Os recifes tropicais são ecossistemas vulneráveis, sensível a uma variedade de condições e distúrbios ambientais, que podem mudar sua composição de vibrantes recifes de coral a vastos campos de algas marinhas ou escombros estéreis.

Agora, pesquisadores da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara estabeleceram que essas comunidades distintas podem persistir nas mesmas condições. As evidências, que aparecem no Proceedings of the National Academy of Sciences , pode ter amplas implicações para a ecologia e conservação em todo o mundo.

Macroalgas, comumente chamadas de algas marinhas, tende a superar a competição de corais em recifes, a menos que seja controlado por herbívoros. Como resultado, a quantidade de herbivoria em um recife é um fator importante para determinar se o local será um recife de coral ou um campo de algas marinhas.

"Recifes em muitas partes do mundo mudaram de corais para algas marinhas, e a questão é o que mantém o recife dominado por algas em vez de retornar ao coral, "disse a professora Sally Holbrook do Marine Science Institute (MSI) da UC Santa Barbara, um dos co-autores do artigo.

Uma possibilidade é que o ambiente mudou de uma forma que favoreça as algas, e assim, mesmo que as algas marinhas desapareçam, as novas condições não seriam mais adequadas aos corais. Mas os pesquisadores queriam determinar se poderia haver outra explicação, um com implicações muito diferentes para o gerenciamento de recifes de coral. Eles exploraram se uma comunidade robusta de corais e uma comunidade robusta de algas marinhas poderiam ocorrer e persistir nas mesmas condições ambientais - ou seja, a quantidade de herbivoria no recife.

Em experimentos no local de Pesquisa Ecológica de Longo Prazo do Recife de Coral de Moorea, financiado pela National Science Foundation, em Moorea, Polinésia Francesa, o grupo primeiro investigou se havia um nível de herbivoria em que tanto o coral quanto as algas poderiam persistir no recife, chamada de região biestável. E se fosse esse o caso, eles queriam determinar onde esta janela estava em comparação com as condições atuais no recife.

Os pesquisadores reduziram a atividade dos herbívoros para níveis diferentes, prendendo certas áreas do recife para que os peixes não pudessem entrar para mordiscar as algas. Eles montaram gaiolas do tamanho de uma torradeira, em grupos, em áreas que inicialmente tinham ou não tinham algas. Cada grupo tinha gaiolas com uma variedade de tamanhos de orifícios que criavam um gradiente de locais dificilmente acessíveis a quaisquer herbívoros, para aqueles que acomodavam todos, exceto os maiores comedores de algas.

Esta configuração permitiu à equipe de pesquisa determinar quais níveis de herbivoria impediram que as algas marinhas se instalassem, bem como quais níveis eram necessários para remover as algas marinhas existentes. Eles descobriram que a virada não ocorreu nas mesmas condições, nos dois sentidos.

"Descobrimos que é preciso muito mais herbivoria para remover as algas do que para evitá-la, "disse o autor principal Russ Schmitt, também com MSI, e um professor do Departamento de Ecologia, Evolução e Biologia Marinha. "Isso significa que há uma quantidade de herbivoria onde o habitat pode persistir como um recife de coral ou como um recife dominado por algas, dependendo se a comunidade começou como coral ou alga marinha. Nada mais tem que ser diferente."

Como o experimento durou vários anos, a equipe conseguiu demonstrar que seus resultados se mantiveram em várias gerações de algas marinhas. "Esta é a primeira vez que um experimento de campo mostra que é possível para dois, comunidades persistentes que existem sob as mesmas condições em um recife de coral, "disse Schmitt.

E os resultados são mais do que acadêmicos. "Uma razão pela qual essa descoberta é importante é que ela sugere que um grande choque no recife pode transformá-lo de coral em alga marinha sem qualquer alteração na quantidade de herbivoria, "disse a co-autora Samantha Davis, o coordenador dos programas de iniciação científica do Centro de Parcerias de Ciência e Engenharia da universidade. "E uma vez invertido, o recife então permanecerá dominado por algas marinhas. "

Thomas Adam, cientista pesquisador da MSI, outro dos co-autores do jornal, concorda. "A inversão é difícil de reverter porque apenas uma perturbação muito grande pode fazer com que o recife volte ao coral, "ele disse." Nosso segundo experimento de campo testou essa ideia. "

A ideia é que se as condições estivessem nesta região biestável, então, após um pequeno choque, a comunidade deve retornar ao seu estado anterior. Um grande choque, por outro lado, mudaria o paradigma sob o qual o sistema operava, enviando-o para uma composição diferente, onde então permaneceria.

A equipe simulou um evento como um ciclone esfregando algas em pequenas manchas do recife da lagoa, uma seção que eles haviam determinado ficava nessa região de estabilidade sobreposta. E o recife se comportou exatamente como o modelo previu. As áreas intocadas permaneceram em seu estado inicial de algas, enquanto as áreas moderadamente perturbadas retornaram aos campos de algas e permaneceram assim por anos. Contudo, recifes sujeitos a uma perturbação mais drástica viraram para um estado livre de algas, o que permitiu que o coral se firmasse. Exceto pelas diferentes perturbações no início do experimento, as condições ambientais eram iguais em todos os locais.

Essa dinâmica apresenta dois desafios para a conservação. Primeiro, ele demonstra que restaurar um sistema alterado ao seu estado anterior - como reabilitar uma lagoa coberta de algas marinhas em um recife de coral próspero - é mais difícil do que simplesmente manter uma comunidade em sua condição inicial. Segundo, sugere que mesmo um ecossistema aparentemente saudável pode ser vulnerável a mudanças dramáticas em sua comunidade. Sem alterar as condições do recife, uma sacudida grande o suficiente para o sistema poderia mudar um ecossistema para outro estado, onde ficará preso.

Felizmente, a metodologia do estudo em si oferece uma ferramenta poderosa para determinar o quão vulnerável um ecossistema pode ser à mudança de um estado para outro, bem como para avaliar o quão difícil pode ser reverter tal mudança. "Os métodos que desenvolvemos fornecem um roteiro para avaliar onde um ecossistema se encontra em um gradiente ambiental - em nosso caso, diferentes níveis de herbivoria - em relação a um ponto de inflexão onde o ecossistema pode mudar de um estado persistente para outro, "disse o cientista do projeto MSI Andrew Brooks, também co-autor. Também permite que eles determinem se esse ponto de inflexão está em uma região de bi-estabilidade.

"Os recifes de coral estão desaparecendo, "disse Dan Thornhill, um diretor do programa de pesquisa ecológica de longo prazo da National Science Foundation. "Estamos vendo uma mudança global de vibrantes ecossistemas de recifes de coral para campos de algas marinhas. Mas esses cientistas mostram que, nas condições certas, os recifes podem se recuperar devido a perturbações. "