As bactérias do solo devem ser capazes de se adaptar a condições ambientais variáveis. - Mas um novo estudo realizado por pesquisadores da LMU indica que a adaptação rápida pode ser contraproducente, enquanto o ajuste atrasado facilita a coexistência de espécies diferentes.

Um único grama de solo pode conter até 10, 000 espécies diferentes de bactérias. Como um grau tão extraordinário de biodiversidade pode ser mantido dentro de populações que consistem em espécies com níveis amplamente variados de aptidão é uma questão central em ecologia. Quando as misturas de bactérias do solo são cultivadas em condições definidas no laboratório, a cepa ou espécie com a maior taxa de crescimento acabará por dominar a população e todas as outras morrerão. O físico da LMU, Professor Erwin Frey, e sua colega, Dra. Marianne Bauer, perguntaram agora por que isso não ocorre em condições naturais no solo. Os resultados de seu estudo, que aparece no jornal Cartas de revisão física , mostram que a adaptação tardia às mudanças nos parâmetros ecológicos pode levar à coexistência estável de diversas espécies.

O solo é um habitat extremamente complexo, não apenas biologicamente, mas também do ponto de vista estrutural - é caracterizado por sistemas labirínticos de poros interconectados. Dependendo do seu conteúdo de água, essa rede de poros permite que os nutrientes sejam distribuídos e as bactérias entrem em contato com as populações vizinhas. “Estávamos interessados ​​em saber se a variabilidade espacial característica deste habitat tem um impacto na estabilidade das populações bacterianas, "diz Marianne Bauer. Para encontrar a resposta, Bauer e Frey consideraram um sistema simples composto por duas espécies móveis que diferem em certas características, e usaram simulações matemáticas para modelar mudanças na composição da população em resposta às flutuações na composição do ambiente. Em seu modelo, uma das espécies sintetiza e secreta continuamente uma substância promotora de crescimento difusível, que tem um efeito benéfico em toda a população. Contudo, porque a biogênese do composto acarreta um custo de energia, a taxa de crescimento das células produtoras é menor do que a das outras espécies. Em condições de laboratório, tal combinação de características faria com que as espécies de crescimento lento fossem derrotadas e levadas à extinção.

Contudo, o modelo incorpora uma outra característica:os autores presumem que os membros de ambas as espécies são incapazes de responder rapidamente a flutuações repentinas nas condições ambientais. Assim, eles continuam a crescer na mesma taxa de antes por algum tempo depois de entrar em uma zona na qual o valor do pH ou o suprimento de nutrientes difere daquele que prevalecia em seu nicho anterior. Simulações baseadas neste modelo indicam que o atraso na adaptação a novas condições tem um efeito positivo na população como um todo, e de fato permite a coexistência de longo prazo das duas espécies. Como as taxas de crescimento de ambas as espécies dependem da disponibilidade do fator de crescimento, uma subpopulação local que contém muitas das células produtoras de crescimento lento crescerá a uma taxa mais rápida do que aquela em que há muito menos produtores - e níveis correspondentemente mais baixos do fator de crescimento. "E porque os poros do sistema de solo permitem a troca entre as populações, membros de espécies com taxas de crescimento muito diferentes podem ocorrer juntos dentro do mesmo poro, que permite que ambos sobrevivam indefinidamente, "Bauer explica." Isso funciona para um amplo espectro de sistemas de poros e para diferenças surpreendentemente grandes nas taxas de crescimento entre as duas espécies. "

De acordo com os autores, o fato de que a coexistência estável das duas espécies é possível em uma ampla gama de espaços de parâmetros sugere que o ajuste tardio às mudanças nas condições de vida desempenha um papel significativo na manutenção da biodiversidade. "Isso implica que experimentos que levam em conta a estrutura espacial de nichos ecológicos oferecem uma abordagem promissora para a exploração da biodiversidade em sistemas realistas, "diz Frey.