As florestas tropicais do mundo estão em "um estado crítico", no qual a extinção de espécies raras de árvores pode ser um ponto crítico, dizem cientistas que desenvolveram um método analítico para mapear sua biodiversidade.

“Estamos no meio de uma crise de extinção, "disse Jayanth R. Banavar, reitor e vice-presidente sênior da University of Oregon e, anteriormente, da University of Maryland em College Park. "Estamos perdendo espécies talvez mais rapidamente do que nunca. É a biodiversidade das espécies que mantém nosso planeta do jeito que está. Essas espécies evoluíram ao longo de muitos, muitos milênios. Uma espécie perdida se foi para sempre. "

Em um artigo publicado em 18 de outubro na revista Avanços da Ciência , Banavar, um físico, e co-autores de três outras universidades revelaram suas descobertas, que são baseados em uma estrutura matemática baseada em um modelo mecanicista de nascimento-morte-imigração de um ecossistema.

A distribuição da abundância de espécies estudada pelos cientistas, conhecido no mundo da matemática como binômios negativos, é uma generalização da série logarítmica proposta em 1943 por R.A. Fisher, da Universidade de Cambridge, para entender a abundância geral das espécies de mariposas britânicas com base nos números encontrados em uma pequena amostra.

Abordagens atualmente utilizadas, Banavar disse, têm limitações que geralmente produzem extrapolações imprecisas ao aumentar a escala de um determinado tamanho de amostra para a escala de toda a floresta.

Cerca de dois quintos das árvores do mundo estão em florestas tropicais ou subtropicais. No entanto, muito menos de 1 por cento das espécies de árvores são conhecidas. O novo método identifica tamanhos mínimos de amostragem necessários para projetar com precisão o número de árvores abundantes e raras nas regiões florestais. Espécies com poucas árvores estão em risco de extinção.

“Descobrimos que a floresta tropical do Panamá já tem monitoramento suficiente, enquanto outras florestas, como o da Amazônia, ainda requerem uma amostragem adicional extensa, "disse o co-autor do estudo Amos Maritan, da Universidade de Padova, na Itália.

Os pesquisadores sugerem que as numerosas espécies extremamente raras podem ser de vital importância para a manutenção da biodiversidade e da sobrevivência à medida que as florestas sofrem mudanças climáticas e atividades humanas em todo o mundo.

“Aumentar a biodiversidade não é apenas de extrema importância para a sobrevivência do nosso planeta, é também um problema matemático de grande interesse que já havia sido abordado por muitos ecologistas, "Banavar disse." Nós desenvolvemos um método que dá estimativas precisas do número de espécies e abundâncias presentes em todo o ecossistema. "

O novo método, ele disse, é baseado em informações de escala local e na teoria ecológica neutra de Stephen Hubbell, da Universidade da Califórnia, Los Angeles, e Smithsonian Tropical Research Institute no Panamá. Ele surgiu em um artigo da Nature de 2007 que analisou os comportamentos distintos dos recifes de coral e das florestas tropicais. Banavar e Maritan foram co-autores, junto com Igor Volkov da Universidade de Maryland em College Park, também co-autor da nova pesquisa.

Para a nova pesquisa, a metodologia foi posteriormente adaptada e testada em populações de espécies florestais em simulações de computador e em dados disponíveis de 15 diferentes florestas tropicais.

"Nossa abordagem mostra que, em uma escala global, relativamente poucas espécies respondem por mais de 50 por cento das árvores individuais, enquanto uma alta porcentagem de espécies tem menos de 1, 000 árvores, "Maritan disse." Em nossa interpretação, isso indica que os ecossistemas analisados ​​se comportam como se estivessem situados nas proximidades de um ponto crítico - um fenômeno bem estudado em transições de fase em sistemas físicos. Esses sistemas tendem a ser extremamente sensíveis a pequenas perturbações. "

O método tradicional começa com a hipótese de que uma distribuição de abundância de espécies é uma série de registros de Fisher, mas essa suposição distorce o número real de espécies em esforços de escala, Banavar disse.

Reduções dramáticas de estimativas para espécies de árvores "hiper-raras" usando a nova metodologia foram vistas em quatro das florestas incluídas no estudo:Caxiuna e Manaus, ambos na Amazônia, Nouabale na República do Congo, e Volcan Barva na Costa Rica.

"À medida que experimentamos mais e mais, tendemos a ver a mesma espécie de novo e de novo, assim, a forma da curva muda para onde não temos mais o maior número de espécies com um número muito pequeno de indivíduos, mas sim um número maior de espécies com números intermediários de indivíduos. Se você for para uma floresta de verdade, é isso que você vai encontrar. "

A nova abordagem, Banavar disse, permitiu que a equipe abordasse uma questão simples:quantas espécies de árvores são, na verdade, presente na Amazônia ou em outras florestas? E quantos deles são raros e estão em risco de extinção?

Pequenas flutuações, ele disse, poderia levar a mudanças generalizadas na diversidade e na saúde da floresta. Especies raras, ele disse, fornecer um reservatório para recuperação e resiliência da floresta.

“Este método nos permite entender o quão frágil é a biodiversidade e em quantas espécies devemos nos concentrar com os esforços de conservação, "Banavar disse." Como zeladores deste planeta, queremos nutrir as espécies que temos, e queremos preservar a vida para a próxima geração. "

O novo método, Maritan acrescentou, é simples e pode ser aplicado em outras áreas, como no entendimento da biodiversidade do microbioma.

"Apresentamos uma prova de que qualquer forma de distribuição de abundância de espécies, mesmo com picos estranhos, pode ser expresso exatamente como uma combinação linear desses binômios negativos. E o procedimento de aumento de escala pode ser derivado exatamente sob certas suposições simplificadoras, " ele disse.