Modelo do MIT e da Universidade de Leicester liga extinções em massa ao ciclo do carbono

Ao longo da história da Terra, todas as extinções em massa partilharam um traço essencial: o ambiente transformou-se mais depressa do que a vida conseguiu acompanhar através da adaptação.

Esta noção circula, com diferentes formulações, há várias décadas, mas faltava ainda uma verificação à escala global - abrangendo toda a vida animal e atravessando toda a história geológica.

Um novo modelo teórico desenvolvido por equipas do MIT e da Universidade de Leicester veio preencher essa lacuna, e os resultados mantêm-se consistentes.

Em particular, a gravidade das extinções em massa é prevista com notável precisão ao comparar-se a velocidade a que os organismos conseguem adaptar-se com a rapidez a que o ambiente se altera.

Os investigadores sublinham, com prudência, que as taxas actuais de mudança no ciclo do carbono estão a aproximar-se da zona em que a adaptação começa a falhar.

O trabalho foi liderado por Daniel Rothman, professor de geofísica e co-director do Lorenz Center no MIT, e por Sergei Petrovskii, professor de matemática aplicada na Universidade de Leicester.

A equipa formulou matematicamente aquilo a que chama a hipótese do desfasamento de taxas - a ideia de que a extinção ocorre quando a mudança ambiental ultrapassa a adaptação evolutiva - e confrontou-a com dados geológicos e paleontológicos que cobrem os últimos 450 milhões de anos.

Perder ramos inteiros da vida

As raízes intelectuais desta investigação remontam ao século XVIII, quando o naturalista francês Georges Cuvier - muitas vezes apontado como o pai fundador da paleontologia - defendeu que as espécies podiam desaparecer por completo, eliminadas por catástrofes ambientais de grande escala.

Com o tempo, a perspectiva do catastrofismo foi sendo substituída por uma leitura da história da Terra dominada por processos lentos e graduais.

Ainda assim, em meados do século XX, o geólogo norte-americano Norman Newell recuperou a ideia central numa versão mais rigorosa: a extinção acontece quando a mudança do ambiente ocorre mais rapidamente do que uma espécie consegue evoluir para lhe fazer face.

Desde então, biólogos têm observado este desfasamento de taxas em espécies individuais.

O que Rothman e Petrovskii quiseram esclarecer foi se a mesma lógica se mantém ao nível das extinções em massa globais - não apenas espécies isoladas a lidar com alterações locais, mas o colapso generalizado de ramos inteiros da árvore da vida.

“Sabemos que espécies individuais se extinguem quando a mudança ambiental ultrapassa a sua capacidade de adaptação”, disse Rothman. “Mas não tem sido claro se esta mesma ideia se aplica à escala de eventos de extinção global.”

As dificuldades de construir um modelo

O obstáculo principal é que as taxas de adaptação, entre diferentes grupos animais e ao longo de escalas geológicas, não são directamente observáveis.

Ninguém acompanhou uma linhagem durante um milhão de anos para medir, em tempo real, quão depressa respondeu a um clima em transformação.

Para contornar isto, Rothman e Petrovskii criaram, a partir de primeiros princípios, uma descrição matemática das taxas de adaptação.

Para que a adaptação evolutiva seja bem-sucedida, têm de ocorrer simultaneamente várias condições - variação herdável, diferenças de aptidão, e vantagem reprodutiva para indivíduos mais bem adaptados.

Como a probabilidade de cada condição se verificar se multiplica com as restantes, essa estrutura matemática gera uma curva característica em forma de sino: a maioria dos grupos animais adapta-se a ritmos intermédios, enquanto menos grupos o fazem a ritmos muito lentos ou muito rápidos.

Um desfasamento que se pode medir

Com essa curva geral estabelecida, os investigadores compararam-na com registos de mudança ambiental em 27 episódios, ao longo dos últimos 450 milhões de anos, nos quais o ciclo global do carbono sofreu perturbações significativas.

De seguida, analisaram a fracção de grupos animais que se extinguiu em cada episódio, recorrendo a dados reunidos pelo paleobiólogo John Alroy.

O modelo correspondeu ao que os dados mostram. Em praticamente todas as grandes extinções em massa do conjunto analisado, surgiu um desfasamento mensurável entre a rapidez da alteração ambiental e a rapidez com que a vida conseguia adaptar-se.

Quanto maior o desfasamento, maior foi o número de espécies extintas. A severidade das extinções revelou-se previsível a partir das taxas.

O que o fim do Pérmico nos diz

A extinção do fim do Pérmico, há 252 milhões de anos, foi a mais devastadora da história da Terra, eliminando mais de 80 por cento das espécies marinhas.

Segundo a interpretação do modelo, a acidificação rápida dos oceanos avançou mais depressa do que a capacidade dos organismos para evoluírem protecções fisiológicas adequadas.

Um evento deste tipo exige, ao mesmo tempo, uma mudança ambiental muito rápida e uma grande fracção de espécies cujas taxas de adaptação ficam aquém do que essa mudança exige.

A curva em sino das taxas de adaptação indica que a maioria dos grupos animais se concentra no intervalo intermédio: conseguem lidar com mudanças moderadas, mas não com alterações aceleradas.

Adaptabilidade e mudança ambiental

Uma das observações mais marcantes do estudo é que a amplitude das taxas de adaptação entre grupos animais é, em termos gerais, semelhante à amplitude das taxas a que o ambiente muda naturalmente. Esse alinhamento não parece ser mero acaso.

“O que começamos a ver é um certo nível de organização, e formas como a vida se comporta que são consistentes com as formas como o ambiente se comporta”, afirmou Rothman.

“Pode ser que a vida tenha evoluído de modo que o seu intervalo de capacidades de adaptação corresponda ao intervalo de tensões que enfrenta.”

Isto sugere que a vida não se limitou a reagir passivamente às mudanças ambientais; ao longo de tempos profundos, poderá ter-se ajustado ao ritmo do mundo em que existe.

Por isso, torna-se especialmente vulnerável quando esse ritmo passa para além de tudo aquilo para que foi “calibrada”.

O que acontece hoje

Os autores são cautelosos quanto a aplicar esta estrutura de forma directa ao presente. Ainda assim, Rothman não evita por completo a implicação.

“Os níveis de dióxido de carbono no oceano estão hoje a aumentar a uma taxa que, quando devidamente re-escalada, é semelhante a taxas de mudança do ciclo do carbono que são apenas ligeiramente inferiores às associadas a grandes eventos de extinção no passado”, disse.

“Isso sugere que a mudança ambiental moderna pode estar a aproximar-se de taxas para lá das quais a adaptação se torna cada vez mais difícil”, concluiu.

---