Modelo computacional ajuda a entender formação de interações ecológicas

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Pesquisa concluiu que a diversidade entre espécies é o principal fator que influencia a forma com que elas se relacionam na natureza

Interações ecológicas
Imagem: Sora Sagano on Unsplash

Uma das maneiras para entender melhor o emaranhado de interações entre as espécies na natureza é analisar seus formatos e arquiteturas – o que os cientistas chamam de topologia. Foi com essa proposta que o biólogo Rafael Pinheiro, da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), com orientação do professor Marco Mello, do Instituto de Biociências (IB) da USP, investigou as regras de montagem das redes de interação ecológicas, afim de compreender como surgem. Por meio de um modelo computacional, o trabalho mostrou que a diversidade das espécies é o principal fator que influencia a formação dessas redes – e indicou evidências para a existência de um tipo de topologia que havia sido previsto apenas como uma possibilidade teórica.

A análise de redes complexas permite tentar extrair uma lógica por trás do grande “embolado” de interações ecológicas, o que pode ser feito estudando a topologia dessas redes, diz Rafael Pinheiro. “Assim podemos tentar entender não só como essas redes são formadas e evoluem através do tempo, mas o quão resistentes são a impactos externos, por exemplo. No meu doutorado, trabalhamos com a questão do surgimento dessas topologias”, contou ao Jornal da USP.

O conceito das redes de interação baseia-se no fato de que as espécies não vivem isoladas no meio ambiente, elas interagem e são dependentes entre si. “Nós aplicamos uma hipótese evolutiva sobre como, nestas interações, consumidores evoluem para explorar os diferentes recursos, e fizemos um modelo computacional com o intuito de simularmos essas situações”, explicou Pinheiro.

Um terceiro tipo de rede de interação e a diversidade das espécies

Os tipos de redes que mais aparecem nas simulações com o modelo foram as topologias que já são observadas no mundo real: aninhada e modular. Nas redes aninhadas as espécies que têm menos interações estão fazendo a mesma coisa que aquelas que possuem muitas interações. Já nas modulares, há formação de subgrupos de espécies que interagem mais umas com as outras do que com outras espécies da mesma rede.

O grande achado da pesquisa foi o aparecimento de evidências para uma terceira topologia, chamada de composta. Ela possui esse nome pois é uma mistura entre a modular e a aninhada e já havia sido prevista como uma possibilidade teórica. Segundo Mello, orientador da pesquisa, “na literatura ocorriam muitos debates sobre qual era o tipo de rede mais comum (aninhamento ou modularidade), mas vimos que na maior parte dos casos as coisas estão combinadas”.

Outra conclusão do estudo foi que a diversidade das espécies é o que mais influencia no tipo de rede. “Se uma rede possui só espécies parecidas, provavelmente vamos ver uma topologia aninhada, no qual os recursos são parecidos e não há preferência clara entre as espécies consumidoras. Agora, em uma rede com alta diversidade, começa surgir a especialização nas interações, e a tendência é encontrar redes modulares ou compostas”, detalhou Pinheiro.

Para ilustrar a situação, o pesquisador dá como exemplo redes formadas por várias espécies de mamíferos e várias espécies de certo grupo de parasitas. Se os mamíferos forem todos parecidos entre si, um parasita que seja capaz de infectar um deles conseguirá infectar todos os outros, o que resultaria em uma rede aninhada. Já se os mamíferos forem muito diferentes entre si, os parasitas precisariam se especializar porque o que é necessário para infectar um mamífero não é suficiente para infectar outro, resultando na formação de pequenos grupos. Essa configuração geraria, então, redes modulares ou compostas. “Percebemos, no final, que o que mais afetou a topologia das redes foi o quanto os recursos são diferentes ou parecidos entre si”, conclui o pesquisador.

Objetivo das simulações com o modelo computacional

O modelo computacional foi testado com informações do banco de dados do Laboratório de Síntese Ecológica e de colaboradores. Segundo Mello, o foco foram os tipos de interação, “porque a ideia do modelo era valer para várias situações diferentes e para organismos diferentes que fazem tipos de interações diferentes”.

A busca foi pela construção de um modelo mais simples possível. Ao invés de se pensar nas diversas características específicas de diferentes tipos de interações, foram imaginadas apenas espécies consumidoras e espécies recursos. Isso permitiu pensar em processos e parâmetros que podiam ser válidos em vários casos, indo desde a polinização até o parasitismo.

O estudo das redes de interação possui grande importância não só para entender como elas evoluíram ao longo do tempo, mas também para aplicações práticas no presente e no futuro. “O trabalho visou entender como as espécies se relacionam entre si, sendo importante para avançar teorias ecológicas e evolutivas e entender melhor esse emaranhado de relações. Além disso, há uma importância prática para segurança alimentar, saúde pública e animal, por exemplo”, finaliza Marco Mello.

A pesquisa também contou com a participação de cientistas da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e da Universidade de Freiburg, na Alemanha, e foi publicada, em junho de 2019, na revista científica Ecological Society of America.



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