A interrupção da construção de células de cria e postura em Plebeia remota (Holmberg) (Hymenoptera, Apidae, Meliponini)

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1 Diapausa em Plebeia 177 In G. A. R. Melo & I. Alves-dos-Santos, Apoidea Neotropica: Homenagem aos 9 Anos de Jesus Santiago Moure. Editora UNESC, Criciúma, 23. A interrupção da construção de células de cria e postura em Plebeia remota (Holmberg) (Hymenoptera, Apidae, Meliponini) Márcia de Fátima Ribeiro Vera Lúcia Imperatriz-Fonseca Pérsio de S. Santos Filho ABSTRACT. The interruption of cell construction by the workers and oviposition by the queen during fall and winter has been mentioned in the literature for some species of Plebeia. However, this phenomenon (here called reproductive diapause) has not yet been studied in detail. External (environmental) and intranidal aspects (nest structure and behavior of individuals) were investigated in Plebeia remota colonies from two locations: southeastern (Cunha, São Paulo) and southern Brazil (Prudentópolis, Paraná). Previously and during the diapause, there were changes in nest architecture and behavior of workers and queen (including a decrease of her body mass), for nests of both locations. The only differences found between the nests were related to nest architecture (an extra layer of cerumen with the shape of a roof, present in some P. remota colonies from Cunha, but never in P. remota colonies from Prudentópolis, and the duration of the diapause (shorter for the colonies from Cunha). Experimental manipulation of colonies suggested that the amount of food storage and colony condition could also have some influence on the reproductive diapause. Our results showed that the decrease in day length is the most correlated factor with the percentage of colonies in reproductive diapause, indicating that it induces the mentioned behavior. The decrease in temperature and in precipitation, although also seasonal, seem to be not so relevant. However, we do not discard the possibility that they may have a synergic effect on the reproductive diapause. RESUMO. A interrupção da construção das células de cria, pelas operárias, e postura, pela rainha, durante o outono e inverno, tem sido mencionada na literatura para algumas espécies de Plebeia. Entretanto, este fenômeno (aqui chamado de diapausa ) não foi ainda estudado em detalhe. Aspectos externos (ambientais) e intranidais (estrutura do ninho e comportamento de seus indivíduos), foram investigados em colônias de Plebeia remota provenientes de duas localidades: sudeste (Cunha, São Paulo) e sul do Brasil (Prudentópolis, Paraná). Previamente e durante a diapausa ocorreram mudanças na arquitetura do ninho e de comportamento das operárias e da rainha (incluindo a diminuição de sua massa corporal), para ninhos de ambas as localidades. As únicas diferenças encontradas entre os ninhos provenientes dos dois locais foram relacionados à arquitetura do ninho (uma camada extra de cerume com a forma de um telhado, presente nas colônias de Cunha, mas nunca nas de Prudentópolis), e a duração da diapausa (menor nas colônias de Cunha). A manipulação experimental das colônias sugeriu que a quantidade de alimento estocado e a condição da colônia também podem ter alguma influência sobre a diapausa. Nossos resultados mostraram que a diminuição no comprimento do dia foi o fator mais correlacionado com a diapausa, indicando que ele induz o mencionado comportamento. A queda na temperatura e precipitação, embora também sazonais, parecem não ser tão relevantes. Entretanto, não descartamos a possibilidade que haja um efeito sinérgico na diapausa. KEYWORDS. Reproductive diapause; interruption of cell construction; Plebeia; stingless bees. INTRODUÇÃO Insetos, assim como outros animais, podem responder a situações adversas modificando suas atividades e/ou metabolismo. Mudanças ambientais sazonais, que persistem por algum tempo e são relativamente previsíveis e cíclicas, podem causar alterações que duram um período mais ou menos prolongado. Dessa forma, a maioria dos insetos desenvolveu a capacidade de perceber sinais das mudanças que estão prestes a ocorrer, e responder à elas através de modificações fisiológicas, comportamentais e morfológicas. Essas modificações compõem a chamada síndrome da diapausa. Assim, diapausa pode ser definida como sendo um estado dinâmico de reduzida atividade metabólica, mediada neuro-hormonalmente (TAUBER et al. 1986; para uma revisão sobre diapausa em insetos tropicais veja DENLINGER 1986). Especificamente nas abelhas, há registros de diapausa em espécies de várias famílias: Halictidae, Megachilidae, Andrenidae, Anthophoridae (ROUBIK 1989). Na família Apidae, também são encontrados inúmeros exemplos. Em espécies de Bombus de regiões temperadas, as rainhas jovens são as únicas sobreviventes no final do ciclo da colônia. Elas acumulam reservas (glicogênio e gordura nos corpos adiposos) e hibernam durante o inverno. Na primavera, deixam seus hibernáculos e procuram outros

2 178 Ribeiro et al. locais para fundarem novos ninhos (MICHENER 1974; PLOWRIGHT & LAVERTY 1984). Em Apis, toda a colônia sofre alterações quando está sob condições desfavoráveis. As adaptações para sobrevivência em climas frios de zona temperada são: a seleção de locais mais protegidos para os ninhos; o estoque de grande quantidade de mel; o agrupamento dos indivíduos para a melhoria da termorregulação; e a ausência de cria durante o outono e início do inverno (SEELEY 1985). Simultaneamente, em nível individual, as operárias de Apis apresentam longevidade maior e metabolismo muito reduzido (MICHENER 1974). Recentemente, sugeriu-se que a reduzida taxa metabólica alcançada pelas abelhas no inverno, está relacionada com a termorregulação, conservação de energia e sua maior longevidade (NERUM & BUELENS 1997). Entre as abelhas sociais sem ferrão (tribo Meliponini sensu MICHENER 2), cuja distribuição é ampla nos trópicos, algumas estendendo-se às regiões subtropicais, com inverno relativamente rigoroso, também encontramos espécies que reduzem sua atividade sob condições desfavoráveis. Em espécies de Plebeia [P. julianii Moure, 1962; P. droryana (Friese, 19); P. wittmanni Moure & Camargo, 1989 e P. remota (Holmberg, 193)], ocorre uma parada na construção de células pelas operárias e da postura pela rainha, durante os meses de outono e inverno (JULIANI 1967; NOGUEIRA-NETO 197; TERADA et al. 1975; WITTMANN 1989; BENTHEM et al. 1995). Embora não se possa afirmar com certeza, há indicações de que esta fase de inatividade é uma verdadeira diapausa, ao menos em relação às atividades de postura. Por exemplo, estudos metabólicos com P. julianii demonstraram que apesar da taxa respiratória individual ser mais alta no inverno, há uma diminuição do consumo de O 2, quando as abelhas ficam reunidas em grupos (PRONI 1995). Portanto, como resposta às variações ambientais, as operárias diminuiriam sua atividade e metabolismo. Atividade reduzida das operárias durante o inverno também foi mencionada para Melipona rufiventris flavolineata Friese, 19 (CECCATO 197). Assim como em Apis, as operárias de Plebeia (P. saiqui e P. wittmanni) que emergem nesta época também possuem maior longevidade do que as que emergem no verão [OLIVEIRA & IMPERATRIZ-FONSECA (1973) e FREITAS (1994), respectivamente]. Finalmente, colônias de P. droryana e P. remota interrompem suas atividades mesmo quando mantidas em condições favoráveis à atividade externa (TERADA et al. 1975; V. L. Imperatriz-Fonseca, observação pessoal). Esta persistência temporária de atividade metabólica reduzida, mesmo quando as condições favoráveis retornam, é mencionada como uma das características da diapausa (TAUBER et al. 1986; DENLINGER 1986). Apesar das atividades internas do ninho serem interrompidas, a atividade de vôo é mantida desde que as condições ambientais permitam, principalmente a temperatura, que deve estar pelo menos entre o C, para P. remota, P. saiqui (Friese, 19), P. emerina Friese, 19, e P. droryana (OLIVEIRA 1973; KLEINERT-GIOVANNINI 1982; IMPERATRIZ-FONSECA et al. 1985). A atividade de vôo também pode sofrer influência da condição da colônia (HILÁRIO et al. 2a). Não foi ainda investigado se a condição da colônia pode provocar alterações quanto ao início, duração ou término da interrupção na construção de células e postura. Uma análise preliminar de três parâmetros climáticos (temperatura, umidade relativa e insolação), no ano de, indicou que o número de colônias inativas de P. remota foi maior quando a temperatura foi menor, sugerindo que esta seria, entre as variáveis analisadas, a mais relacionada ao comportamento (RIBEIRO & IMPERATRIZ- FONSECA 2). A baixa temperatura, tem sido sempre referida como a principal razão para a interrupção de atividades das abelhas. Porém, não se sabe se outros fatores (fotoperíodo, por exemplo) poderiam também exercer influência, ou mesmo desencadear o fenômeno. Pelo exposto acima, neste trabalho consideraremos esta inatividade parcial da colônia como sendo uma diapausa. Os objetivos deste trabalho foram investigar aspectos ambientais (comprimento do dia, temperatura e precipitação) e intranidais (possíveis alterações na estrutura do ninho e no comportamento de seus componentes, condição da colônia, temperatura interna do ninho), relacionados a este fenômeno em P. remota. Estudos morfológicos (Moure in litt.) e genéticos (DNA mitocondrial, M.C. Arias, comunicação pessoal), demonstraram que as P. remota do sudeste e sul do Brasil constituem dois grupos diferentes. Dessa forma, realizamos estudos comparativos quanto à diapausa, para determinar possíveis diferenças entre estas abelhas. MATERIAL E MÉTODOS No período de janeiro de a dezembro de 2, foram utilizadas 3 colônias de P. remota, 13 provenientes de Cunha, São Paulo (23 o 5 S 44 o 55 W) e 17 de Prudentópolis, Paraná (25 o 13 S 5 o 59 W). Neste trabalho as colônias de Cunha serão mencionadas como P. remota (C) e as de Prudentópolis, como. Todos os ninhos foram mantidos no Laboratório de Abelhas, Departamento de Ecologia, Instituto de Biociências, Universidade de São Paulo, em São Paulo (23 o 33 S 46 o 43 W), em caixas de observação, de cedro (3,5 cm de espessura; 28 cm de largura, 37 cm de comprimento e 17 cm de altura). A freqüência de monitoramento das colônias variou de uma vez por mês, até diariamente nas épocas críticas, isto é, no início e fim da diapausa. Com isso pudemos acompanhar as alterações observadas na estrutura do ninho e no comportamento de seus indivíduos. Além disso, para observações mais contínuas e a

3 Diapausa em Plebeia 179 a b Fig. 1. Colônias ativas de P. remota provenientes de Cunha (a) e de Prudentópolis (b). Note as células em construção no favo e a ausência de invólucro. Fotos de M. Ribeiro. a b c d Fig. 2. Vistas gerais de colônias de P. remota de Prudentópolis em fase de pré-diapausa (a) e diapausa propriamente dita (b, c, d). Note o espessamento dos trabiques (a), favo sendo recoberto por invólucro (a, b); potes de alimento (mel) sobre o local onde está o favo, ainda com células de cria (c, d). Fotos de M. Ribeiro. a b Fig. 3. Vistas gerais de colônias de P. remota provenientes de Cunha (a) e de Prudentópolis (b) em fase mais adiantada de diapausa. Note os potes e trabiques, mas a ausência de células de cria, e operárias reunidas sobre potes e entre trabiques (b). Fotos de M. Ribeiro.

4 18 Ribeiro et al. realização de experimentos (descritos a seguir), algumas colônias foram mantidas dentro do prédio do laboratório (com livre saída para o exterior através de um tubo plástico). O restante das colméias permaneceu nos jardins, na área que pertence ao Laboratório de Abelhas. Os métodos empregados para a investigação são descritos a seguir. Alterações estruturais do ninho e do comportamento de operárias e da rainha durante a diapausa Utilizou-se a observação direta, com auxílio de iluminador de luz fria com filtro vermelho (Leica CLS ), uma vez que a luz branca pode ocasionar mudanças no comportamento ao menos quanto à de postura das células (GIANNINI et al. 1996). As mudanças observadas na arquitetura do ninho foram fotografadas com uma câmera digital (Mavica, Sony). O processo de construção de células, aprovisionamento e postura (POP) em P. remota foi estudado anteriormente (BENTHEM et al. 1995; DRUMOND et al. 1996; DRUMOND et al. 2). Neste trabalho registramos apenas o número de células que foram ovipositadas a cada 24h, em duas colônias, poucos dias antes da interrupção da construção de células [para detalhes quanto ao método veja RIBEIRO & ALVES (21)]. As rainhas das colônias foram pesadas antes e durante a diapausa, em balança analítica de precisão (Ohaus,,1mg), para determinar uma possível diminuição da fisogastria. Início, duração e término da diapausa Nos três anos (, e 2) observações diretas permitiram determinar o momento exato do início e término da diapausa, detectado respectivamente pela parada e reinício da construção das células de cria pelas operárias, e da postura pela rainha. Mais uma vez as mudanças estruturais no ninho e no comportamento de operárias e rainha foram descritas e fotografadas. Porcentagens de colônias que iniciaram a diapausa e a interromperam foram calculadas e são apresentadas nas Tabelas I e II, juntamente com os números absolutos. O número total de colônias foi diferente em cada ano, devido à exclusão de algumas colônias pelas seguintes razões: a) as que estavam sendo utilizadas em outros experimentos; b) em algumas, a parada de construção foi ocasionada pela morte/substituição da rainha, nas fases críticas (ou seja de fevereiro a julho); c) morte das colônias. Finalmente, em e 2, as irregularidades climáticas foram freqüentes e acentuadas, o que fez com que algumas colônias cessassem suas atividades de postura duas e até três vezes no mesmo ano. Assim, nas Tabelas I e II, foram consideradas apenas as colônias que entraram em diapausa uma vez. Além disso, a porcentagem de apresentada nas Tabelas I e II e Figuras 7, 8 e 9, às vezes foi diferente, porque nos gráficos foram descontadas as colônias que saíram da diapausa. Assim, considerando-se por exemplo P. remota (C), em julho de, embora duas colônias tivessem entrado em diapausa (de um total de nove colônias, Tabela I), outra saiu da diapausa. Portanto, oito colônias foram consideradas (~ 89%, Figs. 7, 8 e 9), ao invés de nove colônias (= %). Diapausa e condição da colônia A condição da colônia, ou seja a classificação em fraca, média ou forte, é um recurso muito utilizado nos estudos de comportamento das abelhas sem ferrão. Os critérios utilizados para essa classificação podem ser: o número total (estimado) de abelhas, o número de potes de alimento, o número de células de cria em construção, o diâmetro do favo, o número de operárias envolvidas no aprovisionamento, o volume do alimento larval e o tamanho das operárias adultas, definido por medidas da asa, ou peso fresco [para detalhes veja: LACERDA (1986); LACERDA et al. (1991); AIDAR (1996); RIBEIRO & MANOEL (22)]. Neste trabalho utilizamos o número estimado de abelhas e a quantidade de potes de alimento para definir colônias fracas e fortes. Foi também realizado um experimento de Tabela I. Número e porcentagem (%) de colônias de P. remota provenientes de Cunha [] e de Prudentópolis [], que iniciaram a diapausa nos diferentes meses dos anos de, e 2. Nos meses omitidos não houve nenhuma colônia que tenha entrado em diapausa. ANO COLÔNIAS FEVEREIRO MARÇO ABRIL MAIO JUNHO JULHO TOTAL 2 2 ( 12%) 4 (4%) 4 ( 24%) 1 ( 14%) 3 (6%) 2 (25%) 1 (1%) 1 ( 11%) 4 ( 24%) 4 (5%) 3 (3%) 6 ( 67%) 7 ( 41%) 2 ( 29%) 1 (2%) 2 (25%) 2 (2%) (%) 2 ( 29%) 1 (2%) 2 ( 22%) 2 ( 29%) 9 (%) 17 (%) 7 (%) 5 (%) 8 (%) 1 (%)

5 Diapausa em Plebeia 181 a b Fig. 4. Vista parcial de duas colônias de P. remota provenientes de Cunha mostrando no canto esquerdo superior, a estrutura de cerume sobre potes de alimento. Em (a) também com resina, em (b) somente cerume, e sobre o favo. Fotos de M. Ribeiro. superalimentação, respectivamente em abril de e abril de, para verificar se a quantidade de alimento pode exercer qualquer influência sobre o término da diapausa. Na primeira vez utilizamos apenas colônias de (n= 3, uma controle e duas experimentais). Na segunda, trabalhamos com cinco pares de colônias, sendo a maioria de (n= 8, quatro controle e quatro experimentais), e algumas de P. remota (C) (n= 2, uma controle e uma experimental). Todas as colônias encontravam-se em diapausa. Elas foram escolhidas de tal forma que os seguintes critérios de semelhança fossem satisfeitos: local de origem, condição da colônia, e tempo aproximado de diapausa. As colônias controle não receberam nenhum alimento extra. As colônias experimentais receberam alimento extra: mel de Apis, diluído em água e pólen fresco de Tetragonisca angustula (Latreille, 1811). A freqüência com que o alimento foi fornecido dependeu do consumo pelas abelhas. Assim em, ela foi quase diária para o mel, e a cada dois ou três dias para o pólen; e em, Número de células Tempo (dias) col. 1 col. 2 Fig. 5. Número total de células ovipositadas por dia nas duas colônias de P.remota provenientes de Prudentópolis, pouco antes de se iniciar a diapausa. a b Fig. 6. Reinício da construção de células em colônias de P. remota provenientes de Cunha (a) e de Prudentópolis (b). Em (a), a primeira célula construída sobre potes de alimento; em (b), fase mais adiantada da construção, já com várias células operculadas e outras sendo construídas. Fotos de M. Ribeiro.

6 182 Ribeiro et al. de uma a duas vezes por semana para mel e pólen. A duração do experimento foi de 1 dias e três semanas, respectivamente para e. Diapausa e fatores ambientais Para tentarmos verificar quais fatores ambientais poderiam funcionar como desencadeadores da diapausa, ou pelo menos influenciá-la, estudamos três fatores ambientais: o comprimento do dia, a temperatura e a precipitação. Calculamos o comprimento do dia médio mensal para São Paulo, a partir dos dados do nascer e por do sol, obtidos do Depto. de Astronomia Aplicada - Observatório Naval dos Estados Unidos ( Também obtivemos médias mensais para dois fatores macroclimáticos: temperatura ( o C) e precipitação (mm), a partir de dados disponíveis on line, do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET: Estes dados foram associados às freqüências relativas (%) de colônias de P. remota das duas localidades, em diapausa, em cada mês, nos três anos de estudo, em gráficos (Figs. 7, 8 e 9) e em testes de correlação. Uma vez que os resultados não apresentaram uma distribuição normal, foram obtidos apenas coeficientes de correlação de Spearman (rho). Inicialmente verificamos a correlação entre as variáveis ambientais, isto é, temperatura e precipitação, temperatura e comprimento do dia e, comprimento do dia e precipitação. Em seguida, obtivemos as correlações simples e parciais de primeira e segunda ordens, ou seja, eliminando o efeito de cada uma das outras variáveis, ou das duas outras simultaneamente, entre as variáveis ambientais e a porcentagem de (ZAR ). Para a investigação da influência da temperatura interna da colônia sobre o término da diapausa, colônias de (n= 4, sendo duas controle e duas experimentais) e (n= 2, uma controle e uma experimental) foram utilizadas. As colônias experimentais foram mantidas dentro de caixas maiores, com um termostato, à temperatura constante de 28 o C. As colônias controle foram mantidas no laboratório, mas não dentro de caixas aquecidas, e, portanto, sem temperatura controlada. O experimento foi realizado em junho de e durou aproximadamente três semanas, exceto para a colônia experimental de. Neste caso, devido a um defeito da caixa de termostato, o experimento durou apenas quatro dias. RESULTADOS E DISCUSSÃO Alterações estruturais no ninho e no comportamento de operárias e da rainha durante a diapausa (a) Arquitetura do ninho Na fase de maior atividade na construção de células e postura, o favo geralmente não possuía invólucro (Fig. 1a, b). Entretanto, à medida que a diapausa se aproximava, notou-se que invólucro apareceu e o número e o espessamento dos trabiques de sustentação aumentaram (Fig. 2a, b). Gradualmente o número de células construídas foi diminuindo, até que cessou totalmente (veja também item b). Mudanças climáticas bruscas (queda de temperatura ou chuva contínua) podem provocar uma diminuição e até uma interrupção temporária na construção de células, em qualquer época do ano. O mesmo foi observado para P. droryana, por TERADA (198). Entretanto, esta parada não deve ser confundida com a diapausa, pois assim que as condições climáticas se tornam favoráveis, a atividade de construção de células é reiniciada imediatamente (o que não acontece durante a diapausa, que dura um período mais longo). Além disso, quando estas paradas temporárias ocorriam, nunca havia presença de invólucro ao redor da área de cria (o que foi típico na diapausa ). Quando a construção de células foi totalmente interrompida, o invólucro recobriu todo o favo e potes de alimento foram construídos sobre ele (Fig. 2c, d). Somente mel foi armazenado nestes potes. Nunca foi observado nenhum pote de pólen sobre o invólucro que recobre o favo. Às vezes, no início da diapausa, potes de mel eram construídos também próximo ao túnel de Tabela II. Número e porcentagem (%) de colônias de P. remota provenientes de Cunha [] e de Prudentópolis [], que reiniciaram a construção de células e postura, nos diferentes meses dos anos de, e 2. Nos meses omitidos não houve nenhuma colônia que tenha saído da diapausa. ANO COLÔNIAS JUNHO JULHO AGOSTO SETEMBRO TOTAL 2 1 (12.5%) 1 (1%) 1 ( 11%) 1 ( 6%) 5 ( 72%) 4 (8%) 3 (37.5%) 1 (1%) 8 ( 89%) 13 ( 77%) 1 ( 14%) 1 (2%) 4 (5%) 4 (4%) (%) 3 ( 17%) 1 ( 14%) 4 (4%) 9 (%) 17 (%) 7 (%) 5 (%) 8 (%) 1 (%)

7 Diapausa em Plebeia 183 Comprimento do dia (min) Comprimento do Dia recobria parte do favo (Fig. 4b), poderia estar associada à termorregulação. Em duas colônias também foi observado que havia água sobre esta estrutura, indicando que ela poderia servir como um reservatório, provavelmente auxiliando a manutenção da alta umidade relativa dentro do ninho. Em uma ocasião, quando um ninho natural (localizado em árvore viva no interior da mata, em Cunha) foi aberto, percebemos que a madeira estava bem encharcada, demonstrando uma alta umidade. Comprimento do dia (min) Comprimento do dia (min) Comprimento do Dia Comprimento do Dia Fig. 7. Variação do comprimento do dia (min) em São Paulo, e freqüência relativa (%) de colônias de P. remota provenientes de Cunha e Prudentópolis em diapausa, em cada mês dos anos de, e 2. (Fonte dos dados do comprimento do dia: Depto. de Astronomia Aplicada - Observatório Naval do Estados Unidos). entrada. Porém, com o decorrer do tempo restavam principalmente os potes localizados sobre o invólucro onde havia o favo. As colônias durante a diapausa apresentavam um aspecto bastante característico. Mesmo as colônias fortes adquiriram uma aparência debilitada. Numa fase mais adiantada, o favo já não existia (todas as abelhas haviam emergido), mas os trabiques e potes permaneciam (Fig. 3a, b). Algumas colônias apresentaram uma lâmina de cerume cobrindo os potes de alimento ou o favo (Fig. 4a, b ). Esta cobertura horizontal normalmente ocupou um dos cantos superiores da colméia e era feita de cerume (Fig. 4b), sendo às vezes revestida com muita resina (Fig. 4a). Curiosamente ela só foi vista em algumas colônias de P. remota (C), nunca naquelas vindas de Prudentópolis. Esta foi a única característica da arquitetura do ninho diferencial encontrada entre as P. remota provenientes das duas localidades. Não se conhece a sua função. Quando ela (b) Comportamento das operárias e redução gradual da construção de células Em colônias fora da diapausa, observavase grande atividade das operárias, que construíam ativamente as células de cria, movimentando-se rapidamente pelo favo e outras regiões da colônia. Já durante a diapausa, a mobilidade das operárias foi baixa. Muitas delas ficavam aglomeradas no favo, escondidas debaixo do invólucro. Provavelmente elas aqueciam as células de cria, promovendo o desenvolvimento dos indivíduos que emergiriam durante este período. Depois que todas as abelhas emergiram, as operárias podiam acumular-se no chão da colméia, nos potes de alimento, ou ainda debaixo do invólucro/favo ou restos dele, praticamente sem se mover (Fig. 4b). Em colônias mantidas dentro do prédio do laboratório pudemos observar mais detalhadamente a diminuição gradual da construção de células. Além disso, em duas colônias de (col. 1 e 2) o número decrescente de células ovipositadas a cada 24h foi acompanhado (Fig. 5). A redução na construção de células nestas colônias foi similar àquela observada por BENTHEM et al. (1995). Entretanto, suas colônias estavam em melhores condições do que estas. Quando a temperatura aumentava, havia sol e pouco ou nenhum vento, algumas operárias podiam sair do ninho para coletar alimento, mas essa atividade era mais reduzida do que o normal (veja item sobre início, duração e término da diapausa ). Portanto, confirmamos que a atividade externa não é interrompida durante a diapausa. Em uma colônia de estudamos isso em detalhe, e pudemos verificar que o padrão de atividade de vôo se modificou durante a diapausa, que ocorreu de 2/5 a 25/8 de. Embora bastante intensa durante este período, a atividade de vôo se concentrou nas horas mais quentes do dia. Fora deste período, (e principalmente de dezembro a março), a atividade externa se estendeu mais ao longo do dia (HILÁRIO et al. 2b). (c) Comportamento da rainha e sua fisogastria Quando a colônia estava em atividade, a rainha costumava ser muito ativa, andando por todo o favo (não apenas checando as células em construção), e outras regiões da colônia, como os potes, trabiques, etc. Por outro lado, durante a diapausa a rainha

8 184 Ribeiro et al. podia passar longos períodos parada, sendo cortejada por operárias, ou andava um pouco em todas as regiões da colônia. Outras vezes a rainha podia ficar escondida num canto da colméia, com sua atividade locomotora reduzida. Embora já houvesse sido observado que as rainhas fisogástricas podem variar em tamanho e peso (RIBEIRO ), verificou-se que durante a diapausa, elas diminuíam nitidamente o tamanho de seus abdômens. Gradualmente as rainhas perdem sua fisogastria, provavelmente devido à interrupção na produção de ovos. As médias de peso antes da interrupção da postura, para as rainhas de Cunha e Prudentópolis, foram respectivamente: 74,6 ± 13,48mg (n= 9) e 7,6 ± 12,92mg (n= 17). Já durante a diapausa, as médias foram respectivamente: 59,1 ± 12,6mg (n= 9) e 53,61 ± 13,55mg (n= 17). Houve claramente uma redução de peso: aproximadamente 2% e 24%, para as rainhas de Cunha e Prudentópolis, respectivamente. Isso foi confirmado com um experimento de troca de rainhas entre colônias que estavam em diapausa ou fora dela. As rainhas que se encontravam em colônias que estavam inativas, e foram colocadas em colônias ativas, recomeçaram com a postura, aumentando sua massa. Por outro lado, rainhas de colônias ativas, quando colocadas em colônias inativas, foram obrigadas a interromper a postura, uma vez que não havia células construídas disponíveis, e por isso perderam peso (RIBEIRO 22). Início, duração e término da diapausa As Tabelas I e II resumem os dados para os dois grupos de P. remota, respectivamente quanto ao início e término das atividades s, nos anos de, e 2. Em e 2, as primeiras colônias de P. remota (P) já interromperam suas atividades no verão (fevereiro), quando as temperaturas ainda estavam altas. As últimas o fizeram no máximo até fim do outono (isto é, em maio; Tabela I). A diapausa usualmente ocorre em decorrência de estímulos ambientais que precedem o período desfavorável (TAUBER et al. 1986; DENLINGER 1986), e isso explicaria o fato de algumas colônias iniciarem a diapausa tão precocemente, talvez como um reflexo da alteração no fotoperíodo (veja item sobre fatores ambientais). No ano de, entretanto, houve um certo atraso; as primeiras colônias a entrarem em diapausa o fizeram em março, e as últimas em junho. Porém, nos três anos, todas as colônias desta localidade já estavam inativas em julho, quando as temperaturas são mais baixas (Tabela I). Em relação à, em, a primeira colônia a interromper as atividade o fez somente em abril, e as últimas em julho. Já em e 2, as primeiras colônias interromperam suas atividades em março, e as últimas o fizeram em julho e maio, respectivamente (Tabela I). A maior porcentagem de colméias de entrou em diapausa em fevereiro, março ou maio (respectivamente nos anos de 2, e, Tabela I). Já para as, a maior porcentagem de colméias interrompeu as atividades em abril, ou de maio a julho (respectivamente nos anos de 2, e ; Tabela I). Todas as colônias responderam de maneira mais uniforme quanto ao reinício das atividades de construção de células do que quanto à sua interrupção. Tanto em relação à quanto à, o término da diapausa deu-se em julho e agosto, nos três anos estudados, para a maioria das colônias (Tabela II). Apenas em 2 uma colônia de cada grupo recomeçou as atividades em junho. Nos três anos algumas colônias (as últimas), principalmente as, reiniciaram as atividades somente em setembro (Tabela II). A construção de células recomeçou também num ritmo mais acelerado do que a sua redução, que foi mais gradual. Assim, dentro de dois ou três dias após a saída da diapausa a mesma taxa de construção de células anterior foi retomada. As primeiras células a serem construídas após esta fase de inatividade, freqüentemente apareceram sobre os Tabela III. Coeficientes de correlação de Spearman (rho), e os correspondentes valores de significância (p), entre a porcentagem de colônias de P. remota provenientes de Cunha [] e de Prudentópolis [] em diapausa, e as médias mensais dos diferentes parâmetros analisados: comprimento do dia (min), temperatura ( o C) e precipitação (mm), nos anos de, e 2 (n= 12 meses, para todas as comparações). Os valores em negrito são os valores significantes, em nível α= 5% pelo menos. Note que o valor de α corrigido por Bonferroni é α/n=,83, para os testes envolvendo cada variável ambiental. ANO 2 COLÔNIAS COMPRIMENTO DO DIA (min) -,788 (p=,2) -,85 (p=,5) -,888 (p=,5) -,719 (p=,8) -,749 (p=,5) -,815 (p=,1) TEMPERATURA ( o C) -,676 (p=,16) -,59 (p=,91) -,648 (p=,23) -,376 (p=,229) -,537 (p=,72) -,622 (p=,31) PRECIPITAÇÃO (mm) -, 62 (p=,38) -,397 (p=,22) -,496 (p=,11) -,222 (p=,489) -,772 (p=,3) -,735 (p=,6)

9 Diapausa em Plebeia 185 Temperatura ( o C) Temperatura fatores também estejam envolvidos neste comportamento. As colônias oriundas do sul do país (Prudentópolis) começaram mais cedo a diapausa e terminaram mais tarde. Por outro lado, as colônias da Mata Atlântica (Cunha), interromperam suas atividades mais tardiamente e por um período menor. Possivelmente estas diferenças, devidas a um mecanismo endógeno, ocorreram associadas às condições ambientais a que cada grupo de colônias está normalmente sujeito em seu local de origem. Temperatura ( o C) Temperatura ( o C) Fig. 8. Variação da temperatura média ( o C) em São Paulo, e freqüência relativa (%) de colônias de P. remota de Cunha e Prudentópolis em diapausa, em cada mês dos anos de, e 2. (Fonte dos dados de temperatura: INMET) Temperatura Temperatura potes de alimento, ou no chão da colônia (Fig. 6a, b). Geralmente não havia invólucro. Porém, nos casos em que o invólucro estava presente, ía sendo destruído à medida que a temperatura externa aumentava. Em, num espaço de três semanas quase todas as colônias (92%) haviam recomeçado suas atividades. Nos anos de e 2 as colônias não foram tão uniformes no reinício da construção de células como em. Provavelmente isto refletiu as irregularidades climáticas, o que acabou causando um comportamento atípico das colônias. Nestes dois anos, obtivemos um intervalo muito maior entre a primeira e a última colônia a reiniciar a atividade de construção de células (dois a quatro meses). Esta diferença foi mencionada anteriormente para P. remota e foi de até seis semanas entre colônias que se encontravam no mesmo local (BENTHEM et al. 1995). Desde que os sinais percebidos pelas abelhas (quer sejam as variações ambientais ou intracoloniais), teoricamente seriam detectados ao mesmo tempo, supõe-se que outros Diapausa e condição da colônia De modo geral, as colônias fracas interromperam suas atividades antes que as colônias fortes. Entretanto, houve exceções: algumas colônias muito fracas cessaram suas atividades mais tardiamente, enquanto que outras fortes, iniciaram a diapausa mais cedo. Isto indica que deve haver um balanço entre os vários fatores, isto é, condições ambientais e condições internas da colônia (quantidade de alimento, tamanho da população, etc). A quantidade de alimento talvez seja importante para a decisão de quando interromper as atividades de construção de células. (a) Manipulação de alimento No primeiro experimento, uma das colônias experimentais reiniciou a construção de células e a rainha começou a pôr ovos oito dias depois de iniciada a superalimentação. Neste caso a construção de células foi mais ou menos irregular, e cessou novamente no início de maio. Nas outras duas colônias não houve construção de células. Todas as colônias estavam em diapausa há aproximadamente dois meses, e o experimento durou aproximadamente 1 dias. No segundo experimento, apenas uma colônia experimental respondeu com construção de células e postura da rainha, após cinco dias depois de iniciado o experimento. Entretanto, quando o alimento parou de ser fornecido, esta colônia entrou em diapausa novamente. Todas as outras colônias (controle e experimentais) permaneceram inativas. O tempo de inatividade foi variável, embora semelhante para cada par de colônias (isto é, controle e experimental). É possível que outros fatores que não estavam sendo controlados influenciaram nossos resultados. De qualquer forma, é muito interessante verificar que a presença de maior quantidade de alimento pode reverter a diapausa, pelo menos até certo grau. Embora o alimento deva ser importante na decisão de quando reiniciar a atividade, ele deve estar associado a outros fatores (como os ambientais, veja item a seguir). Uma vez que é difícil excluir um ou outro fator, encontramos dificuldades metodológicas que são impossíveis de serem resolvidas no momento. Talvez experimentos com todas as condições controladas (numa sala climatizada, por exemplo) pudessem fornecer mais informações sobre o fenômeno.

10 186 Ribeiro et al. Diapausa e fatores ambientais (a) Diapausa e os fatores externos à colônia Quando comparamos as variáveis ambientais entre si, encontramos coeficientes de correlação na maioria muito altos, e todos significativos, nos três anos analisados. Assim, para, e 2, respectivamente, obtivemos os seguintes valores: temperatura e precipitação: rho=,74 (p=, 11); rho=,717 (p=,9); rho=,647 (p=,23); temperatura e comprimento do dia: rho=,797 (p=,2); rho=,799 (p=,2); rho=,896 (p=,5); comprimento do dia e precipitação: rho=,651 (p=,22); rho=,579 (p=,49); rho=,797 (p=,2). Isto indica que embora não sejam necessariamente função um do outro, estes fatores estão associados, pelo fato de serem todos sazonais. Nas Figs. 7, 8 e 9, as variáveis ambientais estão plotadas contra a porcentagem de, nos três anos analisados. As abelhas devem realmente perceber os sinais de mudança ambiental, antecipando-se à época mais crítica, o que reforça a idéia de que se trata realmente de uma diapausa (). O primeiro grupo de colônias a responder às mudanças foi, isto é, uma porcentagem maior de colônias entrou em diapausa antes do que as. Em geral, foram também as colônias de Prudentópolis que tiveram uma resposta mais lenta do que as de Cunha, para reiniciar as atividades. Comparando os dados ambientais com a freqüência relativa de, verificamos que todos os coeficientes de correlação foram significativos (em negrito, na Tabela III), tanto para, como para, para o comprimento do dia, nos três anos de observação. Quanto à temperatura e precipitação, em apenas metade dos casos obtivemos valores significativos para os coeficientes de correlação. Portanto, inicialmente isto indica que estas variáveis devem ser menos importantes que o comprimento do dia para o desencadeamento da diapausa. Os resultados da análise de correlações parciais vieram a confirmar esta hipótese. Os dados obtidos para as correlações parciais, levando-se em conta a exclusão de apenas uma variável, em quatro das seis comparações para, e em todos os casos para P. remota (P), o comprimento do dia mostrou valores significativos (p<,5 ou p<,1). Simultaneamente, em nenhum caso o rho foi significativo quando as outras variáveis (temperatura e precipitação), foram analisadas para as P. remota de ambas as localidades. Quando analisamos as correlações parciais, considerando desta vez a exclusão de duas variáveis (Tabela IV), obtivemos valores de rho significantes para todos os casos, novamente apenas para o fotoperíodo, exceto em um caso (, em ). O mesmo não aconteceu com a temperatura (retirando-se o efeito do comprimento do dia e da precipitação), quando em apenas um caso obtivemos um coeficiente de correlação significativo [, em 2]. Na análise da precipitação, excluindo-se a temperatura e comprimento do dia, em nenhum caso o rho foi significativo. Dessa forma, a consistência do comprimento do dia manteve-se em todas as análises. Ele foi realmente o fator mais correlacionado ao número de, indicando que é ele que induz este comportamento. Por outro lado, a temperatura e precipitação devem exercer pouca ou nenhuma influência sobre o desencadeamento deste comportamento. (b) Diapausa e temperatura interna do ninho Todas as colônias controle e uma experimental de P. remota (C) não reiniciaram a construção de células e postura. Esta colônia foi aquela em que o experimento durou apenas quatro dias, como mencionado no item Material & Métodos. Ela só interrompeu a diapausa em 4/9/99. Entretanto, em dois casos as colônias experimentais (uma de Cunha e outra de Prudentópolis), reiniciaram a construção de células após 14 e três dias, respectiva- Tabela IV. Coeficientes de correlação parciais de Spearman (rho), e os correspondentes valores de significância (p), entre a porcentagem de colônias de P. remota provenientes de Cunha [] e de Prudentópolis [] em diapausa, e as médias mensais dos diferentes parâmetros analisados: comprimento do dia (CD, em min), temperatura (T, em o C) e precipitação (P, em mm), nos anos de, e 2 (n= 8, para todas as comparações). No cabeçalho, as siglas que aparecem entre os parênteses nas comparações, são as variáveis controladas, ou seja, aquelas cujo efeito foi eliminado da análise. Os valores em negrito são os valores significantes, em nível α= 5% pelo menos. Note que o valor de α corrigido por Bonferroni é α/n=,83, para os testes envolvendo cada variável ambiental. ANO COLÔNIAS COLÔNIA X CD (T, P) COLÔNIA X T (CD, P) COLÔNIA X P (CD,T) 2 -,45 (p=,192) -,732 (p=,16) -,69 (p=,27) -,691 (p=,27) -,648 (p=,43) -,814 (p=,4) -,426 (p=,22) -,58 (p=.873) -,159 (p=,661),33 (p=,351),542 (p=,15),66 (p=,38),21 (p=.561),176 (p=,627),253 (p=,48),8 (p=,826),74 (p=,838),422 (p=,224)

11 Diapausa em Plebeia 187 Precipitação (mm) Precipitação (mm) Precipitação (mm) Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul AgoSet Out NovDez 2 Fig. 9. Variação da precipitação média (mm) em São Paulo, e freqüência relativa (%) de colônias de P. remota de Cunha e Prudentópolis em diapausa, em cada mês dos anos de, e 2. (Fonte dos dados de precipitação: INMET) ,, Precipitação Precipitação mente, depois de terem sido alojadas em caixas com termostato. Esta diferença pode ter sido causada pelo tempo em que as colônias já se encontravam em diapausa. A primeira estava há 4 dias parada, enquanto que a segunda estava há três meses. É possível que por estar há mais tempo inativa, a resposta de reiniciar a construção de células tenha sido mais imediata nesta última colônia. Embora a temperatura interna do ninho possa exercer alguma influência, provavelmente ela está associada a outros fatores, como o fotoperíodo e as condições da colônia. CONCLUSÕES Quando consideramos a diapausa como a interrupção temporária no desenvolvimento ou atividade, em função de condições adversas (AB SABER et al. 1997), podemos dizer que as colônias de Plebeia realmente 8, 6, 4, 2,, Precipitação permaneceram em diapausa durante os meses em que não houve construção de células e postura. Além disso, pela persistência da inatividade, mesmo com alterações climáticas favoráveis, e a visível redução de atividade dentro da colônia e a mudança da arquitetura do ninho, consideramos que o que ocorre nas espécies de Plebeia é ao menos uma diapausa. Foi bastante interessante verificar que em P. remota (P) o fenômeno inicia-se mais cedo e tem maior duração do que em nas colônias de. Isto é bastante lógico, uma vez que ambas são originárias de localidades diferentes. Entretanto, a diapausa é semelhante em ambos os grupos. Esta adaptação deve ter evoluído como um mecanismo capaz de tornar possível a presença das abelhas em locais mais ao sul, com condições ambientais adversas durante um período mais longo do ano. Finalmente, concluímos que, assim como ocorre em outros animais que passam pelo mesmo processo, o comprimento do dia, ou fotoperíodo, deve ter sido a variável desencadeante da diapausa. Este é sem dúvida o fator mais constante e regular, que pode servir como um indicador às abelhas de que uma fase difícil se aproxima. Por outro lado, a temperatura e precipitação, embora coincidindo sazonalmente com a menor incidência de horas de luz, provavelmente não funcionam como um gatilho da diapausa. Embora relativamente correlacionados, não implicam necessariamente numa relação causal do comportamento. Por outro lado, tanto a temperatura quanto as condições internas do ninho poderiam talvez exercer uma influência na manutenção da diapausa, uma vez que devem fazer parte das condições adversas que dificultam a continuidade da construção de células e postura, em determinado período do ano. Entretanto, para confirmar esta idéia, experimentos que isolassem os fatores envolvidos, deveriam ser realizados. Agradecimentos. Ao assessor anônimo, pelas excelentes sugestões complementares ao trabalho, ao doutorando Sérgio D. Hilário pela colaboração de diversas maneiras e discussões, e ao CNPq (proc. n /97-7, PIE), FAPESP (proc. n. 98/1679-5, bolsa de pós-doutoramento à primeira autora) e ADEMA - SP (auxílio à primeira autora), pelo apoio financeiro. Este trabalho é dedicado ao Padre Jesus Santiago Moure, em comemoração ao seu 9 O. aniversário, e pela sua enorme e significativa contribuição ao estudo das abelhas. REFERÊNCIAS AB SABER, A. N.; J. G. TUNDISI; L. FORNERIS; M. C. MARINO; O. ROCHA; T. TUNDISI; Y. SCHAEFFER-NOVELLI; Y. S. DE VUONO & S. WATANABE (eds.) Glossário de Ecologia. São Paulo, Academia de Ciências do Estado de São Paulo, Publicação n. 19, 2 a. edição, 352 p. AIDAR, D. S A Mandaçaia, Biologia de abelhas, manejo e multiplicação artificial de colônias de Melipona quadrifasciata Lep. (Hymenoptera, Apidae, Meliponinae). Ribeirão Preto, Sociedade Brasileira de Genética. Série de

12 188 Ribeiro et al. Monografias, n. 4., 13 p. BENTHEM, F. D. J.VAN; V. L. IMPERATRIZ-FONSECA & H. H. W. VELTHUIS Biology of the stingless bee Plebeia remota (Holmberg): observations and evolutionary implications. Insectes Sociaux 42(1): CECCATO, S Divisão de trabalho entre as operárias de Melipona rufiventris flavolineata Friese (Hymenoptera, Apidae). Dissertação de Mestrado.Universidade de São Paulo, São Paulo, São Paulo, 33 p. DENLINGER, D. L Dormancy in tropical insects. Annual Review of Entomology 31: DRUMOND, P. M; R. ZUCCHI & B. P. OLDROYD. 2. Description of cell provisioning process of seven species of Plebeia Schwarz (Apidae, Meliponini) with notes on their phylogeny and taxonomy. Insectes Sociaux 47(2): DRUMOND, P. M.; R. ZUCCHI; S. YAMANE & S. F. SAKAGAMI Oviposition behaviour of the stingless bees. XVIII. Plebeia (Plebeia) emerina and P. 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