Conservação das Espécies

Na  Ecologia, preocupamo-nos com a análise das interações das espécies entre si e destas com o meio. Para realizar essa análise, no entanto, é fundamental conhecer alguns conceitos básicos. Entre esses conceitos, destacam-se as noções de população e comunidade.

Uma população pode ser definida como um grupo de organismos pertencentes à mesma espécie e que vivem em uma mesma área geográfica. Complementando esse conceito, podemos dizer que esses organismos possuem maior chance de se reproduzirem entre si do que com outros grupos de indivíduos de outra região.

O tamanho de uma população é limitado pelo meio em que ela vive, uma vez que o aumento exagerado, por exemplo, pode causar desequilíbrios ecológicos e afetar também os indivíduos com os quais essa população interage. Podemos concluir, portanto, que existe um tamanho ideal para cada população que se mantém mais ou menos constante ao longo do tempo.

Ao estudar uma população, os ecólogos preocupam-se em analisar todos os fatores que influenciam esse grupo de organismos, como o número de nascimentos e mortes. Além disso, é fundamental analisar os movimentos migratórios, a quantidade de alimento disponível, o número de predadores, entre outras variantes que afetam diretamente o tamanho de uma população.

Como exemplo de população, podemos citar grupos de elefantes na savana africana ou ainda os grupos de borboletas-monarcas no Canadá (veja imagem acima).

Uma comunidade, por sua vez, é formada por todos os organismos que vivem em uma área, em um determinado período de tempo, ou seja, todas as populações viventes de uma região. Alguns autores definem ainda a comunidade como a parte viva de um ecossistema.

Ao analisar as características de uma comunidade, é possível observar como as populações interagem e conhecer os processos ecológicos existentes nesse grupo de organismos. Além disso, é possível entender como as espécies agrupam-se e como o meio ambiente tem efeito sobre esses agrupamentos.

Como exemplo de comunidade, podemos citar os organismos que vivem no fundo dos ambientes aquáticos (comunidade bentônica), tais como crustáceos, poliquetas, equinodermos e algumas espécies de moluscos. Outro exemplo de comunidade é o conjunto de plantas de uma área de floresta ou ainda os animais existentes em uma área de Mata Atlântica.

Dentro das comunidades biológicas, certas espécies podem ser importantes para determinar a persistência de muitas outras espécies na comunidade.

Essas espécies-chave afetam a organização da comunidade em um grau mais elevado do que se poderia prever, baseado apenas na quantidade de indivíduos ou sua biomassa.

Proteger as espécies-chave é uma prioridade para os esforços de conservação, pois, caso se perca uma espécie-chave na área de conservação, muitas outras espécies poderão também ser perdidas. Os predadores de topo de cadeia estão entre as espécies-chave mais óbvias, pois eles são importantes para controlar as populações de herbívoros.

Mesmo a eliminação de um pequeno número de predadores, embora constituindo uma minúscula porção da biomassa da comunidade, pode potencialmente resultar em mudanças climáticas na vegetação e em grande perda da diversidade biológica. Por exemplo, o peixe-boi da Amazônia alimenta-se de grandes quantidades de plantas aquáticas. A redução de peixes-boi na Amazônia causa um crescimento exagerado de biomassa e queda da fertilização da água (estrume do peixe-boi), reduzindo-se as populações de peixes.

Em síntese, a eliminação de uma espécie-chave pode causar uma série de extinções caracterizada por extinção em cascata, o que resulta em uma degradação do ecossistema e em uma diversidade biológica menor em todos os níveis tróficos.

Diferentes formas de conceituar o termo população podem ser encontradas nos livros didáticos. Essa variação, em geral, depende da área de formação de cada autor. Assim, podemos conceituar populações como: indivíduos de uma mesma espécie ou aquela que está sob investigação. As fronteiras de uma população podem ser: naturais, em função dos limites geográficos de um habitat, ou definida arbitrariamente pelo pesquisador.

Cain, Bowman e Hacker (2011) descrevem que o consumo individual de energia, recursos e alimentos produzidos nos níveis trópicos mais altos deve ser reduzido. A Terra não poderia sustentar a depleção de recursos de energia que resultaria, se todos consumissem nos níveis agora exibidos pelos cidadãos, em afluentes dos países desenvolvidos. A eficiência pode ser aumentada e o consumo de supérfluos reduzido sem impactar o conforto ou o prazer da vida.

Cada espécime humano pode reduzir seu impacto comendo mais baixo na cadeia alimentar, reduzindo o consumo de carne, por exemplo, investindo em tecnologias eficientes em energia e recursos e vivendo mais próximo do equilíbrio com o mundo físico, por exemplo, baixando o termostato no inverno e subindo no verão.

Embora seja inevitável que a maior parte do mundo passe à esfera da gestão humana, os ecossistemas deveriam ser mantidos tão próximos quanto possível de seus estados naturais, para manter os processos ecossistêmicos naturais intactos. Como regra geral, quanto menos alteramos a natureza, mais fácil será sustentar o ambiente em uma condição saudável.

Por exemplo, muitas áreas cobertas por florestas tropicais são inadequadas para pastagem e agricultura, porque essas atividades prejudicam a regeneração natural dos nutrientes e fazem com que os solos deteriorem. Essas áreas devem ser deixadas como reservas florestais ou áreas de recreação, ou como lugares para exploração sustentável dos produtos da floresta.

Os desertos podem ser irrigados e eles frequentemente se tornam tremendamente produtivos para certos tipos de agricultura. Mas os custos para manter tais sistemas manejáveis podem se tornar extremamente altos, conforme o solo acumula sais da água da irrigação e os aquíferos tornam-se deplecionados. Viver com a natureza é sempre preferível e mais fácil do que ser contrário.

Uma população é um grupo de indivíduos da mesma espécie que vivem em uma área particular e que interagem uns com os outros. Em uma população de lagartos que vivem e deslocam-se dentro de uma pequena ilha, podemos mostrar a abundância populacional em termos de tamanho populacional, o número de indivíduos da população ou de densidade populacional, ou seja, o número de indivíduos por unidade de área. Por exemplo, se existissem 2.500 lagartos em uma ilha de 20 hectares, o tamanho populacional seria 2.500 lagartos e a densidade populacional seria de 125 lagartos por hectare (CAIN; BOWMAN; HACKER, 2011).

Em alguns casos, a área total ocupada por uma espécie não é conhecida, por exemplo, quando pouco se sabe sobre quão longe um organismo de reprodução sexuada ou seus gametas, no caso, o pólen de uma planta, podem chegar. É difícil estimar a área em que indivíduos se acasalam frequentemente, representando assim uma única população. Para espécies assexuadas, problemas semelhantes são encontrados quando tentamos estimar a área em que interações ocorrem, exceto pelo endocruzamento. Quando a área ocupada pela população não é totalmente conhecida, ecólogos e pesquisadores utilizam a melhor informação disponível sobre a biologia da espécie para delimitar uma área na qual o tamanho e a densidade da população podem ser estimados.

O número de indivíduos de uma população muda com o tempo, isso é verdade se as abundâncias forem medidas em escala espacial pequena, como o número de plantas encontradas em uma área restrita ao longo de um rio, ou numa escala muito maior, como o número de bacalhaus encontrados no norte do oceano Atlântico. Em qualquer momento, abundâncias populacionais também diferem de um lugar para o outro. Algumas populações diferem pouco em abundância no tempo e no espaço, outras mudam consideravelmente.

Como regra geral, um plano de conservação de uma espécie ameaçada requer que o maior número possível de indivíduos seja preservado em um habitat protegido.

Em um trabalho pioneiro, Shafer (1981) apud Rodrigues (2001) definiu o número de indivíduos necessários para assegurar a sobrevivência de uma espécie como sendo sua população viável mínima (PVM):

uma população viável mínima para qualquer espécie em um determinado habitat é a menor população isolada que tenha 99% de chances de continuar existindo por 1.000 anos, a despeito dos efeitos previsíveis de estocasticidade genética, ambiental e demográfica, e de catástrofes naturais.

Ou seja, uma PVM é a menor população que tenha uma grande chance de sobrevivência no futuro. O ponto-chave dessa teoria é que ela permite uma estimativa para se quantificar os indivíduos necessários para que uma espécie seja preservada.

Para se ter um número preciso de PVM de uma determinada espécie, é necessário um estudo demográfico detalhado da população e uma análise ambiental da área. Isso pode custar muito e exigir meses ou até anos de pesquisa. Alguns biólogos têm sugerido de 500 a 1.000 indivíduos para vertebrados como um número a ser protegido, de modo geral. Essa quantia parece ser a adequada para que se consiga preservar uma variabilidade genética.

Ao garantir esse número, é possível, então, que um mínimo de indivíduos sobreviva em anos catastróficos, ou outras adversidades sazonais, e sua população retorne a níveis mais garantidos para determinada espécie, ou seu número original.

Para espécies com tamanhos populacionais extremamente variáveis, tais como certos invertebrados e plantas anuais, tem-se sugerido a proteção de uma população de cerca de 10.000 indivíduos, como estratégia eficaz. Como a exigência de cada espécie varia conforme o ambiente, são necessários estudos eficazes que demandam tempo e recursos para se determinar números mais próximos da realidade possível, quando se estiver planejando a criação de uma Unidade de conservação. Em função de uma espécie-chave, novamente salientamos a inter-relação de tudo quando tratamos de populações.

A espécie é uma unidade biológica natural unida por um pool gênico comum. A evolução envolve mudanças nas frequências gênicas que resultam de: pressão seletiva do ambiente e de espécies interativas; mutações recorrentes; deriva gênica (mudanças estocásticas ou “casuais” na estrutura gênica).

Devido ao acaso, toda população experimenta variações nos nascimentos e nas mortes durante qualquer intervalo de tempo específico, isso causa variação no tamanho da população.

Como descreve Rikclefs (2004), a magnitude dessa variação ocorre inversamente com o número de indivíduos na população. Populações muito pequenas como, por exemplo, as populações isoladas em fragmentos restritos de habitat, podem se extinguir apenas devido ao acaso se passarem por uma série de anos muito ruins.

Esse fenômeno é denominado de extinção estocástica e, embora seja relativamente improvável, exceto para as pequenas populações, sua probabilidade aumenta com a fragmentação de habitats. É, em particular, uma ameaça para as espécies como os grandes predadores, que normalmente têm densidades populacionais baixas.

Um tamanho pequeno de população pode aumentar ainda mais a probabilidade de extinção pela redução da variação genética na população. Cain, Bowman e Hacker (2011) descrevem que uma pequena população contém uma proporção menor da reserva genética da espécie do que uma população maior. Além disso, o endocruzamento, acasalamento entre parentes próximos, tende a reduzir a variação genética.

Se uma população passa por um gargalo populacional e perde a variação genética, ela pode não ter mais a capacidade de responder às mudanças rápidas no ambiente. Por exemplo, o lagarto-de-colar, que vive em pequenas populações, geralmente de 20 a 50 indivíduos, é habitante dos desertos quentes. As pesquisas genéticas mostram que esses lagartos são geneticamente uniformes dentro das populações, mas diferem entre populações. Isso é exatamente o padrão esperado de perda de variação e de diversidade genética em pequenas populações.

É difícil generalizar sobre problemas que resultam de gargalos populacionais, porque há vários casos de espécies que foram reduzidas até quase a extinção e perderam muito de sua variabilidade genética, mas que se recuperaram com crescimentos espetaculares quando protegidas, por exemplo, o elefante-marinho.

As pequenas populações podem encontrar problemas relacionados com a deriva genética e com o endocruzamento. Deriva genética é o processo pelo qual eventos ao acaso influenciam quais alelos (material genético) são passados para a próxima geração. A deriva genética pode ocorrer de muitos modos, incluindo eventos ao acaso associados à reprodução ou morte de indivíduos. A deriva genética tem pouco efeito em grandes populações, mas, em pequenas, pode causar perdas de variação genética ao longo do tempo, por exemplo, depois de gerações, aproximadamente 40% da variação genética original é perdida em uma população de 10 indivíduos, enquanto 95% são perdidos em uma população de 2 indivíduos.

Em uma pequena população, eventos ao acaso podem estar relacionados com a sobrevivência e reprodução de indivíduos, ou seja, a estocasticidade demográfica, mudanças irregulares ou imprevisíveis no ambiente, e podem mostrar resultados diferentes daqueles que as médias nos levam a esperar. Considere uma população com dez indivíduos, para os quais os dados anteriores previam a taxa de 70% de um ano para o outro. Muitos eventos ao acaso podem causar uma drástica mudança na porcentagem de indivíduos para mais ou para menos do que o previsto. Por exemplo, se uma tempestade ocorrer e matar seis membros de uma população, a taxa de sobrevivência observada, 40%, será consideravelmente menor do que o esperado. Ao afetar assim as taxas de sobrevivência e reprodução, a estocasticidade demográfica pode levar pequenas populações a flutuar ao longo do tempo (CAIN; BOWMAN; HACKER, 2011).

A estocasticidade demográfica é um dos vários fatores que podem levar a pequenas populações apresentarem os efeitos Allee. Os efeitos Allee ocorrem quando a taxa de crescimento populacional decai, talvez porque os indivíduos encontrem dificuldade de encontrar parceiros.

Os efeitos Allee (à medida que o número de indivíduos de uma população aumenta, ou à medida que a densidade populacional aumenta, a sobrevivência e a produção também crescem) podem ser desastrosos para a população, se a estocasticidade demográfica ou qualquer outro fator diminuir o tamanho populacional, os efeitos Allee podem diminuir a taxa de crescimento populacional, levando a uma diminuição ainda maior ao ponto de extinguir a espécie.

Mudanças ambientais podem ameaçar as pequenas populações pelo fato de mudarem a cada ano. Tal variação pode afetar as taxas de nascimento e de óbito, o que gera oscilações no tamanho da população. Muitas espécies enfrentam riscos estocásticos do ambiente, por exemplo, dados de censo de fêmeas de urso-cinzento (Ursos arctos horribilis) no parque nacional de Yellowstone mostraram que a taxa média de crescimento populacional foi de 0,2%, mas que variava a cada ano.

Apesar do fato de que a população tende a crescer em tamanho, os pesquisadores usando um modelo matemático verificaram que a variação aleatória nas condições ambientais poderia levar a população de ursos cinzentos de Yellowstone a sérios riscos de extinção, especialmente se o tamanho populacional decaísse a 30 ou 40 fêmeas das 99 existentes em 1977 (CAIN; BOWMAN; HACKER, 2011).

Eventos estocásticos ambientais e demográficos diferem em um aspecto fundamental. A estocasticidade ambiental refere-se às mudanças na média das taxas de nascimento e mortalidade de uma população que ocorrem a cada ano devido a mudanças aleatórias do ambiente, assim como existem os bons anos, há os anos que são ruins.

Na estocasticidade demográfica, as taxas de nascimento e mortalidade podem manter-se constantes ao passar de anos, mas as expectativas de vida dos indivíduos mudam devido à natureza aleatória que envolve o fato de cada indivíduo poder se reproduzir para sobreviver.

Os seres vivos podem ser encontrados em lugares extraordinários. Aves como corvos, grandes abutres europeus e galhas alpinas voam sobre os cumes mais altos do Himalaia, 8.000m acima do mar. Peixes podem ser encontrados a mais de 8.000m abaixo da superfície do oceano. Entretanto, a maioria dos seres vivos ocorre em uma gama de habitats que cobrem uma estreita camada superficial da Terra, desde as copas das árvores até a camada superficial do solo nos ambientes terrestres, incluindo a faixa até 200 metros de profundidade nos oceanos.

De acordo com Cain, Bowman e Hacker (2011), a biosfera, zona da vida sobre a Terra, está inserida na litosfera, a crosta superficial da Terra e a parte superior do manto que inclui as placas tectônicas, e a troposfera, a camada mais baixa da atmosfera. Os biomas são grandes comunidades biológicas modeladas pelo ambiente físico onde se encontram.

Particularmente, eles refletem a variação climática local e são classificados pelas formas mais comuns de organismos, geralmente plantas distribuídas ao longo de extensas áreas geográficas. A determinação do bioma não incorpora similaridades taxonômicas entre os organismos, em vez disso, baseia-se em similaridades nas respostas morfológicas dos organismos ao ambiente físico.

Como discorre Cain, Bowman e Hacker (2011), os biomas ocorrem como assembleias biológicas semelhantes em continentes distantes, indicando respostas similares às forças climáticas. Os biomas proporcionam uma introdução útil à diversidade da vida sobre a Terra.

Os biomas também proporcionam uma unidade conveniente para pesquisadores envolvidos com modelagem simularem os efeitos da mudança climática sobre as comunidades biológicas, bem como os efeitos da biota sobre o sistema climático. Os biomas terrestres são classificados pela forma de crescimento das plantas mais abundantes, tais como as árvores, arbustos ou gramíneas. Além disso, características das folhas podem ser usadas, como a deciduidade, queda sazonal das folhas, espessura e suculência, desenvolvimento de tecidos suculentos para armazenamento de água.

Mas por que se usam as plantas em vez de animais para classificar os biomas terrestres?

As formas de crescimento das plantas são bons indicadores do ambiente físico, refletindo as zonas climáticas, bem como as taxas de distúrbios. Além disso, as plantas são imóveis, a fim de ocupar com êxito um local por um longo período, as plantas devem ser capazes de enfrentar os seus extremos ambientais bem como suas pressões biológicas, como competição por água, nutrientes e luz. Portanto, são excelentes integradores de seus ambientes físicos e biológicos.

Os animais são componentes menos visíveis na maioria das grandes paisagens e sua modalidade lhes permite evitar a exposição a condições ambientais adversas.

Micro-organismos como bactérias, fungos, archaea, entre outros, são componentes importantes dos biomas e sua composição de espécies reflete as condições físicas de maneira similar às plantas, mas seu tamanho minúsculo e a rápida variação temporal e espacial em sua composição os tornam impróprios para a classificação dos biomas.

Desde a sua emergência dos oceanos, cerca de 500 milhões de anos atrás, as plantas têm tomado uma multiplicidade de diferentes formas em resposta às pressões de seleção ao ambiente terrestre, conforme demonstra a figura 17 (CAIN; BOWMAN; HACKER, 2011). Essas pressões incluem acidez, temperaturas elevadas e abaixo de zero, radiação solar, pastejo por animais terrestres e aglomeração por vizinhos. Ter folhas decíduas, por exemplo, é uma solução para exposições sazonais a temperatura abaixo do ponto de congelamento ou longos períodos de seca.

As árvores e os arbustos investem energia em tecidos lenhosos, a fim de aumentar sua altura e capacidade de capturar luz solar e proteger seus tecidos do dano pelo vento ou grandes quantidades de neve. As gramíneas, diferentes da maioria das outras plantas, podem crescer a partir das bases de suas folhas e manter suas gemas germinativas e reprodutivas abaixo da superfície do solo, o que facilita a tolerância ao pastejo, fogo, temperaturas extremas e solos secos. Formas de crescimento vegetais semelhantes aparecem em zonas climáticas similares em diferentes continentes, mesmo que as plantas possam não ser geneticamente relacionadas.

A evolução de formas de crescimento similares entre as espécies de parentesco distante em resposta às pressões similares é chamada de convergência. Odum e Barret (2008) descrevem que as zonas climáticas da Terra são uma consequência dos padrões de circulação atmosférica e oceânica resultantes do aquecimento diferencial da superfície da Terra pelo sol. Essas zonas climáticas são as principais causas determinantes da distribuição dos biomas terrestres.

Dentro dos princípios da ecologia está a conservação da biodiversidade, sendo a biologia da conservação um estudo integrativo de contribuição. Essa área de estudo engloba a manutenção, a perda e a restauração da biodiversidade. A biodiversidade é necessária para a população humana devido à dependência dos recursos disponíveis no ecossistema. Para auxiliar esse relevante estudo, a genética é uma ferramenta essencial para entender e manejar a diversidade. A análise de variância populacional utiliza modelos demográficos para avaliar os riscos de extinção de determinadas espécies e as ações propostas para o manejo. Os biomas terrestres são classificados pela forma de crescimento das plantas mais abundantes, tais como as árvores, arbustos ou gramíneas, porém zonas climáticas são as principais causas determinantes da distribuição dos biomas terrestres.