Nova ferramenta mapeia papéis e riscos ocultos nos ecossistemas

Acha que sabe quais são as espécies mais vulneráveis num ecossistema? Um novo método analítico desenvolvido por físicos italianos do Centro de Ciências da Complexidade (CSH) sugere que há mais para descobrir. No seu estudo recente, descobriram que espécies como lagartos e coelhos nas zonas húmidas de ciprestes do sul da Flórida estão entre as espécies mais ameaçadas do seu ecossistema, apontando para vulnerabilidades que nem sempre são óbvias.

O estudo, publicado na revista Chaos, Solitons & Fractals, apresenta uma ferramenta inovadora para mapear e medir os papéis ecológicos e as vulnerabilidades das espécies. Em comparação com os modelos tradicionais, o seu desempenho é semelhante ou superior, especialmente na identificação das espécies em maior risco de extinção.

“Conseguimos reconstruir os papéis ecológicos inteiramente através de dados de rede, sem exigir qualquer conhecimento biológico da nossa parte”, observa o primeiro autor Emanuele Calò. “Este facto torna o método particularmente promissor para avaliações da biodiversidade em grande escala e para a gestão de ecossistemas, especialmente em regiões onde os conhecimentos ecológicos ou os estudos de campo detalhados são limitados”, acrescenta Calò, da Escola de Estudos Avançados do IMT de Lucca.

Enquanto estudante visitante no CSH, Calò desenvolveu o novo método com o investigador do CSH Vito D. P. Servedio e o bolseiro júnior do CSH Giordano De Marzo.

Uma abordagem baseada em dados

À medida que os ecossistemas mundiais enfrentam pressões crescentes das alterações climáticas, perda de habitat e sobre-exploração, os conservacionistas precisam urgentemente de melhores ferramentas para dar prioridade à proteção das espécies, salientam os investigadores. “A nossa abordagem baseada em dados fornece uma camada de informação valiosa, complementar e económica”.

Por exemplo, ao identificar as espécies-chave – aquelas cuja perda corre o risco de desencadear coextinções mais amplas – a nova abordagem pode permitir que os conservacionistas orientem os recursos limitados e as medidas de proteção para onde podem fazer a maior diferença.

Papel duplo: Predador e presa

“Com o nosso método, quisemos desvendar o duplo papel que cada espécie desempenha, tanto como predador como presa”, explica De Marzo, também investigador de pós-doutoramento na Universidade de Konstanz.

“As medidas existentes tendem a comprimir estas interações num único número, mas os ecossistemas são mais complexos do que isso. A nossa abordagem capta ambas as direções da teia alimentar, permitindo-nos compreender quais as espécies-chave e as mais vulneráveis”, acrescenta.

Utilizando dados do mundo real de seis ecossistemas, incluindo os ecossistemas de ciprestes da Baía da Florida e do deserto de Coachella, o seu método atribui a cada espécie duas pontuações: importância, que capta quantos outros dependem de uma espécie como fonte de alimento; e robustez, que reflete a probabilidade de uma espécie sobreviver com base na sua flexibilidade e sucesso na procura de alimento.

Fitoplâncton, lagartos, coelhos e crocodilos

Este mapeamento bidimensional revelou vulnerabilidades ocultas e espécies-chave com uma clareza notável. No exemplo da teia alimentar dos ciprestes da Baía da Florida, foram identificadas espécies de elevada importância, como o fitoplâncton, que muitas vezes desencadeiam co-extinções generalizadas se forem removidas, e espécies de elevada robustez, incluindo os jacarés, que tendem a sobreviver mais tempo ao colapso do ecossistema devido à diversidade das suas dietas e à baixa vulnerabilidade à predação.

Além disso, o novo quadro identifica espécies de baixa robustez, como os lagartos e os coelhos. Mesmo que sejam marginais na cadeia alimentar, estas espécies correm um risco significativo de extinção, o que aponta para vulnerabilidades ocultas frequentemente ignoradas no planeamento da conservação.

Interdisciplinaridade

“O que achámos particularmente surpreendente na nossa investigação foi a forma como os métodos de complexidade económica podem ser diretamente aplicados aos sistemas ecológicos. Quando se menciona a utilização de ferramentas económicas para estudar a ecologia, as pessoas muitas vezes levantam as sobrancelhas: parece que não têm nada a ver. Mas é precisamente isso que torna a ciência dos sistemas complexos tão poderosa”, afirma Servedio.

“Os quadros matemáticos que utilizamos para compreender como os países desenvolvem vantagens competitivas nas redes comerciais globais podem revelar como as espécies interagem e coexistem nos ecossistemas”, explica o investigador do CSH.

Isto demonstra que os sistemas complexos partilham frequentemente estes padrões estruturais subjacentes, quer se trate de economias ou de ecossistemas. Assim, embora o contexto seja diferente – no novo estudo, os investigadores estão a analisar espécies em vez de indústrias, habitats em vez de mercados -, a dinâmica fundamental da rede é notavelmente semelhante.

“Este tipo de transferência metodológica está a tornar-se cada vez mais importante no nosso domínio. Alguns dos nossos conhecimentos mais significativos resultam da utilização de ferramentas de disciplinas aparentemente não relacionadas e da descoberta destas ligações inesperadas”, conclui Servedio.