Uma formiga Azteca patrulhas na superfície de um loureiro Equador, em Jalisco, no México. Quando uma formiga patrulhamento encontra um inseto-comer, ele morde o inseto até que ele cai da árvore. Crédito da imagem: Enrique Ramirez-GarciaANN ARBOR — Quando a água é escassa, os loureiros do Equador – árvores da família das lauráceas – aumentam seu investimento na produção de um xarope que faz com que os defensores de formigas residentes entrem em exaustão, protegendo as árvores de desfoliação por causa das pragas comedoras de folhas.

Com a falta de água, as árvores de florestas tropicais incentivam a produção de mais melado, uma secreção açucarada ingerida pelas formigas Azteca que habitam as cavidades dos troncos dos louros. Em troca, o número de colônias de formigas cresce e improvisa a defesa da folhagem que sustenta a vida delas.

A interação mutuamente benéfica entre louros e formigas, que também envolve pequenos insetos, sugadores de seiva chamados cochonilhas que fazem o melado, é um exemplo bem conhecido que os ecologistas chamam de mutualismo. Estudos teóricos predizem que mutualismos deveriam ser mais fortes em condições de poucos recursos, mas até agora existiam poucas evidências para apoiar essa teoria.

Em um trabalho agendado para publicação online no dia 5 de novembro, na revista PLOS Biology, a ecologista da Universidade de Michigan, Elizabeth G. Pringle, e seus colaboradores identificam um caso claro de mutualismo, por estresse reforçado, entre árvores e formigas e sugerem um possível mecanismo subjacente a isso, baseado na troca de carbono entre as espécies. Os resultados deles sugerem que as árvores em locais mais secos compram “seguros” para suas folhas, sob a forma de proteção do reforço da formiga e pagam com carbono, a moeda do reino.

Todos os mutualismos de planta-animal podem empregar um “modelo semelhante de seguro,” de acordo com Pringle, pós-doutoranda da Sociedade de Bolsistas de Michigan e professora adjunta do Departamento de Ecologia e Biologia Evolutiva e da Escola de Recursos Naturais e Meio Ambiente. E o tipo de resposta ao estresse provocado por água observado no estudo pode ser mais comum no futuro, se as secas se tornarem mais graves com as mudanças climáticas, ela disse.

“Nós mostramos que as árvores e suas formigas defensivas investem mais um no outro em condições mais secas, mais estressantes,” disse Pringle. “Vimos isso acontecer ao longo da costa do México até Costa Rica, e então percebemos que a troca de carbono pode explicar isso.”

Para testar se a limitação de água fortalece o mutualismo defensivo entre as árvores lauráceas do Equador (Cordia alliodora) e as formigas Azteca (Azteca pittieri), Pringle e seus colaboradores estudaram a interação em 26 pontos de florestas tropicais sazonalmente secas, ao longo da costa do Pacífico do Sul do México e América Central.

Os locais no litoral abrangem 2.294 km, com o aumento quadruplicado da precipitação anual dos pontos do extremo norte ao extremo sul. Os resultados relatados na PLOS Biology se baseiam nas observações, bem como em experimentos de campo, dados fisiológicos e um modelo evolucionista.

Os louros do Equador são caducifólias, perdendo suas folhas durante a estação seca e crescendo novas a cada estação chuvosa. Pringle e seus colaboradores descobriram que a força de mutualismo entre árvore-formiga — medida pelo investimento das árvores em produzir açúcar para as formigas e pela defesa das folhas por formigas — foi maior em locais com estações mais secas.

Árvores lauráceas não alimentam diretamente as formigas com açúcar. Em vez disso, elas hospedam as cochonilhas, familiares para jardineiros como pragas comuns do quintal, que produzem o melado. Cochonilhas são as intermediárias nesta rede de proteção: através das cochonilhas, indiretamente as árvores pagam uma taxa de carbono, na forma de seiva rica em açúcar que é destilada em melado para as formigas, em troca de guarda.

Pringle e seus colaboradores descobriram que nos locais mais secos, as árvores de louro suportam mais cochonilhas, que por sua vez, produzem mais melado. As colônias de formiga que têm este banquete são correspondentemente maiores e em recompensa, defendem as árvores mais eficazmente, respondendo mais rapidamente a perturbações.

“Quando as formigas que patrulham a superfície da árvore encontram um inseto comedor de folha, mordem esse inseto, até que ele caia da árvore,” disse Pringle. “Descobrimos que nos locais mais secos, as maiores colônias de formigas estavam mais propensas a encontrar esses intrusos, e as colônias enviaram mais formigas para atacar os comedores de folhas e espantá-los.”

Através da fotossíntese, as folhas capturam energia da luz solar e a usa para converter o dióxido de carbono e a água em hidratos de carbono, que são utilizados para alimentar as árvores, as cochonilhas e as formigas. Potencialmente, o desfolhamento é uma maior ameaça em lugares mais secos porque, nestes locais, os louros têm menores reservas de carbono, e uma estação chuvosa mais curta significa que eles têm menos tempo para substituir as folhas perdidas.

O fato de que árvores lauráceas, em locais mais secos, pagam “salários mais elevados” a seus protetores de formiga, sugere que os custos potenciais de desfoliação compensam o preço relativamente modesto em apoiar mais formigas. Pringle e seus colaboradores usaram um modelo matemático para testar essa idéia, olhando para os custos relativos e os benefícios do comércio de carbono entre as árvores e as formigas durante as estações chuvosas com diferentes durações.

O modelo de seguro, no qual as formigas protegem as árvores de raros, mas potencialmente fatais eventos de desfoliação, se ajusta melhor em observações de 26 lugares. Como agricultores comprando seguro de colheitas, as árvores em locais mais secos parecem estar cobrindo suas apostas: elas pagam uma taxa modesta à frente para evitar a perda de todas as suas folhas para as pragas no futuro.

“Limitação de água, juntamente com o risco de herbivoria, aumenta a força de mutualismo à base de carbono,” concluem os autores.

O modelo de seguro sugere que ataques de insetos raros, mas potencialmente letais, podem conduzir a evolução das estratégias de mutualismo árvore-formiga sob diferentes regimes de precipitação. As diferenças observadas entre locais secos e úmidos, portanto, podem refletir adaptações genéticas às condições locais, sugerem os investigadores.

“É importante que o fator ambiental chave neste sistema é a precipitação, que está suscetível a mudar dramaticamente nos próximos anos, com a mudança climática,” disse Pringle.

“Conforme o clima muda, o aumento da frequência de eventos meteorológicos extremos, tais como seca, pode agir em conjunto com raros eventos biológicos, como surtos de insetos-praga, para alterar profundamente a ecologia e a evolução das interações planta-animal.”

Os co-autores de Pringles no estudo do PLoS Biology são Erol Akçay, da Universidade da Pensilvânia, Ted K. Raab, da Instituição para a Ciência Carnegie, e Rodolfo Dirzo e Deborah M. Gordon, da Universidade de Stanford.