Um retrato da rica diversidade de plantas da Mata Atlântica brasileira. gui becker, CC BY-SA
Parece que a cada dia os cientistas relatam consequências mais terríveis das mudanças climáticas sobre animais e plantas em todo o mundo. Pássaros que são migrando depois no ano não consegue encontrar comida suficiente. Plantas são florescendo antes seus insetos polinizadores eclodem. As espécies de presas têm menos resistência para escapar de predadores. Em suma, as mudanças climáticas que afetam um organismo podem desencadear efeitos em cascata que podem perturbar a estrutura e o funcionamento de ecossistemas inteiros.
Um componente da saúde animal que reflete amplamente o ambiente circundante é o microbioma, o consórcio de micróbios agora conhecido por ajudar na digestão dos alimentos, regulando o sistema imunológico e protegendo contra patógenos. As espécies de bactérias que compõem o microbioma são recrutadas principalmente do meio ambiente. Assim, as redes alimentares e outras interações com animais que influenciam as bactérias ambientais têm o potencial de moldar os microbiomas dos animais.
Mas o que acontece quando a mudança climática perturba o meio ambiente, causando mudanças nos microbiomas dos animais que os impedem de desempenhar as funções-chave de que os animais precisam para sobreviver e prosperar?
Eu sou ecologista no laboratório de gui becker especializando-se em pesquisa tropical na interseção de doenças anfíbias emergentes e mudanças climáticas. Centenas de anfíbios nos trópicos globais estão enfrentando pressões crescentes de doenças e mudanças climáticas. E há evidências crescentes de que os estressores ambientais estão mudando os microbiomas dos animais, contribuindo para os desafios que eles enfrentam.
Construindo um ecossistema
Em um artigo do experiência recente Projetado para descobrir como o microbioma dos girinos foi influenciado por outras espécies animais no ambiente, meus colegas e eu estudamos comunidades saudáveis de bactérias de água doce, crustáceos e insetos de habitats úmidos na Mata Atlântica brasileira. Nós nos concentramos em suas atividades de alimentação - como filtravam a água para obter comida e quebravam o material vegetal morto.
É bem sabido que essas atividades alimentares são essenciais para as funções do ecossistema, como a decomposição. Mas descobrimos que essas teias alimentares também serviam a outro propósito: estimularam o crescimento de espécies bacterianas “boas” no meio ambiente, como espécies que lutam contra micróbios patogênicos.
Como resultado, girinos que compartilham o ecossistema com esses microrganismos e invertebrados têm microbiomas intestinais mais saudáveis. Isso forneceu uma forte defesa contra patógenos, em comparação com girinos que não compartilhavam seu habitat com diversas redes de organismos.
O nosso mais recente trabalho levou essa pesquisa um passo adiante, testando como uma perturbação como o aquecimento do clima poderia influenciar essas teias alimentares que ajudam a garantir a saúde dos microbiomas de vertebrados na natureza.
Mapear as interações de espécies em diversos ecossistemas é difícil em condições de campo, onde o ambiente é imprevisível, e replicar experimentos para confirmar descobertas é um desafio.
Para resolver esse problema, usamos plantas da família das bromélias para funcionar como mini-ecossistemas, de modo que meus colegas e eu pudéssemos estudar os efeitos do aquecimento do clima nas interações entre espécies nas condições mais controladas de um laboratório.
As folhas fortemente espiraladas das bromélias fornecem um mini-aquário para girinos, invertebrados e microrganismos. Sasha Greenspan, CC BY-SA
As bromélias são ideais para trabalhos experimentais em interações comunitárias porque são microcosmos naturais e suas pequenas dimensões permitem que muitas delas cresçam em um espaço pequeno. Nossos locais de estudo nas florestas tropicais do Brasil suportam densidades extremamente altas de bromélias do solo ao dossel, muitas vezes lembrando o país das maravilhas do Dr. Seussian.
Para recriar ecossistemas naturais para nosso experimento, plantamos um jardim de 60 bromélias idênticas ao ar livre, à sombra de uma pequena floresta tropical em São Paulo, Brasil. Em seguida, permitimos que as bromélias fossem naturalmente colonizadas por invertebrados e microrganismos por três meses. Algumas das plantas foram expostas à temperatura ambiente e outras foram aquecidas até seis graus acima da temperatura ambiente - com um sistema de aquecimento externo personalizado - para coincidir com as tendências de mudanças climáticas globais previstas.
Nas proximidades, coletamos nossa espécie hospedeira modelo para o experimento - girinos da espécie perereca. Ololygon perpusilla que se reproduzem apenas nos mini-aquários criados pelas folhas das bromélias.
Em seguida, transferimos as bromélias de fora para o laboratório, adicionamos um girino à minúscula piscina de água no centro de cada planta e aplicamos o mesmo sistema de aquecimento para simular o aquecimento. Depois de algumas semanas, nós inventamos as espécies bacterianas nos intestinos dos girinos, bem como as espécies de bactérias e invertebrados que vivem nas bromélias.
Montagem do experimento com 60 bromélias e sistema de aquecimento customizado. gui becker, CC BY-SA
Os efeitos dominó das mudanças climáticas
neste estudo, publicado na Nature Climate Change, descobrimos que os efeitos do aquecimento nas redes de comunidades ecológicas - incluindo bactérias ambientais, vermes, larvas de mosquitos e outros invertebrados aquáticos - comprometeram a flora intestinal dos girinos, levando a um crescimento reduzido, que é um indicador de boa forma.
A saúde dos microbiomas intestinais dos girinos foi especificamente ligada a mudanças na comunidade de bactérias aquáticas e invertebrados que vivem ao lado de girinos dentro das bromélias. Ou seja, o aquecimento apoiou o crescimento e a reprodução de certas espécies de bactérias e invertebrados e inibiu outras, e essas mudanças ambientais perturbaram o microbioma intestinal do girino.
As temperaturas mais altas também levaram a um desenvolvimento mais rápido de larvas de mosquitos que se alimentam de filtros. Nossos resultados sugerem que taxas mais altas de alimentação por filtro também alteraram a composição de espécies de bactérias no ambiente de maneiras que perturbaram ainda mais o microbioma do girino.
Na verdade, o crescimento do girino - um indicador da saúde da espécie - foi mais fortemente associado a mudanças induzidas pelo aquecimento em seus microbiomas intestinais do que aos efeitos diretos do aquecimento sobre o crescimento que são esperados em animais de sangue frio como girinos ou efeitos do aquecimento sobre os recursos alimentares de algas dos girinos.
Nosso trabalho demonstra como a mudança climática em escala global pode afetar até mesmo os menores níveis de organização biológica, incluindo as bactérias simbióticas que vivem dentro do trato digestivo de uma espécie de sapo minúsculo.
Olhar para esses processos no contexto de uma comunidade ecológica inteira ajuda a ampliar nossa perspectiva sobre a saúde do microbioma sob mudanças globais.
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Casos a investigação dos efeitos do aquecimento nos microbiomas de vertebrados geralmente se concentra nas respostas diretas à temperatura da flora do hospedeiro, em vez de situar os hospedeiros nas comunidades complexas e interligadas onde vivem na natureza.
Nossas descobertas apóiam um consenso crescente entre os cientistas de que, embora se espere que o aquecimento climático empurre alguns animais além de seus limites térmicos, uma consequência muito mais onipresente do aquecimento é que ele pode desencadear um efeito dominó ecológico, interrompendo as interações de espécies de que os ecossistemas precisam para funcionar corretamente.
Sobre o autor
Sasha Greenspan, pesquisadora associada, Universidade do Alabama
Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
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