A biodiversidade explicada em 8 pontos

Carlos Carreno/Leila Valduga /kampee patisena
O que é biodiversidade em termos concretos? Qual é a dimensão da biodiversidade do mundo, e do Brasil? Como estimar o que ainda não conhecemos?

Apesar de ser um termo muito familiar, poucas pessoas têm uma noção clara do que seja biodiversidade. Muitas vezes, diz-se que é “a variedade total de vida na Terra”. Isso é correto, mas é um conceito bastante vago, que não ajuda a entender como podemos medir e lidar com a biodiversidade em situações reais. A maior dificuldade para apresentar um conceito para a biodiversidade é que ela tem muitos componentes e facetas que não cabem em uma definição simples, precisa e abrangente.

Neste artigo, exploramos alguns aspectos que ajudam a formar uma ideia concreta do que é biodiversidade. Devido às suas dimensões descomunais, nosso conhecimento é incompleto, especialmente em países como o Brasil. O desafio para os cientistas é desenvolver bons modelos e boas hipóteses, que possam ser aferidos com dados incompletos e que permitam formular políticas ambientais efetivas para a conservação e uso da biodiversidade. Nisso, cientistas brasileiros têm sido muito eficientes. Mesmo com conhecimento incompleto, compreendemos muito sobre a biodiversidade.

1. O que é biodiversidade?

Biodiversidade tem uma origem diferente de outros conceitos científicos. A partir de 1988, quando a expressão foi amplamente difundida, os cientistas, além de adotarem um termo científico para representar toda a diversidade da vida, já visavam a sua incorporação em políticas de conservação da natureza. Segundo a Convenção de Diversidade Biológica, redigida na conferência Rio-92 da ONU, “biodiversidade é a variabilidade de organismos vivos de todas as origens" (evolutivas). Ela abrange a diversidade genética dentro das espécies; a diversidade de espécies em uma localidade ou região; e a variedade de ecossistemas numa paisagem ou região1. Neste artigo, escolhemos enfocar apenas a diversidade de espécies, que é mais utilizada em estudos e em avaliações de biodiversidade. Apesar disso, tanto a diversidade genética como a diversidade de ecossistemas têm a mesma importância.

A maneira mais simples de medir a biodiversidade é pelo número de espécies que encontramos em uma dada região. Para que essa medida faça sentido, temos de saber:

- Que grupo de organismos estamos considerando — por exemplo, plantas com flor; aves; corais marinhos. Em alguns grupos, especialmente de micróbios, raramente é possível contar espécies (veja a pergunta 7).

- Qual é a região considerada: pode ser um ecossistema local (uma mata, um campo ou rio); uma divisão política (um município, estado ou país); uma região ecológica, como um bioma (como a Amazônia ou a Caatinga); ou uma região geográfica, como um continente ou oceano.

Além de contar a riqueza (o número) de espécies, outro dado importante é o número de indivíduos de cada espécie na região, distinguindo as espécies muito comuns daquelas que são raras, e que por isso podem estar ameaçadas de extinção. Porém, esse dado exige levantamentos no campo. Em países como o Brasil, para muitos grupos e regiões, podemos produzir somente uma lista de espécies (que pode ser feita em coleções ou em herbários de plantas). Também importa saber a extensão geográfica detalhada de cada espécie, outro dado que demanda muita informação e que, no Brasil, está disponível para uma pequena fração das espécies, até mesmo nos grupos mais bem conhecidos.

2. Qual é a diversidade de espécies no mundo?

Temos hoje uma boa aproximação do número de espécies de vários grupos de organismos: as plantas superiores (com sementes), os vertebrados e alguns grupos de invertebrados, como abelhas, borboletas e moluscos (caramujos, mexilhões e polvos). Nos demais grupos, o conhecimento é bastante incompleto (veja a pergunta 3).

Para os organismos multicelulares(excluindo os microorganismos), a maioria dos cientistas situa as espécies já descritas no mundo em aproximadamente 1,85 milhão2. O Catálogo da Vida (Catalogue of Life3) compilou até agora 1,83 milhão de espécies, mas seus organizadores estimam que quase 20% das espécies descritas ainda não foram incluídas. Se isso for correto, o total de espécies descritas pelos cientistas chegará a 2,2 milhões. Por outro lado, uma análise publicada em 20114 avalia que há muitos nomes múltiplos para a mesma espécie, o que reduziria o número descrito real (as espécies válidas) para 1,2 milhão.

Além das espécies já descritas, as espécies por descrever são estimadas em pelo menos 6,9 milhões. Dessa forma, a diversidade total de organismos multicelulares da Terra seguramente ultrapassa 9 milhões de espécies, mas pode ser muito maior, como veremos em seguida.

Se incluirmos bactérias e outros microrganismos, o total de espécies descritas não aumenta muito, passando 1,9 milhão (ou 1,3 milhão na reanálise de 2011). Por outro lado, o número de espécies por descrever é bem maior nos microrganismos. Com isso, o conjunto de todas as espécies na Terra deve ser maior que 11 milhões. Porém, essa estimativa é bem mais incerta (veja a sétima pergunta).

Número de espécies descritas no mundo, e número total estimado

Fontes: Espécies descritas válidas: Catalogue of Life3 e outras. Espécies estimadas totais: Chapman 20092, atualizado por outras fontes.

3. Como é possível estimar a biodiversidade ainda desconhecida?

Embora possa parecer um exercício de pura especulação, há várias maneiras consolidadas para estimar a dimensão da diversidade desconhecida. Duas das mais utilizadas são as seguintes: primeiro, pode-se analisar as taxas de descrição de novas espécies dentro de cada grupo4. Naqueles organismos em que essa taxa venha decrescendo (por exemplo, peixes) pode-se prever estatisticamente quando a taxa de descrição deve zerar. Isso indica o número esperado de espécies para o grupo. Segundo, pode-se usar como referência países cuja fauna e flora estão extensamente descritas (como a Grã-Bretanha e a Holanda). Com base nas proporções de cada grupo de organismo nesses países, extrapolamos (por regra de três) essas proporções para o mundo inteiro ou para outros países5. A maior incerteza se deve a grupos de pequenos animais, como ácaros ou vermes de solo e vespinhas parasitas. Alguns especialistas estimam que eles podem elevar a diversidade total mundial para mais de 30 milhões de espécies.

Devemos diferenciar duas condições muito distintas para as espécies desconhecidas. Nos grupos muito numerosos de organismos, como os mencionados acima, há milhões de indivíduos guardados em coleções, nas quais haverá centenas de milhares de espécies que não foram descritas. O processo de reconhecimento, descrição e publicação de novas espécies exige um trabalho minucioso e demorado, que se estende por coleções de diversos países. Considerando a dimensão da tarefa, há poucos cientistas especializados para realizar esse trabalho nos grupos mais diversificados. Pior ainda, há muitos grupos para os quais hoje não há nenhum especialista que possa identificar e descrever novas espécies.

O outro contingente desconhecido é o das espécies que nunca foram coletadas. Especialmente as espécies que só vivem em uma área restrita, ou em um habitat muito especial (por exemplo, sobre afloramentos calcários), estão sujeitas a desaparecer sem nunca terem sido conhecidas. Por exemplo, devido ao bioma Mata Atlântica ter perdido quase 90% de sua cobertura natural, calcula-se em dezenas as espécies de pequenos vertebrados, e em centenas ou milhares de espécies de invertebrados que terão sido extintas sem que fossem cientificamente reconhecidas, muito menos descritas.

4. O Brasil é o país com maior biodiversidade no mundo?

Sim, o Brasil se destaca entre todos os países pela sua biodiversidade6. Um índice comparativo entre países7, bem conhecido, é baseado em grandes grupos bem documentados (plantas, vertebrados terrestres e alguns invertebrados). Em cada grupo, considera-se o total de espécies conhecidas, junto com a proporção de espécies exclusivas do país (endêmicas). O Brasil lidera este ranqueamento dos países chamados de megadiversos, com 48 pontos, seguido pela Indonésia (40) e Colômbia (36).

O inventário oficial brasileiro de plantas vasculares (musgos, samambaias e plantas com sementes) é hoje de 37,7 mil espécies, ou 11% da flora mundial. Nenhum outro país se aproxima dessa diversidade de plantas. A Colômbia e o México detêm cerca de 7% da flora mundial cada um. O Brasil tem também o maior número de espécies de mamíferos (722, 11,3% do total mundial conhecido), aves (1.924, 17,2% do mundo) e peixes de água doce (3.467, 23,2% do mundo), entre outros grupos de organismos.

Outros países se destacam no número ou na proporção de espécies endêmicas. Por exemplo, para os répteis, a Austrália tem a maior diversidade total (1.153 espécies, 11% do mundo), das quais mais de 80% são endêmicas naquele país. Em Madagascar, 99% das 176 espécies de besouros cicindelídeos são endêmicas.

No mar, há maior dificuldade de delimitar politicamente os limites nacionais. Colômbia, México e países da América Central defrontam tanto o Oceano Atlântico como o Pacífico, e com isso têm potencialmente maior diversidade marinha que o Brasil.

O Brasil tem ainda hoje grandes extensões de biomas relativamente conservadas, e muitas dessas áreas nunca foram exploradas por cientistas. Por isso, podemos afirmar com segurança que a pesquisa futura só tenderá a destacar ainda mais o Brasil na biodiversidade do planeta.

5. A biodiversidade brasileira está concentrada na Amazônia?

Não, de modo algum. A Amazônia compartilha a vasta biodiversidade brasileira com os outros biomas do país (veja a Tabela 2).

A Amazônia sempre se sobressaiu pelo seu tamanho e desconhecimento. Hoje, apesar da perda acelerada de cobertura nativa, ainda detém a maior extensão contínua de florestas tropicais no mundo, além de ser habitada por muitas populações indígenas e tradicionais. Por isso, continua monopolizando a atenção nacional e internacional, avivada pelo confronto acirrado entre esforços de conservação ambiental com os avanços de ocupação e exploração predatória.

A biodiversidade dos biomas brasileiros guarda relação com sua extensão original, sobressaindo os três maiores (Tabela 2). Com mais de 16 mil espécies de plantas vasculares registradas, a maior diversidade desse grupo está na Mata Atlântica. Além disso, quase metade dessas espécies (47%) é endêmica, ou seja, só vive nesse bioma. A diversidade de plantas da Amazônia, cerca de 12 mil espécies, empata com o bioma Cerrado, mas este tem uma maior proporção de espécies endêmicas (35%).

Os inventários de vertebrados terrestres, ainda em consolidação, apontam novamente os três biomas mais extensos também como os de maior diversidade. Aqui, a Amazônia se destaca, porém todos os biomas têm contingentes que refletem sua área e suas condições especiais. Assim, devido ao clima e à menor cobertura arbórea, nos biomas Caatinga e Pampa há o dobro de espécies de répteis do que de anfíbios.

Outra ideia errada, porém muito difundida, é que a biodiversidade está principalmente aglomerada em florestas. Muitas espécies de plantas e animais vivem exclusivamente em ambientes abertos. Além disso, ao contrário do que se imagina, cerca de 5% dos grandes biomas florestais, Amazônia e Mata Atlântica, são ocupados por campos nativos e outros ecossistemas abertos8. Uma grande proporção de suas espécies é endêmica e corre risco de extinção.

A biodiversidade da água doce está ligada ao tamanho e à estrutura das bacias hidrográficas, que não seguem completamente os limites dos biomas terrestres. Por isso, sua biogeografia é distinta. Como se esperaria, a maior diversidade de peixes de água doce está na Amazônia, mas há um número surpreendente de espécies nos pequenos rios costeiros e interiores dos demais biomas, muitas das quais ainda por ser descritas.

Todos os ecossistemas e biomas contribuem para compor a biodiversidade brasileira. Não faz sentido atribuir a qualquer um deles maior valor ou importância que aos demais.

Diversidade de espécies de plantas vasculares (musgos, samambaias e plantas com sementes) e de vertebrados terrestres nos biomas brasileiros.

Fontes: Flora: Joly e outros (BPBES) 20199. Vertebrados: MMA 201610.

6. Por que a biodiversidade marinha é menor do que a terrestre, já que os oceanos ocupam a maior parte do planeta?

Se a área fosse o principal fator determinante para a diversidade biológica, os oceanos deveriam conter 70% da biodiversidade do planeta. No entanto, de acordo com o estudo mais recente que realizou essa comparação, a diversidade marinha, com menos de 200 mil espécies, corresponde a somente 16% da biodiversidade mundial4. Mesmo que a proporção de espécies ainda desconhecidas seja maior nos oceanos que na terra, como seus autores supõem, a proporção da diversidade marinha aumentaria no máximo para 25%.

Muitos fatores contribuem para essa diferença acentuada. Primeiro, apesar da grande área e profundidade dos oceanos, a penetração da luz é reduzida. Dependendo da turbidez, a fotossíntese pode ser realizada no limite de 20 até 200 metros de profundidade. Além disso, no oceano aberto há limitação de nutrientes necessários à vida dos organismos.

Outra causa importante é a falta de barreiras comuns que impedem a dispersão de organismos na terra, como grandes rios ou cadeias montanhosas. Essas barreiras facilitam o isolamento de populações e sua diferenciação genética. Isso é um importante fator para a evolução de espécies. Com a escassez de barreiras importantes e o transporte a grandes distâncias por correntes marítimas, esses processos são menos atuantes em ambientes marinhos.

Os ambientes costeiros têm diversidade muito maior do que o mar aberto. Em especial, os recifes de coral abrigam uma diversidade notável de espécies de invertebrados e peixes, comparável à dos ambientes terrestres mais biodiversos.

7. Como se pode avaliar a diversidade de bactérias e outros organismos microbianos?

Bactérias, fungos e outros grupos primitivos têm poucas características anatômicas para distinguir espécies. Por muito tempo, sua classificação dependia da possibilidade de cultivar os microrganismos em meios de cultura com diferentes combinações de nutrientes. Isto mudou radicalmente com a adoção de métodos moleculares. Atualmente, microrganismos são identificados quase exclusivamente por meio do sequenciamento de seu DNA ou RNA. Com a facilitação e o barateamento desses métodos, vêm sendo construídas gigantescas bibliotecas de referência para sequências de DNA desses grupos de organismos.

A diversidade de bactérias, fungos, protozoários e outros organismos microbianos não depende mais de individualizar as espécies, caracterizar e nomear cada uma, seguindo os procedimentos usuais da classificação biológica. Hoje, a partir de uma amostra coletada no ambiente, é feita a extração e sequenciamento de todo o DNA ou RNA em conjunto. Esse coquetel molecular é separado, identificando-se as sequências já existentes em bibliotecas de referência. Sequências não identificadas também são separadas em grupamentos moleculares que devem pertencer a espécies diferentes. Assim, é possível estimar o número de “espécies-equivalentes” em uma amostra ambiental; pode-se também aferir a semelhança entre amostras de localidades, regiões ou ambientes diferentes, e assim produzir estimativas para sua diversidade em grandes escalas. As amostras ambientais analisadas até hoje somente permitem comparações preliminares entre biomas e ecossistemas. Extrapolações a partir dos dados existentes chegam ao número assombroso (e discutível) de um trilhão de espécies microbianas11.

Devido ao modo radicalmente diferente de medir a diversidade de organismos microbianos, não faz muito sentido combinar essas medidas com os números de espécies de organismos multicelulares. Porém, é importante notar que métodos moleculares são hoje também usados amplamente para diferenciar novas espécies de plantas e animais, e mesmo para reavaliar espécies bem conhecidas. Por exemplo, estudos moleculares recentes levaram diferentes pesquisadores a propor que a girafa, tida como espécie única desde sua descrição em 1758, seja separada em até oito espécies distintas. Parece provável que três espécies venham a ser reconhecidas12.

8. Que outros modos, além do número de espécies, devem ser usados para avaliar a biodiversidade?

No início, indicamos que, por uma opção de enfoque, neste texto não examinamos a diversidade genética (em cada espécie) nem a diversidade de ecossistemas e regiões. São modos igualmente importantes de avaliar a biodiversidade e que respondem a outras questões.

A contagem pura e simples de espécies é uma medida indispensável de biodiversidade, mas tem limitações significativas. Antes de mais nada, essa medida dá o mesmo valor (ou peso) a qualquer espécie do grupo que avaliamos. Em uma lista de espécies de aves, o pardal e a arara-azul-de lear (uma das espécies brasileiras endêmicas criticamente ameaçadas de extinção13) contribuiriam igualmente para a biodiversidade. Se a avaliação tiver o objetivo de estabelecer prioridades para a conservação de espécies, é necessário introduzir outro critério, no caso, o risco de extinção (ou o valor de conservação) de cada espécie.

Outros dois critérios são importantes e devem ser mencionados14. Primeiro, cada espécie tem uma posição na árvore de evolução da vida. Duas espécies podem estar mais próximas ou distantes nessa árvore evolutiva. A diversidade filogenética agrega essas distâncias ao número simples de espécies, sendo maior quanto maior for a separação evolutiva entre as espécies. Como exemplo, no Equador, as comunidades de beija-flores que vivem em florestas tropicais de baixa altitude têm maior diversidade filogenética que as comunidades que vivem nas partes mais elevadas dos Andes15. A diversidade filogenética é um elemento importante para estratégias de conservação da biodiversidade. Ela também é importante para avaliarmos o capital natural de um país, pois indica o estoque de variabilidade genética e evolutiva, de onde podem surgir novos fármacos ou genes de resistência para pragas agrícolas, por exemplo.

A diversidade funcional representa a variedade de características, em um grupo de espécies, que influenciam, entre outros, a manutenção de ecossistemas e sua capacidade de responder a alterações ambientais. Características funcionais de plantas incluem, por exemplo, a capacidade de se recuperar após secas ou incêndios. Uma comunidade funcionalmente diversa de plantas reúne espécies com adaptações fisiológicas e reprodutivas distintas. A diversidade funcional é essencial para avaliar a eficiência de ecossistemas em prover serviços ambientais9, e sua capacidade de adaptação a mudanças climáticas. Embora a diversidade de espécies, a diversidade filogenética e a diversidade funcional sejam inter-relacionadas, elas variam independentemente, medem aspectos distintos da biodiversidade e respondem a perguntas diferentes16.

Para terminar, é importante desfazer a impressão, também bastante difundida, de que a biodiversidade só diz respeito a ambientes e ecossistemas naturais em que a influência humana é reduzida. Pelo contrário, todos os conceitos e medidas se aplicam igualmente a ambientes modificados pela ocupação e pelas atividades humanas, incluindo ecossistemas urbanos ou agrários, até os mais degradados. Mais que isso, o conceito ampliado de biodiversidade hoje abrange culturas humanas e todo seu leque de conhecimento e usos da diversidade natural9.

Bibliografia

[1] Brasil: MMA (2000) Convenção sobre Diversidade Biológica.

Disponível em: http://www.mma.gov.br/estruturas/sbf_dpg/_arquivos/cdbport.pdf

[2] Chapman, Arthur D. (2009). Numbers of Living Species in Australia and the World. 2a ed. Canberra: Australian Biological Resources Study. Disponível em: https://bit.ly/2TW3TZw

[3] ITIS/Species2000 Catalogue of Life. Versão 2020-04-16-Beta. Disponível em: http://www.catalogueoflife.org/

[4] Mora, Camilo, e outros (2011). How many species are there on Earth and in the ocean? PLoS Biology, 9, e1001127. Disponível em: https://bit.ly/2BcxSWB

[5] Lewinsohn, Thomas M. & Prado, Paulo I. (2005) Quantas espécies há no Brasil? Megadiversidade, 1, 36–42. Disponível em: https://bit.ly/2ZQ0Iq2

[6] Lewinsohn, Thomas (2006) Avaliação do Conhecimento da Biodiversidade Brasileira. 2 volumes. Série Biodiversidade, 15. MMA, Brasília. Disponível em: http://bit.ly/33gB5i6

[7] Sarukhán, José & Dirzo, Rodolfo (2013) Biodiversity-rich countries. Encyclopedia of Biodiversity, 2a. ed (ed S.A. Levin) pp. 497–508. Elsevier. Disponível em: https://bit.ly/3dsNQdo (acesso por assinatura)

[8] Overbeck, Gerhard, e outros (2015) Conservation in Brazil needs to include non-forest ecosystems. Diversity and Distributions, 21, 1455–1460. Disponível em: https://bit.ly/2BuQbXl

[9] Joly, Carlos, e outros (2019) 1° Diagnóstico Brasileiro de Biodiversidade e Serviços Ecossistêmicos. Editora Cubo, São Carlos. Disponível em: https://www.bpbes.net.br/produto/diagnostico-brasileiro/

[10] Brasil: MMA (2016) 5o Relatório Nacional para a Convenção sobre Diversidade Biológica. Série Biodiversidade, 50. MMA, Brasília. Disponível em: https://bit.ly/3cmdCPs

[11] Pedrós-Alió, Carlos & Manrubia, Susanna (2016) The vast unknown microbial biosphere. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 113, 6585–6587. Disponível em: https://www.pnas.org/content/113/24/6585

[12] Petzold, Alice & Hassanin, A. (2020) A comparative approach for species delimitation based on multiple methods of multi-locus DNA sequence analysis: A case study of the genus Giraffa (Mammalia, Cetartiodactyla). PLoSONE 15(2), e0217956. Disponível em: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0217956

[13] Wikiaves. Arara-azul-de-lear. Disponível em: https://www.wikiaves.com.br/wiki/arara-azul-de-lear

[14] Lewinsohn, Thomas (2001) A evolução do conceito de biodiversidade. Comciencia, SBPC/Labjor Unicamp. Disponível em: https://bit.ly/3dsNQdo

[15] Graham, Catherine, e outros (2009) Phylogenetic structure in tropical hummingbird communities. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 106 Suppl 2, 19673–19678. Disponível em: https://bit.ly/36VE8xG

[16] Sobral, Fernando e outros (2014) Spatial conservation priorities for top predators reveal mismatches among taxonomic, phylogenetic and functional diversity. Natureza & Conservação, 12, 150–155. Disponível em: https://bit.ly/3dt1TzV

Thomas Lewinsohn é biólogo pela UFRJ e doutor em Ciências pela Unicamp, onde é professor titular (aposentado) de Ecologia. Desde 1990, participa de grandes programas sobre diversidade no Brasil e no exterior. Recentemente, foi pesquisador da Fundação Rockefeller na Itália e do Instituto de Estudos Avançados de Berlim, Alemanha.

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