47.1: A crise da biodiversidade

Habilidades para desenvolver

• Definir biodiversidade
• Descreva a biodiversidade como o equilíbrio das taxas naturalmente flutuantes de extinção e especiação
• Identifique as causas históricas das altas taxas de extinção na história da Terra

Tradicionalmente, os ecologistas medem a biodiversidade, um termo geral para a variedade presente na biosfera, levando em consideração tanto o número de espécies quanto sua comunhão. A biodiversidade pode ser estimada em vários níveis de organização dos seres vivos. Esses índices de estimativa, que vieram da teoria da informação, são mais úteis como um primeiro passo na quantificação da biodiversidade entre e dentro dos ecossistemas; eles são menos úteis quando a principal preocupação entre os biólogos da conservação é simplesmente a perda da biodiversidade. No entanto, os biólogos reconhecem que as medidas da biodiversidade, em termos de diversidade de espécies, podem ajudar a concentrar esforços para preservar os elementos biológica ou tecnologicamente importantes da biodiversidade.

Os ciclídeos do Lago Vitória fornecem um exemplo pelo qual podemos começar a entender a biodiversidade. Os biólogos que estudaram ciclídeos na década de 1980 descobriram centenas de espécies de ciclídeos representando uma variedade de especializações para determinados tipos de habitat e estratégias de alimentação específicas: comer plâncton flutuando na água, raspando e depois comendo algas das rochas, comendo larvas de insetos pelo fundo e comer ovos de outras espécies de ciclídeos. Os ciclídeos do Lago Vitória são o produto de uma radiação adaptativa. Uma radiação adaptativa é uma rápida (menos de três milhões de anos no caso dos ciclídeos do Lago Vitória) que se ramifica por meio da especiação de uma árvore filogenética em muitas espécies intimamente relacionadas; normalmente, a espécie “irradia” para diferentes habitats e nichos. Os tentilhões de Galápagos são um exemplo de radiação adaptativa modesta com 15 espécies. Os ciclídeos do Lago Vitória são um exemplo de radiação adaptativa espetacular que inclui cerca de 500 espécies.

Na época em que os biólogos faziam essa descoberta, algumas espécies começaram a desaparecer rapidamente. A culpada por esses declínios foi uma espécie de peixe grande que foi introduzida no Lago Vitória pela pesca para alimentar as pessoas que viviam ao redor do lago. O poleiro do Nilo foi introduzido em 1963, mas permaneceu baixo até a década de 1980, quando suas populações começaram a aumentar. A população de percas do Nilo cresceu com o consumo de ciclídeos, levando espécies após espécies ao ponto de extinção (o desaparecimento de uma espécie). Na verdade, vários fatores desempenharam um papel na extinção de talvez 200 espécies de ciclídeos no Lago Vitória: o poleiro do Nilo, o declínio da qualidade da água do lago devido à agricultura e ao desmatamento de terras nas margens do Lago Vitória e o aumento da pressão da pesca. Os cientistas nem sequer haviam catalogado todas as espécies presentes — muitas foram perdidas e nunca foram nomeadas. A diversidade agora é uma sombra do que era antes.

Os ciclídeos do Lago Vitória são um esboço em miniatura da rápida perda contemporânea de espécies que ocorre em toda a Terra e é causada pela atividade humana. A extinção é um processo natural de macroevolução que ocorre à taxa de extinção de cerca de uma em cada 1 milhão de espécies por ano. O registro fóssil revela que houve cinco períodos de extinção em massa na história com taxas muito maiores de perda de espécies, e a taxa de perda de espécies hoje é comparável aos períodos de extinção em massa. No entanto, há uma grande diferença entre as extinções em massa anteriores e a extinção atual que estamos experimentando: a atividade humana. Especificamente, três atividades humanas têm um grande impacto: destruição do habitat, introdução de espécies exóticas e colheita excessiva. As previsões de perda de espécies no próximo século, uma pequena quantidade de tempo em escalas geológicas, variam de 10 por cento a 50 por cento. Extinções nessa escala aconteceram apenas outras cinco vezes na história do planeta e foram causadas por eventos cataclísmicos que mudaram o curso da história da vida em cada instância. A Terra está agora em um desses tempos.

Tipos de biodiversidade

Os cientistas geralmente aceitam que o termo biodiversidade descreve o número e os tipos de espécies em um local ou no planeta. As espécies podem ser difíceis de definir, mas a maioria dos biólogos ainda se sente confortável com o conceito e é capaz de identificar e contar espécies eucarióticas na maioria dos contextos. Os biólogos também identificaram medidas alternativas de biodiversidade, algumas das quais são importantes para planejar como preservar a biodiversidade.

A diversidade genética é um desses conceitos alternativos. A diversidade ou variação genética é a matéria-prima para adaptação em uma espécie. O potencial futuro de adaptação de uma espécie depende da diversidade genética contida nos genomas dos indivíduos nas populações que compõem a espécie. O mesmo vale para categorias taxonômicas mais altas. Um gênero com tipos muito diferentes de espécies terá mais diversidade genética do que um gênero com espécies parecidas e com ecologias semelhantes. Se houvesse uma escolha entre um desses gêneros de espécies sendo preservado, aquele com maior potencial para evolução subsequente é o mais geneticamente diverso. O ideal seria não ter que fazer essas escolhas, mas cada vez mais isso pode ser a norma.

Muitos genes codificam proteínas, que por sua vez realizam os processos metabólicos que mantêm os organismos vivos e se reproduzindo. A diversidade genética pode ser medida como diversidade química, pois diferentes espécies produzem uma variedade de substâncias químicas em suas células, tanto as proteínas quanto os produtos e subprodutos do metabolismo. Essa diversidade química tem benefícios potenciais para os humanos como fonte de produtos farmacêuticos, por isso fornece uma maneira de medir a diversidade que é importante para a saúde e o bem-estar humanos.

Os humanos geraram diversidade em animais domésticos, plantas e fungos. Essa diversidade também está sofrendo perdas por causa da migração, das forças do mercado e do crescente globalismo na agricultura, especialmente em regiões densamente povoadas, como China, Índia e Japão. A população humana depende diretamente dessa diversidade como fonte estável de alimento, e seu declínio está incomodando biólogos e cientistas agrícolas.

Também é útil definir a diversidade do ecossistema, ou seja, o número de ecossistemas diferentes no planeta ou em uma determinada área geográfica (Figura\(\PageIndex{1}\)). Ecossistemas inteiros podem desaparecer mesmo que algumas das espécies sobrevivam se adaptando a outros ecossistemas. A perda de um ecossistema significa a perda de interações entre as espécies, a perda de características únicas de coadaptação e a perda da produtividade biológica que um ecossistema é capaz de criar. Um exemplo de ecossistema amplamente extinto na América do Norte é o ecossistema da pradaria. As pradarias já cobriam a região central da América do Norte, da floresta boreal no norte do Canadá até o México. Eles agora estão praticamente desaparecidos, substituídos por campos de cultivo, pastagens e expansão suburbana. Muitas das espécies sobrevivem, mas o ecossistema extremamente produtivo responsável pela criação dos solos agrícolas mais produtivos desapareceu. Como consequência, os solos estão desaparecendo ou devem ser mantidos com maiores custos.

Figura\(\PageIndex{1}\): A variedade de ecossistemas na Terra — de (a) recife de coral a (b) pradaria — permite a existência de uma grande diversidade de espécies. (crédito a: modificação do trabalho de Jim Maragos, USFWS; crédito b: modificação do trabalho de Jim Minnerath, USFWS)

Diversidade atual de espécies

Apesar do esforço considerável, o conhecimento das espécies que habitam o planeta é limitado. Uma estimativa recente sugere que as espécies de eucariotas para as quais a ciência tem nomes, cerca de 1,5 milhão de espécies, representam menos de 20% do número total de espécies de eucariotas presentes no planeta (8,7 milhões de espécies, por uma estimativa). As estimativas do número de espécies procarióticas são em grande parte suposições, mas os biólogos concordam que a ciência só começou a catalogar sua diversidade. Mesmo com o que se sabe, não há um repositório central de nomes ou amostras das espécies descritas; portanto, não há como ter certeza de que 1,5 milhão de descrições seja um número preciso. É a melhor suposição com base nas opiniões de especialistas em diferentes grupos taxonômicos. Dado que a Terra está perdendo espécies em um ritmo acelerado, a ciência está muito no mesmo lugar que estava com os ciclídeos do Lago Vitória: sabendo pouco sobre o que está sendo perdido. \(\PageIndex{1}\)A tabela apresenta estimativas recentes da biodiversidade em diferentes grupos.

Tabela\(\PageIndex{1}\): Estimativas das espécies descritas e previstas por grupo taxonômico

	Mora et al. 2011 ^1		Chapman 2009 ^2		Groombridge e Jenkins 2002 ^3
	Descrito	Previsto	Descrito	Previsto	Descrito	Previsto
Animalia	1.124.516	9.920.000	1.424.153	6.836.330	1.225.500	10.820.000
Cromista	17.892	34.900	25.044	200.500	—	—
Fungos	44.368	616.320	98.998	1.500.000	72.000	1.500.000
Plantae	224.244	314.600	310.129	390.800	270.000	320.000
Protozoários	16.236	72.800	28.871	1.000.000	80.000	600.000
Procariontes	—	—	10.307	1.000.000	10.175	—
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 forma acessível, e a internet está facilitando esse esforço. No entanto, foi apontado que na taxa atual de descrição de espécies, que de acordo com o Relatório do Estado das Espécies Observadas é de 17.000 a 20.000 novas espécies por ano, serão necessários cerca de 500 anos para terminar de descrever a vida neste planeta. ⁴ Com o tempo, a tarefa se torna cada vez mais impossível e cada vez mais fácil à medida que a extinção remove espécies do planeta.

Nomear e contar espécies pode parecer uma busca sem importância, dadas as outras necessidades da humanidade, mas não é simplesmente uma contabilidade. Descrever uma espécie 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 e permite que eles acompanhem questões sobre sua biologia. Além disso, as características únicas de cada espécie a tornam potencialmente valiosa para humanos ou outras espécies das quais os humanos dependem. Compreender essas características é o valor de encontrar e nomear espécies.

Padrões de biodiversidade

A biodiversidade não é distribuída uniformemente na Terra. Somente o Lago Vitória continha quase 500 espécies de ciclídeos, ignorando as outras famílias de peixes presentes no lago. Todas essas espécies foram encontradas apenas no Lago Vitória; portanto, as 500 espécies de ciclídeos eram endêmicas. Espécies endêmicas são encontradas em apenas um local. As endemias com distribuições altamente restritas são particularmente vulneráveis à extinção. Níveis taxonômicos mais altos, como gêneros e famílias, também podem ser endêmicos. O Lago Huron contém cerca de 79 espécies de peixes, todos encontrados em muitos outros lagos na América do Norte. O que explica a diferença na diversidade de peixes nesses dois lagos? O Lago Vitória é um lago tropical, enquanto o Lago Huron é um lago temperado. O Lago Huron em sua forma atual tem apenas cerca de 7.000 anos, enquanto o Lago Vitória em sua forma atual tem cerca de 15.000 anos. Biogeógrafos sugeriram que esses dois fatores, latitude e idade, são duas das várias hipóteses para explicar os padrões de biodiversidade no planeta.

Conexão de carreira: biogeógrafo

A biogeografia é o estudo da distribuição das espécies do mundo, tanto no passado quanto no presente. O trabalho dos biogeógrafos é fundamental para entender nosso ambiente físico, como o meio ambiente afeta as espécies e como as mudanças ambientais afetam a distribuição de uma espécie; também tem sido fundamental para o desenvolvimento da teoria da evolução. Os biogeógrafos precisam entender tanto a biologia quanto a ecologia. Eles também precisam ser bem versados em estudos evolutivos, ciências do solo e climatologia.

Existem três campos principais de estudo sob o título de biogeografia: biogeografia ecológica, biogeografia histórica (chamada paleobiogeografia) e biogeografia de conservação. A biogeografia ecológica estuda os fatores atuais que afetam a distribuição de plantas e animais. A biogeografia histórica, como o nome indica, estuda a distribuição passada das espécies. A biogeografia de conservação, por outro lado, está focada na proteção e restauração de espécies com base em informações ecológicas históricas e atuais conhecidas. Cada um desses campos considera tanto a zoogeografia quanto a fitogeografia — a distribuição passada e presente de animais e plantas.

Um dos padrões mais antigos observados em ecologia é que a biodiversidade de espécies em quase todos os grupos taxonômicos aumenta à medida que a latitude diminui. Em outras palavras, a biodiversidade aumenta mais perto do equador (Figura\(\PageIndex{2}\)).

Figura\(\PageIndex{2}\): Este mapa ilustra o número de espécies de anfíbios em todo o mundo e mostra a tendência de maior biodiversidade em latitudes mais baixas. Um padrão semelhante é observado para a maioria dos grupos taxonômicos.

Ainda não está claro por que a biodiversidade aumenta mais perto do equador, mas as hipóteses incluem a maior idade dos ecossistemas nos trópicos versus regiões temperadas que estavam em grande parte desprovidas de vida ou drasticamente empobrecidas durante a última glaciação. A ideia é que uma idade maior proporcione mais tempo para a especiação. Outra possível explicação é o aumento da energia que os trópicos recebem do sol versus a diminuição da energia que as regiões temperadas e polares recebem. Não está totalmente claro como uma maior entrada de energia poderia se traduzir em mais espécies. A complexidade dos ecossistemas tropicais pode promover a especiação ao aumentar a heterogeneidade, ou o número de nichos ecológicos, nos trópicos em relação às latitudes mais altas. A maior heterogeneidade oferece mais oportunidades de coevolução, especialização e talvez maiores pressões de seleção, levando à diferenciação populacional. No entanto, essa hipótese sofre de alguma circularidade — ecossistemas com mais espécies incentivam a especiação, mas como eles conseguiram mais espécies para começar? Os trópicos foram percebidos como sendo mais estáveis do que as regiões temperadas, que têm um clima pronunciado e uma sazonalidade diurna. Os trópicos têm suas próprias formas de sazonalidade, como chuvas, mas geralmente são considerados ambientes mais estáveis e essa estabilidade pode promover a especiação.

Independentemente dos mecanismos, certamente é verdade que todos os níveis de biodiversidade são maiores nos trópicos. Além disso, a taxa de endemismo é mais alta e há mais hotspots de biodiversidade. No entanto, essa riqueza de diversidade também significa que o conhecimento das espécies é menor e há um alto potencial de perda de biodiversidade.

Conservação da Biodiversidade

Em 1988, o ambientalista britânico Norman Myers desenvolveu um conceito de conservação para identificar áreas ricas em espécies e com risco significativo de perda de espécies: hotspots de biodiversidade. Os hotspots de biodiversidade são áreas geográficas que contêm um grande número de espécies endêmicas. O objetivo do conceito era identificar locais importantes no planeta para os esforços de conservação, uma espécie de triagem de conservação. Ao proteger os hotspots, os governos são capazes de proteger um número maior de espécies. Os critérios originais para um hotspot incluíam a presença de 1500 ou mais espécies de plantas endêmicas e 70 por cento da área perturbada pela atividade humana. Existem agora 34 hotspots de biodiversidade (Figura\(\PageIndex{3}\)) contendo um grande número de espécies endêmicas, que incluem metade das plantas endêmicas da Terra.

Figura\(\PageIndex{3}\): A Conservation International identificou 34 hotspots de biodiversidade, que cobrem apenas 2,3% da superfície da Terra, mas são endêmicos de 42% das espécies de vertebrados terrestres e 50% das plantas do mundo.

Mudança da biodiversidade ao longo do tempo geológico

O número de espécies no planeta, ou em qualquer área geográfica, é o resultado do equilíbrio de dois processos evolutivos em andamento: especiação e extinção. Ambos são processos naturais de “nascimento” e “morte” da macroevolução. Quando as taxas de especiação começarem a superar as taxas de extinção, o número de espécies aumentará; da mesma forma, o número de espécies diminuirá quando as taxas de extinção começarem a ultrapassar as taxas de especiação. Ao longo da história da Terra, esses dois processos flutuaram, às vezes levando a mudanças dramáticas no número de espécies na Terra, conforme refletido no registro fóssil (Figura\(\PageIndex{4}\)).

Figura\(\PageIndex{4}\): A porcentagem de ocorrências de extinção refletida no registro fóssil flutuou ao longo da história da Terra. Perdas repentinas e dramáticas da biodiversidade, chamadas extinções em massa, ocorreram cinco vezes.

Os paleontólogos identificaram cinco estratos no registro fóssil que parecem mostrar perdas repentinas e dramáticas (mais da metade de todas as espécies existentes desaparecendo do registro fóssil) na biodiversidade. Essas são chamadas de extinções em massa. Há muitos eventos de extinção menores, mas ainda dramáticos, mas as cinco extinções em massa atraíram mais pesquisas. Pode-se argumentar que as cinco extinções em massa são apenas os cinco eventos mais extremos em uma série contínua de grandes eventos de extinção em todo o Fanerozóico (desde 542 milhões de anos atrás). Na maioria dos casos, as causas hipotéticas ainda são controversas; no entanto, o evento mais recente parece claro.

As cinco extinções em massa

O registro fóssil das extinções em massa foi a base para definir períodos da história geológica, então eles normalmente ocorrem no ponto de transição entre os períodos geológicos. A transição de fósseis de um período para outro reflete a perda dramática de espécies e a origem gradual de novas espécies. Essas transições podem ser vistas nos estratos rochosos. \(\PageIndex{2}\)A tabela fornece dados sobre as cinco extinções em massa.

Esta tabela mostra os nomes e as datas das cinco extinções em massa na história da Terra.

Tabela\(\PageIndex{2}\): Extinções em massa

Período geológico	Nome da extinção em massa	Tempo (milhões de anos atrás)
Ordoviciano-Siluriano	O—S do Ordoviciano Final	450—440
Devoniano tardio	Devoniano final	375—360
Permiano-Triássico	Fim do Permiano	251
Triássico-Jurássico	Final do Triássico	205
Cretáceo-Paleógeno	K—Pg (K—T) do final do cretáceo	65,5

O evento de extinção ordoviciano-siluriana é a primeira extinção em massa registrada e a segunda maior. Durante esse período, cerca de 85 por cento das espécies marinhas (poucas espécies viviam fora dos oceanos) foram extintas. A principal hipótese para sua causa é um período de glaciação e depois de aquecimento. O evento de extinção, na verdade, consiste em dois eventos de extinção separados por cerca de 1 milhão de anos. O primeiro evento foi causado pelo resfriamento e o segundo evento foi devido ao aquecimento subsequente. As mudanças climáticas afetaram as temperaturas e o nível do mar. Alguns pesquisadores sugeriram que uma explosão de raios gama, causada por uma supernova próxima, é uma possível causa da extinção ordoviciano-siluriana. A explosão de raios gama teria removido a camada de ozônio da Terra, causando intensa radiação ultravioleta do sol e pode ser responsável pelas mudanças climáticas observadas na época. A hipótese é especulativa, mas as influências extraterrestres na história da Terra são uma linha ativa de pesquisa. A recuperação da biodiversidade após a extinção em massa levou de 5 a 20 milhões de anos, dependendo da localização.

A extinção tardia do Devoniano pode ter ocorrido durante um período de tempo relativamente longo. Parece ter afetado espécies marinhas e não as plantas ou animais que habitam habitats terrestres. As causas dessa extinção são mal compreendidas.

A extinção do final do Permiano foi a maior da história da vida. De fato, pode-se argumentar que a Terra quase ficou desprovida de vida durante esse evento de extinção. O planeta parecia muito diferente antes e depois desse evento. As estimativas são de que 96 por cento de todas as espécies marinhas e 70 por cento de todas as espécies terrestres foram perdidas. Foi nessa época, por exemplo, que os trilobitas, um grupo que sobreviveu à extinção ordoviciano-siluriana, foram extintos. As causas dessa extinção em massa não são claras, mas o principal suspeito é a atividade vulcânica extensa e generalizada que levou a um evento descontrolado de aquecimento global. Os oceanos se tornaram em grande parte anóxicos, sufocando a vida marinha. A diversidade de tetrápodes terrestres levou 30 milhões de anos para se recuperar após a extinção do final do Permiano. A extinção do Permiano alterou dramaticamente a composição da biodiversidade da Terra e o curso da evolução.

As causas do evento de extinção Triássico-Jurássico não são claras e hipóteses de mudança climática, impacto de asteróides e erupções vulcânicas foram discutidas. O evento de extinção ocorreu pouco antes da dissolução do supercontinente Pangéia, embora estudos recentes sugiram que as extinções podem ter ocorrido de forma mais gradual durante o Triássico.

As causas do evento de extinção do final do Cretáceo são as que são mais bem compreendidas. Foi durante esse evento de extinção, há cerca de 65 milhões de anos, que os dinossauros, o grupo de vertebrados dominante por milhões de anos, desapareceram do planeta (com exceção de um clado de terópodes que deu origem aos pássaros). De fato, todo animal terrestre que pesava mais de 25 kg foi extinto. A causa dessa extinção agora é entendida como o resultado de um impacto cataclísmico de um grande meteorito, ou asteróide, na costa do que hoje é a Península de Yucatán. Essa hipótese, proposta pela primeira vez em 1980, foi uma explicação radical baseada em um aumento acentuado nos níveis de irídio (que chove do espaço em meteoros a uma taxa bastante constante, mas está ausente na superfície da Terra) no estrato rochoso que marca a fronteira entre os períodos Cretáceo e Paleógeno (Figura\(\PageIndex{5}\)). Esse limite marcou o desaparecimento dos dinossauros nos fósseis, bem como em muitos outros táxons. Os pesquisadores que descobriram o pico de irídio o interpretaram como um rápido influxo de irídio do espaço para a atmosfera (na forma de um grande asteróide), em vez de uma desaceleração na deposição de sedimentos durante esse período. Foi uma explicação radical, mas o relato de uma cratera de impacto com idade e tamanho adequados em 1991 tornou a hipótese mais verossímil. Agora, uma abundância de evidências geológicas apóia a teoria. Os tempos de recuperação da biodiversidade após a extinção do final do Cretáceo são mais curtos, em tempo geológico, do que para a extinção final do Permiano, na ordem de 10 milhões de anos.

Conexão artística

Figura\(\PageIndex{5}\): Em 1980, Luis e Walter Alvarez, Frank Asaro e Helen Michels descobriram, em todo o mundo, um pico na concentração de irídio dentro da camada sedimentar na fronteira K-Pg. Esses pesquisadores levantaram a hipótese de que esse pico de irídio foi causado por um impacto de asteróide que resultou na extinção em massa de K-Pg. Na foto, a camada de irídio é a faixa de luz. (crédito: USGS)

Os cientistas mediram a abundância relativa de esporos de samambaia acima e abaixo do limite K — Pg nesta amostra de rocha. Qual das seguintes afirmações provavelmente representa suas descobertas?

1. Uma abundância de esporos de samambaia de várias espécies foi encontrada abaixo do limite K-Pg, mas nenhum foi encontrado acima.
2. Uma abundância de esporos de samambaia de várias espécies foi encontrada acima do limite K-Pg, mas nenhum foi encontrado abaixo.
3. Uma abundância de esporos de samambaia foi encontrada acima e abaixo do limite K-Pg, mas apenas uma espécie foi encontrada abaixo do limite e muitas espécies foram encontradas acima do limite.
4. Muitas espécies de esporos de samambaia foram encontradas acima e abaixo do limite, mas o número total de esporos foi maior abaixo do limite.

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A extinção do Pleistoceno

A Extinção do Pleistoceno é uma das extinções menores e recente. É bem sabido que a megafauna norte-americana e, em certa medida, a euro-asiática, ou animais de grande porte, desapareceram no final do último período de glaciação. A extinção parece ter acontecido em um período de tempo relativamente restrito de 10.000 a 12.000 anos atrás. Na América do Norte, as perdas foram bastante dramáticas e incluíram os mamutes peludos (datados pela última vez há cerca de 4.000 anos em uma população isolada), mastodontes, castores gigantes, preguiças terrestres gigantes, gatos com dentes de sabre e o camelo norte-americano, só para citar alguns. A possibilidade de que a rápida extinção desses animais de grande porte tenha sido causada pela caça excessiva foi sugerida pela primeira vez nos anos 1900. A pesquisa sobre essa hipótese continua hoje. Parece provável que a caça excessiva tenha causado muitas extinções da história pré-escrita em muitas regiões do mundo.

Em geral, o momento das extinções do Pleistoceno se correlacionou com a chegada dos humanos e não com os eventos de mudança climática, que é a principal hipótese concorrente para essas extinções. As extinções começaram na Austrália há cerca de 40.000 a 50.000 anos, logo após a chegada dos humanos na área: um leão marsupial, um wombat gigante de uma tonelada e várias espécies de cangurus gigantes desapareceram. Na América do Norte, as extinções de quase todos os grandes mamíferos ocorreram há 10.000 a 12.000 anos. Tudo o que resta são os mamíferos menores, como ursos, alces, alces e pumas. Finalmente, em muitas ilhas oceânicas remotas, as extinções de muitas espécies ocorreram coincidentes com a chegada de humanos. Nem todas as ilhas tinham animais grandes, mas quando havia animais grandes, eles estavam perdidos. Madagascar foi colonizada há cerca de 2.000 anos e os grandes mamíferos que viviam lá foram extintos. A Eurásia e a África não mostram esse padrão, mas também não tiveram uma chegada recente de humanos. Os humanos chegaram à Eurásia há centenas de milhares de anos, após a origem da espécie na África. Este tópico continua sendo uma área de pesquisa ativa e hipótese. Parece claro que, mesmo que o clima tenha desempenhado um papel, na maioria dos casos, a caça humana precipitou as extinções.

Extinções atuais

A sexta extinção em massa, ou Holoceno, parece ter começado mais cedo do que se acreditava anteriormente e tem a ver principalmente com as atividades do Homo sapiens. Desde o início do período do Holoceno, existem inúmeras extinções recentes de espécies individuais registradas em escritos humanos. A maioria delas é coincidente com a expansão das colônias européias desde os anos 1500.

Um dos exemplos anteriores e popularmente conhecidos é o pássaro dodô. O pássaro dodô vivia nas florestas das Maurícias, uma ilha no Oceano Índico. O pássaro dodô foi extinto por volta de 1662. Era caçada por sua carne por marinheiros e era uma presa fácil porque o dodô, que não evoluiu com os humanos, se aproximava das pessoas sem medo. Porcos, ratos e cães introduzidos na ilha por navios europeus também mataram filhotes de dodô e ovos.

A vaca marinha de Steller foi extinta em 1768; era parente do peixe-boi e provavelmente já viveu ao longo da costa noroeste da América do Norte. A vaca marinha de Steller foi descoberta pela primeira vez pelos europeus em 1741 e foi caçada para obter carne e óleo. A última vaca marinha foi morta em 1768. Isso equivale a 27 anos entre o primeiro contato da vaca marinha com os europeus e a extinção da espécie.

Em 1914, o último pombo-passageiro vivo morreu em um zoológico em Cincinnati, Ohio. Essa espécie já havia escurecido os céus da América do Norte durante suas migrações, mas foi caçada e sofreu com a perda de habitat por meio da derrubada de florestas para terras agrícolas. Em 1918, o último periquito vivo da Carolina morreu em cativeiro. Essa espécie já foi comum no leste dos Estados Unidos, mas sofreu com a perda de habitat. A espécie também foi caçada porque comia frutas de pomar quando seus alimentos nativos foram destruídos para dar lugar às terras agrícolas. O leão-marinho japonês, que habitava uma ampla área ao redor do Japão e da costa da Coreia, foi extinto na década de 1950 devido aos pescadores. A foca-monge do Caribe foi distribuída por todo o Mar do Caribe, mas foi levada à extinção por meio da caça em 1952.

Essas são apenas algumas das extinções registradas nos últimos 500 anos. A União Internacional para Conservação da Natureza (IUCN) mantém uma lista de espécies extintas e ameaçadas de extinção chamada Lista Vermelha. A lista não está completa, mas descreve 380 espécies extintas de vertebrados após 1500 dC, 86 das quais foram extintas por caça excessiva ou sobrepesca.

Estimativas das taxas de extinção atuais

As estimativas das taxas de extinção são dificultadas pelo fato de que a maioria das extinções provavelmente está acontecendo sem observação. É provável que a extinção de um pássaro ou mamífero seja notada pelos humanos, especialmente se tiver sido caçado ou usado de alguma outra forma. Mas existem muitos organismos que são menos interessantes para os humanos (não necessariamente de menor valor) e muitos que não são descritos.

A taxa de extinção de fundo é estimada em cerca de uma por milhão de espécies por ano (E/MSY). Por exemplo, supondo que existam cerca de dez milhões de espécies, a expectativa é que dez espécies sejam extintas a cada ano (cada ano representa dez milhões de espécies por ano).

Uma estimativa da taxa de extinção contemporânea usa as extinções no registro escrito desde o ano 1500. Somente para aves, este método produz uma estimativa de 26 E/MSY. No entanto, esse valor pode estar subestimado por três motivos. Primeiro, muitas espécies não teriam sido descritas até muito mais tarde no período, então sua perda teria passado despercebida. Em segundo lugar, o número de espécies recentemente extintas está aumentando porque as espécies extintas agora estão sendo descritas a partir de restos de esqueletos. E terceiro, algumas espécies provavelmente já estão extintas, embora os conservacionistas relutem em nomeá-las como tal. Levar esses fatores em consideração eleva a taxa de extinção estimada para mais perto de 100 E/MSY. A taxa prevista até o final do século é de 1500 E/MSY.

Uma segunda abordagem para estimar as taxas de extinção atuais é correlacionar a perda de espécies com a perda de habitat, medindo a perda da área florestal e entendendo as relações espécie-área. A relação espécie-área é a taxa na qual novas espécies são vistas quando a área pesquisada é aumentada. Estudos mostraram que o número de espécies presentes aumenta à medida que o tamanho da ilha aumenta. Também foi demonstrado que esse fenômeno é válido em outros habitats. Invertendo essa relação, se a área do habitat for reduzida, o número de espécies que vivem lá também diminuirá. Estimativas das taxas de extinção com base na perda de habitat e nas relações espécie-área sugeriram que, com cerca de 90 por cento de perda de habitat, espera-se que 50 por cento das espécies sejam extintas. As estimativas da área de espécies levaram a cálculos da taxa de extinção de espécies de cerca de 1000 E/MSY e superiores. Em geral, observações reais não mostram essa quantidade de perda e foram feitas sugestões de que há um atraso na extinção. Trabalhos recentes também questionaram a aplicabilidade da relação espécie-área ao estimar a perda de espécies. Este trabalho argumenta que a relação espécie-área leva a uma superestimação das taxas de extinção. Uma melhor relação de uso pode ser a relação endêmica-área. O uso desse método reduziria as estimativas para cerca de 500 E/MSY no próximo século. Observe que esse valor ainda é 500 vezes a taxa de fundo.

Figura\(\PageIndex{6}\): Estudos mostraram que o número de espécies presentes aumenta com o tamanho do habitat. (crédito: modificação da obra de Adam B. Smith)

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Resumo

A biodiversidade existe em vários níveis de organização e é medida de maneiras diferentes, dependendo dos objetivos de quem faz as medições. Essas medições incluem números de espécies, diversidade genética, diversidade química e diversidade de ecossistemas. O número de espécies descritas é estimado em 1,5 milhão, com cerca de 17.000 novas espécies sendo descritas a cada ano. As estimativas para o número total de espécies na Terra variam, mas são da ordem de 10 milhões. A biodiversidade está negativamente correlacionada com a latitude para a maioria dos táxons, o que significa que a biodiversidade é maior nos trópicos. O mecanismo desse padrão não é conhecido com certeza, mas várias hipóteses plausíveis foram avançadas.

Cinco extinções em massa com perdas de mais de 50 por cento das espécies existentes são observáveis no registro fóssil. Os tempos de recuperação da biodiversidade após extinções em massa variam, mas foram de até 30 milhões de anos. Extinções recentes são registradas na história escrita e são a base de um método de estimativa das taxas de extinção contemporâneas. O outro método usa medidas de perda de habitat e relações espécie-área. As estimativas das taxas de extinção contemporâneas variam, mas algumas taxas chegam a 500 vezes a taxa de fundo, conforme determinado a partir do registro fóssil, e prevê-se que aumentem.

Conexões artísticas

Figura\(\PageIndex{5}\): Scientists measured the relative abundance of fern spores above and below the K-Pg boundary in this rock sample. Which of the following statements most likely represents their findings?

1. An abundance of fern spores from several species was found below the K-Pg boundary, but none was found above.
2. An abundance of fern spores from several species was found above the K-Pg boundary, but none was found below.
3. An abundance of fern spores was found both above and below the K-Pg boundary, but only one species was found below the boundary , and many species were found above the boundary.
4. Many species of fern spores were found both above and below the boundary, but the total number of spores was greater below the boundary.

Answer

A. An abundance of fern spores from several species was found below the K-Pg boundary, but none was found above.

Footnotes

1. 1 Mora Camilo et al., “How Many Species Are There on Earth and in the Ocean?” PLoS Biology (2011), doi:10.1371/journal.pbio.1001127.
2. 2 Arthur D. Chapman, Numbers of Living Species in Australia and the World, 2nd ed. (Canberra, AU: Australian Biological Resources Study, 2009). www.environment.gov.au/biodiv...d-complete.pdf.
3. 3 Brian Groombridge and Martin D. Jenkins. World Atlas of Biodiversity: Earth’s Living Resources in the 21^st Century. Berkeley: University of California Press, 2002.
4. 4 International Institute for Species Exploration (IISE), 2011 State of Observed Species (SOS). Tempe, AZ: IISE, 2011. Accessed May, 20, 2012. species.asu.edu/SOS.

Glossary

adaptive radiation

rapid branching through speciation of a phylogenetic tree into many closely related species

biodiversity

variety of a biological system, typically conceived as the number of species, but also applying to genes, biochemistry, and ecosystems

biodiversity hotspot

concept originated by Norman Myers to describe a geographical region with a large number of endemic species and a large percentage of degraded habitat

chemical diversity

variety of metabolic compounds in an ecosystem

ecosystem diversity

variety of ecosystems

endemic species

species native to one place

extinction

disappearance of a species from Earth; local extinction is the disappearance of a species from a region

extinction rate

number of species becoming extinct over time, sometimes defined as extinctions per million species–years to make numbers manageable (E/MSY)

genetic diversity

variety of genes in a species or other taxonomic group or ecosystem, the term can refer to allelic diversity or genome-wide diversity

heterogeneity

number of ecological niches

megafauna

large animals

species-area relationship

relationship between area surveyed and number of species encountered; typically measured by incrementally increasing the area of a survey and determining the cumulative numbers of species