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9.2: Diversidade de espécies

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    A diversidade de espécies é o número de espécies diferentes em uma área específica e sua abundância relativa. A área em questão pode ser um habitat, um bioma ou toda a biosfera. Áreas com baixa diversidade de espécies, como as geleiras da Antártica, ainda contêm uma grande variedade de organismos vivos, enquanto a diversidade das florestas tropicais é tão grande que não pode ser avaliada com precisão. A riqueza de espécies, o número de espécies que vivem em um habitat ou outra unidade, é um componente da biodiversidade. A uniformidade de espécies é um componente da diversidade de espécies com base na abundância relativa (o número de indivíduos em uma espécie em relação ao número total de indivíduos em todas as espécies dentro de um sistema). As espécies fundadoras (consulte Tipos e dinâmicas de ecossistemas) geralmente têm a maior abundância relativa de espécies. Dois locais com a mesma riqueza não têm necessariamente a mesma uniformidade de espécies. Por exemplo, ambas as comunidades na figura\(\PageIndex{b}\) têm três espécies de árvores diferentes e, portanto, uma riqueza de espécies de três. No entanto, há uma espécie dominante (representada por seis indivíduos) na comunidade #1. Na comunidade #2, há três indivíduos de cada espécie. Portanto, a comunidade #2 tem uma maior uniformidade de espécies e maior diversidade geral de espécies.

    A comunidade de árvores #1 tem seis indivíduos de uma espécie com ramificações irregulares, um indivíduo com folhas densamente compactadas e duas coníferas.

    A comunidade de árvores #2 tem três indivíduos cada para as espécies com ramificações irregulares, as espécies com folhas densamente compactadas e as espécies de coníferas.
    Figura\(\PageIndex{a}\): Duas comunidades hipotéticas de árvores têm a mesma riqueza de espécies, mas a comunidade #2 (abaixo) tem uma maior uniformidade de espécies. Ambas as comunidades têm nove árvores e três espécies de árvores. Na comunidade #1, uma espécie é dominante, representada por seis indivíduos. Existem dois indivíduos de uma espécie de conífera e apenas um indivíduo da espécie final. Na comunidade #2, há três indivíduos de cada espécie. Imagens compiladas por Melissa Ha de Alone tree George Hodan, Old Tree Silhouette e Tree (todas de domínio público).

    O número de espécies na Terra

    Apesar do esforço considerável, o conhecimento das espécies que habitam o planeta é limitado. Cerca de 1,5 milhão de espécies foram descritas, mas muitas outras espécies ainda precisam ser identificadas. As estimativas do número total de espécies na Terra variam de 3 milhões a 100 milhões, com estimativas mais recentes geralmente variando de 8 a 11 milhões de espécies. Um estudo de 2011 sugere que apenas 13% das espécies eucarióticas (como plantas, animais, fungos e algas) foram nomeadas (Tabela\(\PageIndex{a}\). As estimativas do número de espécies procarióticas (como bactérias) são em grande parte suposições, mas os biólogos concordam que a ciência apenas começou a catalogar sua diversidade. Na verdade, um estudo de 2017 realizado por Brendan Larsen e colegas estimou que existem, na verdade, de 1 a 6 bilhões de espécies na Terra, sendo pelo menos 70% delas bactérias. Dado que a Terra está perdendo espécies em um ritmo acelerado, a ciência sabe pouco sobre o que está sendo perdido.

    Tabela\(\PageIndex{a}\): O número estimado de espécies por grupo taxonômico, incluindo espécies descritas (nomeadas e estudadas) e previstas (ainda a serem nomeadas).
    Tipo de organismo Mora et al. 2011 Descritos Previsão de Mora et al. 2011 Chapman 2009 descrito Chapman 2009 previsto Groombridge e Jenkins 2002 descritos Previsão de Groombridge e Jenkins 2002
    Animais 1.124.516 9.920.000 1.424.153 6.836.330 1.225.500 10.820.000
    Protistas fotossintéticos (como algas) 17.892 34.900 25.044 200.500 Sem dados Sem dados
    Fungos 44.368 616.320 98.998 1.500.000 72.000 1.500.000
    Plantas 224.244 314.600 310.129 390.800 270.000 320.000
    Protistas não fotossintéticos 16.236 72.800 28.871 1.000.000 80.000 600.000
    Procariontes Sem dados Sem dados 10.307 1.000.000 10.175 Sem dados
    Total 1.438.769 10.960.000 1.897.502 10.897.630 1.657.675 13.240.000

    Existem várias iniciativas para catalogar as espécies descritas de maneiras acessíveis e mais organizadas, e a internet está facilitando esse esforço. No entanto, na taxa atual de descrição de espécies, que de acordo com os relatórios do Estado das Espécies Observadas é de 17.000 a 20.000 novas espécies por ano, seriam necessários cerca de 500 anos para descrever todas as espécies existentes atualmente. A tarefa, no entanto, está se tornando cada vez mais impossível com o tempo, pois a extinção remove espécies da Terra mais rápido do que elas podem ser descritas.

    Nomear e contar espécies pode parecer uma busca sem importância, dadas as outras necessidades da humanidade, mas não é simplesmente uma contabilidade. Descrever espécies é um processo complexo pelo qual os biólogos determinam as características únicas de um organismo e se esse organismo pertence ou não a qualquer outra espécie descrita. Ele permite que os biólogos encontrem e reconheçam a espécie após a descoberta inicial para acompanhar as questões sobre sua biologia. Essa pesquisa subsequente produzirá as descobertas que tornam a espécie valiosa para os humanos e para nossos ecossistemas. Sem nome e descrição, uma espécie não pode ser estudada em profundidade e de forma coordenada por vários cientistas.

    Código de barras de DNA

    A tecnologia de genética molecular e processamento e armazenamento de dados está amadurecendo até o ponto em que catalogar as espécies do planeta de forma acessível é quase viável. O código de barras de DNA é um método genético molecular, que aproveita estruturas especializadas dentro de algumas células chamadas mitocôndrias (figura\(\PageIndex{a}\)). As mitocôndrias contêm DNA separado do resto da célula, e um dos genes do DNA mitocondrial muda mais rapidamente durante o processo de evolução do que o DNA normal. Enquanto as plantas contêm mitocôndrias, o DNA de seus cloroplastos, as estruturas especializadas nas quais ocorre a fotossíntese, é mais frequentemente codificado com código de barras. A tecnologia de sequenciamento rápido de DNA torna a parte de genética molecular do trabalho relativamente barata e rápida. Os recursos do computador armazenam e disponibilizam os grandes volumes de dados. Atualmente, projetos estão em andamento para usar códigos de barras de DNA para catalogar espécimes de museus, que já foram nomeados e estudados, além de testar o método em grupos menos estudados. Em meados de 2012, cerca de 150.000 espécies nomeadas haviam sido codificadas com código de barras. Estudos iniciais sugerem que há um número significativo de espécies não descritas que se pareciam muito com espécies irmãs para serem anteriormente reconhecidas como diferentes. Agora, eles podem ser identificados com o código de barras de DNA.

    Uma mitocôndria em forma de amendoim consiste em uma membrana externa e uma membrana interna dobrada.
    Figura\(\PageIndex{b}\): As mitocôndrias são estruturas especializadas dentro das células eucarióticas. Eles contêm DNA separado, e o DNA mitocondrial contém um gene em rápida evolução usado para codificação de barras de DNA. Imagem da equipe do Blausen.com (2014). “Galeria médica da Blausen Medical 2014”. WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347/wm/2014.010. ISSN 2002-4436. (CC-BY)

    Importância da diversidade de espécies

    Ecossistemas saudáveis contêm uma diversidade de espécies, e cada espécie desempenha um papel na função do ecossistema; portanto, a diversidade de espécies, bem como a diversidade do ecossistema, são essenciais para manter os serviços ecossistêmicos. Por exemplo, muitos medicamentos são derivados de substâncias químicas naturais produzidas por um grupo diversificado de organismos. Por exemplo, muitas plantas produzem compostos destinados a proteger a planta de insetos e outros animais que as comem. Alguns desses compostos também funcionam como medicamentos humanos. As sociedades contemporâneas que vivem perto da terra geralmente têm um amplo conhecimento dos usos medicinais das plantas que crescem em sua área. Durante séculos na Europa, o conhecimento mais antigo sobre os usos medicinais das plantas foi compilado em ervas — livros que identificavam as plantas e seus usos. Os humanos não são os únicos animais a usar plantas por motivos medicinais. Os outros grandes macacos, orangotangos, chimpanzés, bonobos e gorilas foram todos observados se automedicando com plantas.

    A ciência farmacêutica moderna também reconhece a importância desses compostos vegetais. Exemplos de medicamentos significativos derivados de compostos vegetais incluem aspirina, codeína, digoxina, atropina e vincristina (figura\(\PageIndex{c}\)). Muitos medicamentos já foram derivados de extratos vegetais, mas agora são sintetizados. Estima-se que, ao mesmo tempo, 25% dos medicamentos modernos continham pelo menos um extrato vegetal. Esse número provavelmente diminuiu para cerca de 10 por cento à medida que os ingredientes vegetais naturais são substituídos por versões sintéticas dos compostos vegetais. Os antibióticos, responsáveis por melhorias extraordinárias na saúde e na expectativa de vida nos países desenvolvidos, são compostos em grande parte derivados de fungos e bactérias.

    As flores desta pervinca de Madagascar são rosa claro. Eles são cercados por folhas ovais com venação distinta.
    Figura\(\PageIndex{c}\): Catharanthus roseus, a pervinca de Madagascar, tem várias propriedades medicinais. Entre outros usos, é fonte de vincristina, medicamento usado no tratamento de linfomas. (crédito: Forest e Kim Starr)

    Nos últimos anos, venenos e venenos animais estimularam intensas pesquisas sobre seu potencial medicinal. Em 2007, o FDA havia aprovado cinco medicamentos à base de toxinas animais para tratar doenças como hipertensão, dor crônica e diabetes. Outros cinco medicamentos estão passando por testes clínicos e pelo menos seis medicamentos estão sendo usados em outros países. Outras toxinas sob investigação vêm de mamíferos, cobras, lagartos, vários anfíbios, peixes, caracóis, polvos e escorpiões.

    Além de representarem bilhões de dólares em lucros, esses medicamentos melhoram a vida das pessoas. As empresas farmacêuticas estão buscando ativamente novos compostos naturais que possam funcionar como medicamentos. Estima-se que um terço da pesquisa e desenvolvimento farmacêutico seja gasto em compostos naturais e que cerca de 35% dos novos medicamentos trazidos ao mercado entre 1981 e 2002 foram de compostos naturais.

    Referências

    Brendan B. Larsen, Elizabeth C. Miller, Matthew K. Rhodes e John J. Wiens, “Gosto excessivo multiplicado e redistribuído: o número de espécies na terra e a nova torta da vida”, The Quarterly Review of Biology 92, nº 3 (setembro de 2017): 229-265. DOI

    Atribuições

    Modificado por Melissa Ha a partir das seguintes fontes: