Pesquisadores da U-M, John Vandermeer e Ivette Perfecto, utilizaram duas teorias ecológicas para ilustrar a complexa interação entre três espécies de formigas e uma mosca recentemente introduzida que se alimenta de uma das espécies de formigas. Sua pesquisa em uma plantação de café em Porto Rico demonstra que a relação entre as formigas e a mosca predadora gera padrões caóticos — na acepção clássica, já que as populações naturais passam por flutuações conforme as interações entre os organismos dentro de um sistema.

Esses padrões caóticos indicam que qualquer uma das quatro espécies de insetos poderia se tornar dominante a qualquer momento. Compreender quais formigas podem ter predominância ao longo do tempo pode ajudar os agricultores a utilizá-las no controle de pragas em suas plantações. Esse estudo, financiado pela National Science Foundation, foi publicado nos Proceedings of the National Academy of Sciences.

“Duas das três espécies de formigas que estudamos são agentes essenciais de controle biológico para duas das pragas mais significativas na produção de café,” afirmou Vandermeer, professor de ecologia e biologia evolutiva da U-M. “Seria útil, tanto para nós quanto para os agricultores, conseguir prever quando as formigas estarão presentes e quando não estarão. E, ao que parece, tais previsões são bem complicadas.”

Durante três décadas, Vandermeer e Perfecto, professora da Escola de Meio Ambiente e Sustentabilidade da U-M, têm investigado as interações entre formigas no ambiente agrícola da plantação de café. Seu objetivo é transformar a prática agrícola — mas para isso, primeiro precisamos entender a ecologia dos sistemas agrícolas, afirmam.

“Acreditamos que o sistema agrícola internacional atual, com seu uso de pesticidas e produtos químicos, não está contribuindo para o bem-estar de ninguém, especialmente dos agricultores, e está, de fato, exacerbando as mudanças climáticas globais,” disse Vandermeer. “Defendemos que, para integrar as regras da ecologia no desenvolvimento de novas formas de agricultura, precisamos compreender quais são essas regras e como elas funcionam.”

Nos trópicos, as formigas desempenham um papel dominante, segundo Vandermeer, e frequentemente atuam na agricultura como agentes no controle de pragas. No entanto, usar uma espécie de formiga para esse controle pode ser complicado: a predominância da formiga utilizada depende de quais outras espécies de formigas — e de outros tipos de insetos — estão presentes no sistema.

Dentro desse sistema, Vandermeer e Perfecto analisaram dois tipos de comportamentos ecológicos: o comportamento cíclico em laço intransitivo e a coexistência mediada por predadores. O comportamento cíclico em laço intransitivo significa que, em um grupo de três espécies de formigas, a Formiga A pode dominar a Formiga B, a Formiga B pode dominar a Formiga C, mas a Formiga C pode dominar a Formiga A.

Quando um predador entra em cena, essas dinâmicas se tornam ainda mais complexas. Entre as três espécies de formigas que Vandermeer e Perfecto estudaram, uma delas é a dominante. Entretanto, a mosca recentemente introduzida se alimenta da formiga dominante. Essa relação predador-presa não apenas impacta a formiga dominante, mas também tem efeitos em cascata nas outras duas espécies de formigas, permitindo que qualquer uma das quatro espécies se torne dominante em diferentes momentos. Esse é um exemplo de coexistência mediada por predadores.

As oscilações na quantidade da mosca predadora e na formiga alvo, assim como a mudança de domínio entre as espécies de formigas, são chamadas de oscilações. Ao sobrepor e modelar esses dois princípios ecológicos oscilantes, os pesquisadores puderam investigar como esses princípios introduzem caos no sistema.

Os resultados são… caóticos. Contudo, ao traçar esses dois comportamentos oscilantes, os pesquisadores conseguiram observar que em determinados momentos, o sistema apresentava características de um ciclo predador-presa, e em outros momentos, parecia um ciclo de oscilação em laço intransitivo.

Isto poderia significar — em teoria — que os pesquisadores poderiam ter uma visão de quando cada espécie de inseto seria dominante.

“A boa notícia é que os padrões caóticos dos insetos são realmente fascinantes do ponto de vista intelectual. A má notícia é que não é tão simples desenvolver práticas agrícolas baseadas em princípios ecológicos, uma vez que esses princípios ecológicos são muito mais complicados do que simplesmente encontrar um veneno que elimine as pragas,” disse Vandermeer.

“O que estamos descobrindo, acreditamos, ao longo dos últimos 30 anos, são algumas das complicações que surgem se você realmente levar a sério a integração da ecologia nas operações fundamentais do sistema agrícola.”