preocupados com essas questões e com os prejuízos que o aquecimento global pode trazer, e começam a buscar soluções”, disse.

© FABIO COLOMBINI

Palmito-juçara: palmeira que pode perder espaço na mata atlântica com o aquecimento global

Biodiversidade
As consequências das alterações no clima do planeta não deverão se restringir à agricultura. Em ecossistemas bastante degradados, como a mata atlântica, muitas das espécies de árvores também podem perder espaço com o aumento da temperatura média da superfície do planeta prevista para as próximas décadas. Em sua apresentação, o biólogo Alexandre Colombo mostrou o que deve acontecer com 38 espécies de árvores nativas da mata atlântica até a metade deste século.
Colombo usou informações sobre a distribuição dessas 38 espécies, coletadas em 2.837 localidades do país, para alimentar um modelo matemático que levou em consideração as alterações na temperatura previstas para as próximas décadas. No cenário otimista, em que se espera um aumento de dois graus na temperatura média da superfície do planeta, 32 espécies poderiam sofrer uma redução significativa em sua área de distribuição até 2050 – na média, a área de ocorrência dessas espécies pode sofrer uma redução de 25%. Já no cenário pessimista, em que a temperatura pode subir quatro graus, a área de ocorrência de 19 espécies pode encolher em mais de 50%.

A redução do ambiente adequado para sobreviver deve afetar principalmente árvores como o palmito-juçara (Euterpe edulis) e a pimenteira (Mollinedia schottiana), segundo o estudo de Colombo, realizado sob a coordenação de Carlos Alfredo Joly, professor da Unicamp e coordenador do Biota-FAPESP.

Das 38 espécies analisadas nesse trabalho, publicado em 2010 no Brazilian Journal of Biology, a que mais pode perder espaço é a guaricica (Vochysia magnifica), uma árvore que pode alcançar quase 25 metros de altura cuja distribuição pode sofrer uma redução brutal (73%). Hoje encontrada no Sudeste e no Sul do país, a guaricica pode passar a existir apenas no oeste de Santa Catarina e no norte do Rio Grande do Sul se a temperatura subir quatro graus até 2050.

Atualmente os pesquisadores trabalham em colaboração também com equipes da Universidade de São Paulo (USP), do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), com apoio da Petrobras, para investigar o que deve ocorrer com a distribuição de 81 espécies de árvores dos diferentes biomas brasileiros até 2100.
Como estratégia para reduzir o possível impacto causado pelas alterações no clima do planeta, Colombo propõe que se invista na preservação dos remanescentes florestais e no reflorestamento de áreas em que a vegetação natural foi degradada. Também sugere que sejam criados corredores conectando os fragmentos de vegetação nativa.

O biólogo Leonardo Dias Meireles, professor da Escola de Artes, Ciências e Humanidades da USP, explicou em sua palestra como são construídos os modelos de distribuição geográfica potencial de uma espécie. Por levarem em consideração variáveis ambientais e climáticas dos locais onde as espécies já foram encontradas, esses modelos permitem, por exemplo, identificar novas áreas com condições similares às habitadas hoje pelas espécies. Assim, é possível a área de ocupação potencial de uma espécie orientar coletas ou mesmo sua reintrodução consciente no ambiente. Como exemplo, ele citou o caso da árvore casca-d’anta (Drimys brasiliensis), que recentemente foi encontrada em uma região do sudeste de Goiás, como apontado por modelos desenvolvidos por Meireles durante seu doutorado, sob orientação de George Shepherd, na Unicamp.

Segundo Meireles, esses modelos são importantes para estimar o ganho ou redução na área de ocorrência de uma espécie e como elas podem responder às alterações climáticas. Também auxiliam na identificação de áreas climaticamente favoráveis ao estabelecimento de novas populações no futuro, permitindo ajudar na concepção de estratégias de preservação da flora e da fauna.

O ciclo de conferências organizado em 2014 pelo Programa de Pesquisas em Caracterização, Conservação, Restauração e Uso Sustentável da Biodiversidade do Estado de São Paulo tem como foco os serviços ecossistêmicos. O último encontro da série tem como tema “Biodiversidade e ciclagem de nutrientes” e deve ser realizado no dia 25 de junho.