Mikami Environmental Blog

Climate Change / Mudanças Climáticas (468)

Publicado em 01 março 2019

Por Peter Moon


Herbivores, omnivores, carnivores, insectivores, frugivores, butchers and decomposers. Earth's ecosystems function in a formidable web of interactions between plants, animals, insects, fungi and microorganisms. A key part of these interactions lies in the balance of the food chain between predators and herbivores, which regulates the planet's plant production.

This balance between predators and prey that feed on plants can be altered as a result of future climate changes. The conclusion is from research supported by FAPESP and published in the journal Nature Climate Change.

"In the study, we trace the causes of these changes and demonstrate that they are explained by components of the climate, especially temperature, that will change in the future," said Gustavo Quevedo Romero, a professor at the Biology Institute of the State University of Campinas (Unicamp) and author of the article.

According to a researcher, climate change can redistribute the strength of ecological interactions between prey and predator species. The results show that higher temperatures and a more stable and less seasonal climate lead to greater predation pressure. However, the increased climate instability that accompanies ongoing climate change, especially in tropical regions, will lead to a general decrease in predation pressure in the tropics. In contrast, some regions of temperate zones will increase predation pressure.

"This reorganization of the interacting forces between species could have disastrous consequences for the functioning of terrestrial ecosystems and affect the ecosystem services they offer, such as biological control and the nutrient cycle," said Romero.

Organic farmers in the tropics, for example, depend on the biological control exerted by the natural enemies of crop pests. However, predicted climate change may reduce the effectiveness of these predators in pest control.

The new study was based on data previously collected in a study published in the journal Science in 2017 under the coordination of Tomas Roslin of the Swedish University of Agricultural Sciences in Uppsala, Sweden, and also at the University of Helsinki in Finland.

In the previous work, the researchers evaluated the impression of bites on artificial caterpillars to show that the more the latitudinal gradient of the ecosystems (towards temperate and polar regions) increases, the likelihood of a herbivore being eaten by a predator is only a fraction than in the equatorial regions.

The study was made from the measurement of the risk of predation of 2,879 artificial caterpillars molded with green modeling mass. They were monitored at 31 sites on the planet along a latitudinal gradient that stretched from the 30.4 ° south parallel of Rio Grande do Sul, South Africa and central Australia to the parallel 74.3 North, at the height of the Canadian Arctic, Greenland and the extreme north of Siberia. The 31 sites were distributed in an elevation gradient ranging from sea level up to 2,100 meters of altitude, or just below the altitude of Mexico City (2,240 meters).

The artificial caterpillars were glued to the top of whole leaves in seedlings or shrubs with a maximum of 1 meter in height. The researchers evaluated six groups of predators that were affected: birds, lizards, mammals, arthropods and gastropods (snails or slugs).

Climatic adjustment

In the paper of Science, the authors confirmed the hypothesis that the biotic interaction pressure increases toward the Equator and decreases toward the poles. In the work now published in Nature Climate Change, what has been done is to compare the predation data of caterpillars and their locations with present and future bioclimatic data, based on different climate models that predict changes in the climate from emissions of carbon dioxide.

"We used niche modeling to study biotic interactions, a method originally developed to predict the spatial distribution of species," he said.

For the new study, the authors used WorldClim 2, a database of 19 bioclimatic variables applied globally in a grid with spatial resolution of 1 square kilometer.

Then, the structural equation modeling method was applied to determine the relative importance of the direct and indirect effects of absolute latitude, elevation and underlying local climate (including climatic components of precipitation and temperature) on predation pressure. According to Romero, these models revealed that predation data were more explained by variations in temperature components.

Future projections

Researchers were able to predict the redistribution of predation pressure across the globe, projected for the 2070s climate scenario. "Overall, we could see that, by 2070, predation pressure could be significantly affected by variation of temperature, but possibly will not be affected by changes in precipitation, "Romero said.

According to him, the pressure of predation will be affected by both the increase and the instability of the temperature (sharp increases and reductions) in certain ecosystems.

"The temperature instability, more than its increase, will decrease the predation pressure. And that impact will be exacerbated in tropical regions, where it is predicted that the climate will become more unstable, "said Romero.

The data suggest that, with rising temperatures, the level of predation pressure will rise moderately in temperate regions, which spread across North America and Asia. In the Scandinavian countries, the United Kingdom and Alaska, the increase in predation pressure among arthropods will be higher.

Predation pressure will be reduced precisely in the equatorial regions, which concentrate the most biodiverse ecosystems on the planet, namely equatorial Africa, Southeast Asia, Indonesia and the tropical regions of South America, Central America and the Caribbean.

The data suggest that, together with Colombia, Brazil will be particularly affected. Perhaps Brazil is the most affected country, due to its position in the tropics and the great extension of the Amazon Forest.

"Climate change is not only reflected in changes in species distribution, but also in changes in the interaction between species," said Romero. "In the tropics, it could have an impact on the yield of tropical agriculture, with the consequent increase in threats to food security, due to a decrease in the efficiency of biological control in areas most vulnerable to climate change," he said.

In addition to Romero and Roslin, the biologist Thadeu Sobral-Souza, from the Institute of Biosciences of the Universidade Estadual Paulista (Unesp) in Rio Claro; Thiago Gonçalves-Souza, from the Federal Rural University of Pernambuco; Nicholas Marino, of the Federal University of Rio de Janeiro; Pavel Kratina of the Queen Mary University of London in the United Kingdom and William Petry of the Institute of Integrative Biology in Switzerland.

The study was also supported by the National Council for Scientific and Technological Development (CNPq) and the Financier of Innovation and Research (Finep).

The article Global predation pressure redistribution under future climate change (doi: can be read at .

Sent by FAPESP Agency on February 21, 2019

(Until the next Friday, March 8, 2019)


Mudanças Climáticas: Equilíbrio entre predadores e presas será afetado pela temperatura, com consequências desastrosas para os ecossistemas

Mudança climática em curso pode alterar interação ecológica entre espécies

Por Peter Moon

Agência FAPESP

Herbívoros, onívoros, carnívoros, insetívoros, frugívoros, carniceiros e decompositores. Os ecossistemas da Terra funcionam em uma formidável teia de interações entre plantas, animais, insetos, fungos e microrganismos. Uma parte fundamental dessas interações reside no equilíbrio da cadeia alimentar entre predadores e herbívoros, que regula a produção vegetal do planeta.

Esse equilíbrio entre predadores e presas que se alimentam de plantas pode ser alterado em decorrência das futuras mudanças climáticas. A conclusão é de uma pesquisa apoiada pela FAPESP e publicada na revista Nature Climate Change.

“No estudo, traçamos as causas dessas mudanças e demonstramos que elas são explicadas por componentes do clima, especialmente da temperatura, que serão alterados no futuro”, disse Gustavo Quevedo Romero, professor do Instituto de Biologia da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e autor principal do artigo.

Segundo pesquisador, as mudanças climáticas podem redistribuir a força das interações ecológicas entre as espécies de presas e predadores. Os resultados mostram que temperaturas mais altas e um clima mais estável e menos sazonal levam a uma maior pressão de predação. Porém, a maior instabilidade no clima que acompanha as mudanças climáticas em curso, especialmente nas regiões tropicais, levará a uma diminuição geral na pressão de predação nos trópicos. Em contraste, algumas regiões de zonas temperadas sofrerão aumento da pressão de predação.

“Essa reorganização das forças de interação entre espécies poderá ter consequências desastrosas para o funcionamento dos ecossistemas terrestres e afetar os serviços ecossistêmicos que eles oferecem, como o controle biológico e o ciclo de nutrientes”, disse Romero.

Os agricultores orgânicos nos trópicos, por exemplo, dependem do controle biológico exercido pelos inimigos naturais das pragas de lavoura. No entanto, as mudanças climáticas previstas poderão diminuir a efetividade desses predadores no controle de pragas.

O novo estudo se baseou em dados previamente coletados em uma pesquisa publicada na revista Science em 2017, sob a coordenação de Tomas Roslin, da Universidade Sueca de Ciências da Agricultura, de Uppsala, na Suécia, e também da Universidade de Helsinque, na Finlândia.

Nesse trabalho anterior, os pesquisadores avaliaram a impressão de mordidas em lagartas artificiais para mostrar que, quanto mais aumenta o gradiente latitudinal dos ecossistemas (em direção às regiões temperadas e polares), a probabilidade de um herbívoro ser comido por um predador é apenas uma fração do que ocorre nas regiões equatoriais.

O estudo foi feito a partir da mensuração do risco de predação de 2.879 lagartas artificiais moldadas com massa de modelar verde. Elas foram monitoradas em 31 locais do planeta ao longo de um gradiente latitudinal que se estendeu desde o paralelo 30,4° sul, na altura do Rio Grande do Sul, da África do Sul e do centro da Austrália, até o paralelo 74,3° norte, na altura do Ártico canadense, da Groenlândia e do extremo norte da Sibéria. Os 31 locais estavam distribuídos em um gradiente de elevação que ia desde o nível do mar até 2.100 metros de altitude, ou seja, pouco abaixo da altitude da Cidade do México (2.240 metros).

As lagartas artificiais foram coladas na parte superior de folhas inteiras em plântulas ou arbustos com no máximo 1 metro de altura. Com base na análise das marcas de dentadas e bicadas preservadas na massa de modelar, os pesquisadores avaliaram que seis grupos de predadores foram afetados: aves, lagartos, mamíferos, artrópodes e gastrópodes (caracóis ou lesmas).

Ajuste climático

No artigo da Science, os autores confirmaram a hipótese de que a pressão de interação biótica aumenta em direção ao Equador e diminui em direção aos polos. No trabalho agora publicado na Nature Climate Change, o que se fez foi confrontar os dados de predação das lagartas e suas localizações com dados bioclimáticos do presente e do futuro, com base em diversos modelos climáticos que preveem as alterações no clima a partir das emissões de dióxido de carbono.

“Utilizamos modelagem de nicho para estudar interações bióticas, método originalmente desenvolvido para prever a distribuição espacial de espécies”, disse.

Para o novo estudo, os autores usaram a WorldClim 2, uma base de dados de 19 variáveis bioclimáticas aplicadas globalmente em uma grade com resolução espacial de 1 quilômetro quadrado.

Em seguida, foi aplicado o método de modelagem de equações estruturais para determinar a importância relativa dos efeitos diretos e indiretos da latitude absoluta, elevação e do clima local subjacente (incluindo componentes climáticos da precipitação e temperatura) na pressão de predação. Segundo Romero, esses modelos revelaram que os dados de predação foram mais explicados pelas variações nos componentes da temperatura.

Projeções futuras

Os pesquisadores foram capazes de prever a redistribuição da pressão de predação em todo o globo, projetada para o cenário climático de 2070. “De maneira geral, o que pudemos constatar foi que, para 2070, a pressão de predação poderá ser sensivelmente afetada pela variação de temperatura, mas possivelmente não será afetada pelas mudanças na precipitação”, disse Romero.

Segundo ele, a pressão de predação será afetada tanto pelo aumento quanto pela instabilidade da temperatura (elevações e reduções bruscas) em determinados ecossistemas.

“A instabilidade de temperatura, mais do que o seu aumento, diminuirá a pressão de predação. E esse impacto será exacerbado em regiões tropicais, onde se prevê que o clima se tornará mais instável”, disse Romero.

Os dados sugerem que, com a elevação das temperaturas, o nível de pressão de predação se elevará moderadamente nas regiões temperadas, que se espalham por América do Norte e Ásia. Nos países escandinavos, no Reino Unido e no Alasca, o aumento da pressão de predação entre artrópodes será maior.

A pressão de predação será reduzida justamente nas regiões equatoriais, que concentram os ecossistemas mais biodiversos do planeta, ou seja, a África equatorial, o Sudeste Asiático, a Indonésia e as regiões tropicais da América do Sul, América Central e Caribe.

Os dados sugerem que, juntamente com a Colômbia, o Brasil será particularmente afetado. Talvez o Brasil seja o país mais afetado, devido à sua posição nos trópicos e à grande extensão da Floresta Amazônica.

“A mudança climática não se reflete apenas nas mudanças de distribuição das espécies, mas também nas mudanças de interação entre elas”, disse Romero. “Nos trópicos poderá surtir efeitos sobre o rendimento da agricultura tropical, com o consequente aumento das ameaças à segurança alimentar, devido a uma diminuição na eficiência do controle biológico em áreas mais vulneráveis às mudanças climáticas”, disse.

Além de Romero e de Roslin, também participaram do trabalho o biólogo Thadeu Sobral-Souza, do Instituto de Biociências da Universidade Estadual Paulista (Unesp) em Rio Claro; Thiago Gonçalves-Souza, da Universidade Federal Rural de Pernambuco; Nicholas Marino, da Universidade Federal do Rio de Janeiro; Pavel Kratina, da Queen Mary University of London, no Reino Unido, e William Petry, do Institute of Integrative Biology, na Suíça.

O estudo também contou com apoio do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e da Financiadora de Inovação e Pesquisa (Finep).

O artigo Global predation pressure redistribution under future climate change (doi: pode ser lido em

Enviado por Agência FAPESP em 21 de Fevereiro, 2019

(Até a próxima Sexta-Feira, 8 de Março, 2019)