Animais e plantas podem se adaptar a mudanças ambientais graduais por meio da evolução.

Tendemos a pensar nisso como um processo lento e contínuo, no qual o mundo muda, as populações mudam com ele e a vida encontra um caminho.

Um novo estudo complica consideravelmente esse cenário. Mesmo quando a mudança ambiental é lenta e constante, existe um ponto de inflexão a partir do qual a adaptação falha – e quando esse ponto é atingido, ele se rompe rapidamente.

O estudo foi liderado por Jitka Polechová, biomatemática da Universidade de Viena.

A equipe combinou análises matemáticas com simulações computacionais para examinar como as populações respondem às mudanças ambientais ao longo do espaço e do tempo.

Os pesquisadores desenvolveram uma estrutura que produz previsões específicas e testáveis ​​sobre quando a capacidade adaptativa falha.

A lacuna entre ecologia e evolução

A maior parte do trabalho teórico sobre como as espécies lidam com as mudanças climáticas tem mantido a ecologia e a evolução em compartimentos separados.

A ecologia lida com os números populacionais – quantos indivíduos existem, como eles se movem, como as populações crescem ou diminuem.

A evolução estuda a mudança genética – como a seleção natural molda quais características sobrevivem e se disseminam.

No mundo real, essas duas coisas estão constantemente se influenciando mutuamente. Tratá-las de forma independente, na verdade, significa perder algo importante.

Quando Polechová as reuniu em uma única estrutura, surgiu um panorama que nenhuma das disciplinas teria produzido isoladamente.

Fatores essenciais para a adaptação das espécies

O estudo identifica três fatores que, em conjunto, determinam em grande parte se uma população consegue acompanhar as mudanças ambientais ou se entra em colapso.

Primeiro, a rapidez com que as condições estão mudando. Segundo, quanta variação ambiental existe em toda a área de distribuição da espécie (a diferença entre os melhores e os piores locais do seu território).

O terceiro fator, a deriva genética, é o mais fácil de subestimar. A deriva genética é a recombinação aleatória de variantes genéticas que ocorre em qualquer população, mas é mais relevante em populações pequenas.

Em uma população grande, as flutuações aleatórias nas taxas de reprodução dos indivíduos tendem a se compensar.

Em uma população pequena, variantes úteis podem simplesmente desaparecer, não porque não fossem úteis, mas porque os indivíduos que as carregavam não se reproduziram naquela estação, ou morreram antes de poderem fazê-lo.

É uma evolução por sorteio, e não por mérito, e torna-se mais poderosa à medida que as populações diminuem.

Um ciclo vicioso

É aqui que o ciclo de retroalimentação começa. À medida que o ambiente muda, o conjunto de ferramentas genéticas de uma população torna-se menos adequado ao seu entorno. As populações locais diminuem conforme as condições pioram.

Populações menores são mais vulneráveis ​​à deriva genética, que corrói a variação genética da qual a adaptação depende.

Com menos variação disponível, a adaptação torna-se mais lenta, a população diminui ainda mais e a deriva genética se intensifica. Por fim, esse processo se repetirá indefinidamente até que, em algum momento, o sistema entre em colapso.

O colapso, quando ocorre, tende a ser abrupto. As populações recuam drasticamente das bordas de sua área de distribuição ou se fragmentam repentinamente por todo o seu território.

Assim, mudanças ambientais graduais e colapso populacional repentino não são opostos. Podem ser a mesma história, apenas em capítulos diferentes.

Por que populações conectadas se saem melhor

Um dos conceitos mais úteis na prática, apresentado no estudo, é o que Polechová chama de tamanho da vizinhança – o número de indivíduos em uma área local que efetivamente se reproduzem entre si. Descobriu-se que essa é uma variável crucial.

Quando as populações estão isoladas, a deriva genética ocorre praticamente sem controle. Variantes úteis se perdem antes que a seleção natural possa disseminá-las.

Mas quando as populações estão conectadas – quando os indivíduos se deslocam entre áreas e levam consigo a variação genética – esse fluxo atua como um amortecedor. Ele repõe a diversidade, contraria a deriva genética local e mantém a adaptação viável por mais tempo.

A implicação para a conservação é direta. Habitats fragmentados, populações isoladas, barreiras físicas entre áreas de terra adequadas – tudo isso interrompe a troca genética que mantém as populações resilientes.

Restaurar a conectividade não se trata apenas de prevenir a endogamia. Trata-se de manter as populações acima do limiar em que sua capacidade de adaptação permanece intacta.

Previsão do colapso repentino de espécies

O estudo oferece algo genuinamente útil além de sua contribuição teórica: limiares específicos e quantitativos que podem, em princípio, orientar decisões reais de conservação.

Os pesquisadores podem fazer previsões sobre onde e quando o ponto de inflexão provavelmente ocorrerá – e o que poderá adiá-lo.

Tendemos a presumir que mudanças graduais dão às espécies tempo para se adaptarem, que a pressão ambiental lenta e constante é menos perigosa do que choques repentinos. Este estudo sugere que essa suposição pode estar perigosamente errada.

Uma espécie pode estar perdendo lentamente sua capacidade de adaptação durante anos, parecendo, vista de fora, estar se saindo bem, até que cruza um limite e entra em colapso de uma forma que parece repentina e surpreendente, mas que, em retrospectiva, já vinha se desenhando há muito tempo.

Essa discrepância entre a aparência das coisas e o que realmente acontece por baixo dos panos pode ser um dos problemas mais importantes que a biologia da conservação precisa enfrentar neste momento.

Traduzido de Earth.com.