Quantas espécies de insetos são impactadas quando uma área de cerca de 10 mil hectares da Floresta Amazônica é removida? Em outras palavras, quantas espécies de insetos existem em uma área qualquer de floresta equivalente a 10 mil campos de futebol? “Sabemos que são dezenas de milhares, mas não sabemos quantas”,declara Dalton Amorim, professor da Universidade de São Paulo.

A identificação das espécies é o primeiro passo de quase todo estudo biológico, mas um número impressionante delas permanece sem descrição. Apesar de grandes avanços no estudo da biodiversidade nas últimas décadas, as estimativas do número de espécies no planeta ainda variam de cinco a dez vezes. Para Amorim, conhecer o número de espécies de insetos e como se distribuem verticalmente até a copa das árvores representa um dos maiores desafios contemporâneos relacionados à biodiversidade das Florestas Tropicais.

Os insetos representam quase 60% das espécies conhecidas do planeta, considerando toda a diversidade já reconhecida entre plantas, fungos e animais. Desempenhando papéis fundamentais para a sobrevivência e resiliência dos ecossistemas – como polinizadores, decompositores, predadores, entre outros –, os insetos compreendem 73% (91 mil espécies) da diversidade de espécies de animais (125 mil espécies) registradas para o Brasil, o que representa 8,4% da diversidade mundial conhecida de insetos (1,1 milhão de espécies), de acordo com o Catálogo Taxonômico da Fauna Brasileira (2023). 

Mas os insetos que vivem na Floresta Amazônica ainda são pouco conhecidos pela ciência, particularmente os que vivem desde poucos metros acima do solo até aqueles na copa das árvores da floresta.

A perda acelerada de espécies e ecossistemas, somada ao risco de colapso da Amazônia nas próximas décadas, decorre de uma combinação entre desmatamento, degradação, fragmentação e mudança climática. Por isso, é urgente acelerar os estudos de grande escala para revelar e monitorar a biodiversidade, imprescindíveis para fornecer evidências que orientem políticas públicas e o financiamento de projetos para a proteção e restauração da floresta. 

Amorim coordena o BioInsecta – Biomonitoramento de Insetos em Florestas Tropicais –, um megaprojeto de pesquisa que busca revelar a diversidade de insetos em uma área delimitada da Floresta Amazônica, desde o solo até a copa das árvores (dossel), a cerca de 30 metros de altura.

Três pontos da Amazônia Central estão sendo estudados –, a Reserva Biológica ZF2 do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA), a 80 km ao norte de Manaus/AM; um local a oeste do Rio Negro (Iranduba/AM ); e outro ao sul do Rio Solimões (Careiro Castanho/AM).

Com o apoio do Programa Biota da Fapesp, o BioInsecta é realizado em parceria com o BioDossel, um Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia apoiado pelo CNPq.

Os projetos têm dois componentes principais – o uso de um sistema de armadilhas em cascata, dispostas verticalmente na floresta para a amostragem massiva desde o solo até o dossel; e a utilização de tecnologias inovadoras de sequenciamento de DNA em grande escala combinadas a dados morfológicos para a identificação rápida e precisa de espécies, e com baixo custo.

A estimativa é que em 14 meses de amostragens sejam coletados mais de 5,5 milhões de insetos nas três áreas de estudo, dos quais cerca de 500 mil exemplares terão um trecho de seu DNA sequenciado. Os resultados preliminares indicam o reconhecimento de mais de 50 mil espécies em apenas um dos locais estudados, a Reserva Biológica ZF2 do INPA. 

O estudo deve estabelecer um novo marco de referência em projetos de grande escala de biodiversidade na literatura científica mundial, tanto em relação ao número de espécies coletadas quanto identificadas e com DNA sequenciado, bem como de novas espécies reveladas.

Entre os principais legados que os projetos pretendem estabelecer estão a formação de recursos humanos qualificados em taxonomia para fortalecer a pesquisa estratégica em biodiversidade no país; a criação da maior coleção de insetos da Amazônia Central – uma “metacoleção” que será dividida entre INPA, Museu de Zoologia da USP e uma terceira instituição –; o depósito em coleções (genBank) do maior número de sequências de DNA (barcoding) para insetos de florestas tropicais; e a maior coleção digital de imagens em alta resolução da fauna de insetos da Amazônia.

Veja a entrevista especial para ((o))eco com Dalton de Souza Amorim, professor sênior da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP) da USP. Zoólogo e taxonomista, Amorim pesquisa há mais de quatro décadas a biodiversidade de insetos. Doutor em Zoologia pela Universidade de São Paulo sob a orientação de  um dos maiores zoólogos do país, o professor Nelson Papavero (aposentado pelo Museu de Zoologia da USP), Amorim já descreveu mais de 300 espécies de insetos. Com mais de 130 trabalhos publicados em revistas científicas indexadas, é referência internacional em pesquisas sobre taxonomia e biodiversidade de insetos tropicais.

((o))eco: Qual a principal motivação para realizar um projeto como o BioInsecta na Floresta Amazônica? 

Dalton de Souza Amorim: Há mais de 100 anos, foi dito pelo biólogo William Beebe que a fauna de insetos na copa das árvores é como se fosse um outro continente. Existem muitas espécies que estão na copa das árvores e que não estão no solo, só que nunca foram estudadas devido à falta de métodos para coletar nesse ambiente. Esse é um dos motivos do projeto ser tão importante, porque ele permitirá estudar as Amazônias acima do solo.

Os estudos de fauna de insetos eram feitos por meio de projetos individuais, utilizando apenas a identificação (morfológica) por taxonomistas. Isso faz com que o processo de descoberta da biodiversidade não descrita ou desconhecida seja muito lento. Não há um número preciso agora, mas a proporção geral de espécies ainda desconhecidas em relação às espécies conhecidas pode ser de 90 a 98% da fauna de insetos da Amazônia.

Como o projeto começou?

O BioInsecta e o BioDossel foram construídos inspirados em três outros estudos de biodiversidade. O primeiro estudo foi realizado em Cingapura. Durante alguns anos foram coletados insetos com diversos tipos de armadilhas em ambientes de mangue e diferentes tipos de floresta. Foi um trabalho pioneiro na coleta e sequenciamento de DNA em grande escala, com o sequenciamento de 140 mil indivíduos para um trechinho do DNA conhecido como DNA barcode (gene citocromo oxidase I).

O segundo estudo, na Costa Rica, coletou insetos durante um ano em uma área de floresta. Com a criação de uma grande equipe de mais de 60 especialistas de várias partes do mundo, foi possível identificar todas as espécies de moscas e mosquitos, de todas as famílias da ordem Diptera, para o material coletado. Os resultados revelaram mais de 4.300 espécies, e uma estimativa da existência de cerca de 8 mil espécies apenas da ordem Diptera na área de estudo. 

Finalmente, em Manaus, o professor José Albertino Rafael (INPA) que coordena o projeto BioDossel, desenvolveu um método para a coleta sistemática de insetos não apenas no nível do solo, como nos estudos citados, mas em mais quatro extratos (andares) da floresta chegando até a copa das árvores a 30 metros de altura. Grandes armadilhas de coleta foram montadas utilizando as plataformas de uma torre meteorológica na Reserva Biológica ZF2 do INPA (quase 40 mil insetos foram coletados com esse sistema, em apenas 14 dias). 

Como participei desses estudos, elaboramos um novo projeto, ainda mais abrangente, incorporando elementos de todos eles, além de trazer mais algumas inovações. 

Quais as principais perguntas que o projeto busca responder?

Temos cinco grandes perguntas: (1) Quantas espécies de insetos existem em uma área qualquer da Floresta Amazônica de cerca de 10 mil hectares, desde o solo até o dossel, a aproximadamente 30 metros de altura? 

Ninguém tem essa resposta. Existem algumas estimativas que podem variar entre 1.000 até mais de 100 mil espécies, mas queremos um número preciso para a Amazônia Central. Essa é uma pergunta complexa que exige um projeto de grande escala para ser respondida. 

(2) Como a fauna de insetos, com suas inúmeras biologias, está distribuída tridimensionalmente na floresta? Existem espécies que polinizam, predadoras de outros insetos, parasitóides de outros insetos, insetos que comem fungos, os que comem folha, e assim por diante. Como esses insetos estão distribuídos na floresta? Por exemplo, os polinizadores estão apenas na parte de cima do dossel ou também estão próximos do solo? 

Queremos entender tridimensionalmente, como um raio X, a distribuição vertical das várias biologias dos insetos na floresta. Isso mostrará quão complexa é a floresta em termos de fluxo de energia e de interações existentes nas cadeias alimentares.

(3) Quais são os grupos de insetos em diferentes lados (interflúvios) dos grandes rios da Amazônia (Rio Negro e Rio Solimões)? Será que de um lado do rio tem uma espécie de um gênero, e do outro lado do rio tem uma outra espécie do mesmo gênero? Sabemos que para alguns grupos de vertebrados terrestres, como primatas e aves, há uma substituição da fauna quando cruzamos os grandes os rios, mas ninguém sabe se os grupos (gêneros) de insetos são os mesmos entre interflúvios, e quais são os grupos que possuem uma substituição de espécies ou turnover.

(4) Quanto a fauna do dossel é diferente dos insetos próximos ao solo, e como foi sua evolução? Antes do impacto do meteoro no final do Cretáceo, tínhamos florestas de gimnospermas (pinheiros) no mundo todo. Depois do impacto houve uma substituição, e gradualmente se formaram as florestas de angiospermas (plantas com flores). Então, como a fauna de insetos evoluiu com a mudança das florestas de gimnospermas para angiospermas no começo da era Cenozoica (há cerca de 65 milhões de anos)? 

(5) E finalmente, como podemos usar os resultados que serão revelados sobre a complexidade da fauna de insetos e de suas biologias para ajudar a conservar a floresta em pé? Essas são as perguntas principais, mas há outras menos abrangentes, mas também bastante importantes.

Quais inovações a pesquisa traz?

Precisamos resolver diversas limitações que impediram as respostas na literatura científica até agora. Há necessidade de acesso ao dossel para coletas eficientes e regulares; de sequenciar o DNA de centenas de milhares de exemplares de insetos para conseguir uma amostragem significativa das várias ordens e famílias; e de uma rede com centenas de especialistas (entomólogos) nos mais diversos grupos – de borboletas a percevejos, de baratas a grilos, de moscas a cigarrinhas. 

De todas as inovações, talvez a que chama mais a atenção são as “cascatas” de armadilhas. Uma estrutura incluindo cordas, roldanas e armadilhas alinhadas verticalmente, sustentadas por galhos das árvores mais altas da floresta que crescem acima da altura média do dossel. 

Sem amostragem, não há conhecimento da biodiversidade, de maneira que essa solução nos permitiu o acesso à fauna a 30 metros de altura dentro da floresta. Nossas contas do Instagram (@bio_insecta e @inct_biodossel) têm mostrado o funcionamento dessas armadilhas extremamente eficientes, que estão coletando mais insetos do que as armadilhas, usadas no início de nossos estudos, montadas nas plataformas da torre meteorológica na Reserva ZF2 do INPA. 

A cada duas semanas, as armadilhas em cascata de cinco níveis estão coletando, em média, 59 mil exemplares de insetos em cada local de estudo. São três áreas de estudo, e em cada local é utilizada uma cascata de armadilhas. 

Em que consiste a taxonomia integrativa e triagem reversa que é usada na pesquisa?

É uma metodologia que faz uso combinado de informações morfológicas e moleculares para compreender a biodiversidade. Apenas dados moleculares não são capazes de dizer, para um “continente” que teve sua fauna muito pouco sequenciada (estudada com dados de DNA), a qual espécie ou gênero, e família, os exemplares pertencem, e se são espécies novas ou não. 

Apenas dados morfológicos resultam em um processo demasiadamente lento, o que não permite estudos da fauna completa. Chama-se “triagem reversa” porque o material primeiramente é sequenciado e, depois, identificado ao nível específico (com o uso das informações morfológicas) — ao contrário do que se faz quando os projetos de biodiversidade focam em apenas um ou alguns grupos presentes nas amostras. 

Qual a importância de diminuir os custos em projetos de biodiversidade em grande escala?

Se fôssemos abordar um ou outro grupo de insetos (por exemplo, apenas uma família de moscas, cigarrinhas, ou de mariposas), os custos não seriam particularmente elevados. No entanto, para que estudos completos da fauna sejam financeiramente viáveis, precisamos encontrar soluções para reduzir os custos. Muitas dessas soluções vêm sendo encontradas pela equipe do Prof. Rudolf Meier. 

No Brasil, os custos de importação de material de pesquisa tornam esse desafio ainda maior. Mesmo assim, conseguiremos sequenciar cerca de meio milhão de insetos da Amazônia Central em parceria com o INCT-BioDossel (INPA) e com a Profa. Daniela Takiya (UFRJ), produzindo resultados inéditos na literatura mundial. Essa escala se refere não apenas ao número de indivíduos, mas também ao escopo taxonômico — todos os grupos de insetos estão sendo estudados.

Quais os desafios para desenvolver um projeto dessa escala? 

Às vezes é necessário repetir protocolos já estabelecidos em ciência para compreender, em novos contextos, algo já resolvido metodologicamente. Em outros casos, é necessário encontrar soluções novas para resolver limitações e responder perguntas que não puderam ser abordadas antes. Em nosso projeto temos os dois. 

Há soluções a partir do que já se conhece de identificação de grupos de insetos e métodos de sequenciamento. E há também uma quantidade enorme de problemas que demandam novas soluções. As armadilhas em cascata para coletas eficientes e sistemáticas no dossel da floresta resolveram um problema apresentado claramente há mais de um século. 

Também há demandas para gerar escala no sequenciamento de DNA, soluções para questões computacionais, como a gestão de enorme quantidade de dados produzidos, e a coordenação do trabalho com a participação de centenas de pessoas que irão trabalhar na identificação de material (espécies). Na fase final, o projeto deverá contar com uma rede de mais de 400 pesquisadores. Sempre temos demandas de novas soluções.

Quais as implicações do projeto para o conhecimento sobre a biodiversidade de insetos da Amazônia?

A estimativa preliminar é de que sejam reconhecidas mais de 50 mil espécies em apenas um dos locais sendo estudados, a Reserva Biológica ZF2 do INPA (a diversidade conhecida atualmente no Brasil é de 91 mil espécies descritas). 

Mas ainda que os resultados, do ponto de vista do conhecimento da biodiversidade de insetos, sejam emocionantes, eles não são os que têm maior impacto. Há questões ligadas à conservação da floresta em pé, que são centrais como resultado de tudo o que estamos investigando. 

Desmatamento é um processo cumulativo e, além de certo limite, irreversível em termos de destruição do solo, perda de água localmente e em outras regiões do país. Há aspectos éticos, estéticos e econômicos gravíssimos com a perda das florestas. Se não quisermos uma economia míope, com ganhos de curto prazo e destruição da economia a médio prazo, precisamos de Desmatamento Zero (e Restauração Florestal). 

Existem questões filosóficas centrais na conservação, mas há também problemas econômicos gravíssimos com a falta de conservação ambiental. É necessário mostrarmos a beleza (da biodiversidade), justificar uma posição ética e construir uma modelagem matemática para o impacto econômico – e isso se faz por meio de comunicação precisa e clara com a sociedade. 

As nações originárias têm sido os grandes guardiões da floresta, que nos protegeram de um desastre ainda mais acelerado. Existe um direito inerente à terra das nações originárias, mas também deve haver reconhecimento dos benefícios que eles têm trazido aos ambientes urbanos e agrícolas de uma cultura invasora. As chuvas em várias partes do país são completamente dependentes da água retida nas florestas. 

O projeto mostra a beleza da biodiversidade – há joias da floresta entre os insetos, plantas, aves, mamíferos, fungos, aranhas e outros grupos –, a complexidade e importância da floresta, e os ganhos advindos de sua conservação.

Qual o papel da educação e da divulgação científica no projeto BioInsecta?

Todo o processo de divulgação científica no BioInsecta é construído com a concepção de que a produção de ciência e sua divulgação não estão separadas, e não devem ser concebidas como elementos separados. 

A área de conhecimento mais ampla, em que o projeto está inserido, compreende os conceitos de proteção da floresta em pé, sociobiodiversidade de modo geral, Amazônia, conservação, conhecimento dos povos originários e sua proteção. Esses temas alcançam setores da sociedade muito mais amplos do que aqueles relacionados à diversidade de grupos de insetos na Amazônia. 

Nossa comunicação pública sobre o projeto foi pensada a partir da relação da sociedade com os temas mais amplos mencionados, e com os insetos em particular –, levando em conta as emoções comumente manifestadas pelas pessoas ao falarem desses animais. Diferentemente do que se diz com frequência, as pessoas têm um conhecimento grande sobre os insetos. 

Baratas, muriçocas, grilos, gafanhotos, borboletas, mariposas, besouros, tesourinha, varejeiras, mosquinhas, cigarrinhas…, há lendas, mitos, histórias e casos que fazem parte da cultura que as pessoas conhecem, e que as aproximam da biodiversidade de insetos. Daí partimos. A ciência é parte da cultura, não está separada dela. 

E se há relação com insetos, há uma relação ainda maior com os temas que orbitam a entomologia (estudo dos insetos). Um dos resultados de nosso projeto associado à educação e divulgação científica é o podcast Antena Cultural, desenvolvido partindo do contexto dos diferentes saberes sobre os insetos na sociedade e na cultura, até a aproximação do conhecimento da biodiversidade que tem sido revelado no projeto.

Recentemente, você coordenou um estudo que revelou que mais de 60% da biodiversidade de insetos na Amazônia se encontra acima do solo (entre 2 m de altura até o dossel da floresta). Assim, mesmo as áreas já degradadas, que correspondem a cerca de 40% do que resta da Amazônia, já podem ter eliminado mais de 50% dos insetos da floresta. Quais as implicações disso para a conservação e restauração florestal?

Há perguntas muito complexas que são resultado do projeto e que, de fato, estão além da nossa especialidade; vamos precisar trabalhar com especialistas de outras áreas. Os dados de biodiversidade e estrutura vertical da fauna de insetos vão alimentar estudos de ecologia da floresta por muitos anos – que serão realizados por ecólogos. Esses dados também serão usados por engenheiros florestais e cientistas da conservação para decisões na proteção da floresta. 

Se mais da metade da biodiversidade da floresta não está próxima do solo, como isso impacta as estratégias de silvicultura, extrativismo sustentável, demarcação de território dos povos originários, implantação de sistemas agroflorestais? Os dados gerados no projeto ajudarão a delinear novas soluções. 

Mas os próprios estudos de biodiversidade devem ter seus protocolos refeitos, em função de novas soluções para coleta no dossel e do uso da biologia molecular para estudos de biodiversidade de grande escala.

* Leandro Magrini, doutor em Ciências/Biologia Comparada pela USP; bolsista Mídia Ciência/Jornalismo Científico nível pós-doutorado FAPESP. 

Por O Eco
Foto: César Favacho/Projeto BioInsecta/@bio_insecta