Uma equipa internacional de cientistas, na qual se inclui Martim Melo, do Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos (CIBIO-InBIO), da Universidade do Porto, e do Museu de História Natural e da Ciência da U.Porto (MHNC-UP), publicou recentemente um estudo na prestigiada revista Nature, no qual faz, pela primeira vez, a
demonstração empírica da Teoria da Biogeografia das Ilhas, utilizando uma base de dados a nível mundial. Proposta por Robert MacArthur e Edward Wilson nos anos 60, a Teoria da Biogeografia de Ilhas é comummente utilizada para explicar a diversidade de espécies observada nas ilhas. Na prática, a teoria postula que em ilhas maiores vão existir mais espécies pois quanto maior a área menor as taxas de extinção. Já nas ilhas mais isoladas, as taxas de uma colonização são
menores, resultando numa menor biodiversidade. MacArthur e Wilson também reconheceram que a evolução dentro de arquipélagos leva à formação de novas espécies, mas nunca a conseguiram incluir no seu modelo. De resto, muitos estudos testaram a Teoria da Biogeografia das Ilhas a pequenas escalas, mas, até hoje, nenhum deles o tinha tentado fazer a uma escala global. No estudo
agora publicado, foram reunidos dados moleculares de centenas de espécies de aves de 41 arquipélagos a nível mundial. Estes dados permitem estimar não só taxas de colonização e extinção, mas também taxas de especiação (formação de espécies).… até agora
Para analisar estes dados, a equipa utilizou um modelo estatístico inovador, desenvolvido pelo investigador português- e primeiro autor do estudo – Luis Valente, do Naturalis Biodiversity Center (Países Baixos). O resultado foi surpreendente: o modelo que melhor prevê o número de espécies em ilhas é mesmo o modelo original de MacArthur e Wilson.
Simultaneamente, foi possível chegar a outra constatação fascinante. Embora seja dada muita atenção às divergências evolutivas que ocorrem em ilhas, como no caso dos tentilhões de Darwin nas Galápagos, a grande maioria das espécies de aves nas ilhas constituem ramos evolutivos únicos, como resultado de colonizações independentes de espécies provenientes dos continentes.
Martim Melo (à esq.) e Luis Valente foram dois dos investigadores responsáveis pelo estudo agora publicado. (Foto: Amancio Motove Etingue)
Um avanço essencial para o conhecimento da biodiversidade
“É a primeira vez que se inclui a evolução no modelo. O nosso uso de dados moleculares permitiu colmatar essa falha. A formação de espécies em arquipélagos depende simultaneamente da área e do isolamento: quanto maior e mais isolada for uma ilha, maior o número de espécies que se irão aí formar”, refere Martim Melo.
Ainda segundo o investigador e coordenador de exploração no MHNC-UP, “o artigo não só comprova a teoria da biogeografia das ilhas para as aves, como define a forma das relações exatas entre os fatores físicos (área, isolamento) e os determinantes do número de espécies (colonização, extinção, especiação)”, acrescenta.
Este estudo constitui assim um avanço essencial para o conhecimento dos principais processos que explicam a biodiversidade global. Contudo, falta ainda compreender porque surgiram mais espécies em determinados grupos de animais e de plantas e de que forma a crescente perda e fragmentação de habitats irá afetar a biodiversidade.
Para a compreensão dos efeitos da fragmentação de habitats, Martim Melo salienta que “as ilhas continentais, ilhas previamente ligadas a um continente, mas separadas deste pela subida do nível do mar, constituem modelos mais próximos e por isso potencialmente mais informativos”. E é por essa razão que neste momento se encontra com Luis Valente na ilha de Bioko (Guiné Equatorial) “a realizar trabalho de campo nesse sentido”.
Título: Riqueza de espécies e endemismo em ilhas oceânicas do atlântico: Testando premissas de biogeografia de ilhas
Resumo: Grande parte dos estudos testando padrões biogeográficos utiliza organismos terrestres como modelo, todavia, os padrões identificados podem não ser aplicáveis a organismos marinhos. Uma minoria desses estudos se dá em ilhas oceânicas, que constituem melhores unidades de estudo, sendo que dentre os realizados no oceano Atlântico, todos são restritos a um único arquipélago. Há então a necessidade de estudos em grande escala com organismos marinhos no Oceano Atlântico a fim de verificar se os mesmos padrões biogeográficos são observados, assim como de estudos que contemplem diversos grupos de espécies, para que se possa testar a aplicabilidade e generalidade das premissas de biogeografia de ilhas. Para este estudo foram obtidos dados de riquezas de peixes recifais, gastrópodes e macroalgas e de porcentagem de endemismo de peixes recifais para 11 ilhas oceânicas do Atlântico: Santa Helena, Ascensão, São Tomé & Príncipe, Cabo Verde, Canárias, Açores, Madeira, Bermudas, Trindade, São Pedro e São Paulo, e Fernando de Noronha. Tais dados foram comparados através de regressões simples com as áreas de plataforma rasa, latitudes, idades geológicas e isolamentos das ilhas (distâncias ao ambiente recifal e continente mais próximos). Os resultados sustentam dois padrões de Biogeografia de Ilhas, a relação positiva endemismo-isolamento e a relação positiva espécie-área. Dentre as medidas de isolamento, distância ao ambiente recifal mais próximo explicou melhor a variação na porcentagem de endemismo do que distância ao continente mais próximo, provavelmente devido ao fato de qualquer outro ambiente recifal servir de fonte de espécies para a ilha em questão, mantendo o fluxo gênico e diminuindo a probabilidade de surgimento de neo-endêmicos. Para os três grupos foram calculadas as equações que melhor se ajustam à curva de relação espécie-área, sendo para os três casos a equação geométrica. Tal equação está de acordo com o Modelo Função Potência proposto pela Teoria de Biogeogafia de Ilhas, reforçando ainda mais a generalidade da mesma. Não foram verificadas relações entre porcentagem de endemismo e área de plataforma rasa, latitude ou idade da ilha, e tampouco entre riqueza de espécies e latitude. Por fim, tampouco foi verificada relação entre riqueza e distância da ilha ao ambiente recifal mais próximo, mas apenas uma tendência (não significativa) de relação negativa entre elas. Todavia, as ilhas mais próximas do continente são também as mais velhas, e visto haver uma forte relação positiva entre idade da ilha e suas riquezas, é possível concluir que tal tendência é apenas conseqüência da relação idade-isolamento. Assim, para ilhas oceânicas do Atlântico, a riqueza de organismos marinhos costeiros parece responder melhor à variação na idade geológica da ilha do que no isolamento, ou seja, é provável que o tempo seja mais relevante que o espaço sobre os processos que determinam os padrões biogeográficos dos grupos marinhos costeiros, de forma que com o decorrer de milhares de anos as espécies consigam, de alguma maneira, sobrepor determinadas barreiras impostas pelas distâncias e colonizar as ilhas.Most studies testing biogeographical patterns are conducted using terrestrial organisms as models, although recognized patters may not apply to marine organisms. Moreover, just a few of these studies have been developed in oceanic islands, which constitute better units for biogeography studies. Nonetheless, all of those studies taken on the Atlantic Ocean are restricted to a single archipelago. Thus, large scale studies on Atlantic Ocean using marine organisms as models are required in order to test if the same biogeographical patterns are expressed. Also studies that examine different groups of species are required to enable testing the applicability and generality of island biogeography assumptions. Unlike previous studies, species richness data for three distinct marine groups - reef fish, gastropods and seaweeds - as well as percentage of reef fish endemism were compiled to 11 Atlantic oceanic islands: Saint Helena, Ascension, São Tomé & Príncipe, Cap Verde Island, Canaries, Azores, Madeira, Bermuda, Trindade Island, Saint Paul’s Rocks and Fernando de Noronha. Richness and endemism data were regressed against islands shallow shelf surface (area), latitude, geological age and isolation (distance from nearest reef habitat and from mainland). Results corroborated with two substantial biogeographical patterns: the species-isolation and species-area positive relationships. Among the two isolation measures considered, distance from nearest reef habitat explained better the percentage of endemism levels than distance from mainland did. This might be an effect of other reef habitat acting as a source of species to the island, keeping gene flow and decreasing the neo-endemic emergence probability. For each of the three groups were calculated the mathematical model that best fits the regression curve of species richness against area, that were geometrical equations (S=C*Az) for all of them, as predicted by the Island Biogeography Theory. This result strengthens the generality of this theory. There were no significant relationships between percentage of endemism and islands shallow shelf surface, latitude or geological age, neither between species richness and latitude. Finally, no correlation between species richness and distance from the nearest reef habitat was found, but a trend (non-significant) of inverse relationship between richness and distance from mainland was verified. However, islands get older as they approach from mainland, so that the closest islands are also the oldest, and given that a highly significant positive relationship was detected between islands species richness and their geological age, it suggests that this trend is simply a consequence of the age-isolation relationship. The island’s geological age seems to explain more properly the variation of marine organisms’ richness when compared to isolation, that is, time is likely to play a more fundamental role than distance on the process that shape biogeographical patterns of shallow marine groups. So that, over thousands of years species are able, somehow, to overcome certain barriers imposed by distance and colonize the islands.