Ecologia de Plantas Daninhas. Prof. Dr. Arthur Arrobas Martins Barroso

Transcrição

1 Ecologia de Plantas Daninhas Prof. Dr. Arthur Arrobas Martins Barroso

2 REPRODUÇÃO

3 Sementes Resultado da reprodução sexuada. Óvulo maduro e já fecundado. Diásporos Unidade de dispersão compota por uma semente mais um tecido adicional que auxilie sua dispersão. Propágulos - Estrutura de reprodução vegetativa, assexuada. Dissemínulos Estruturas reprodutivas sexuadas e vegetativas. Sementes, bulbos, rizomas e estolões.

4 Sexuada Sementes Azevém, Buva, Caruru, etc

5 Reprodução Sexual Vantagens Produção genótipos variados Adaptabilidade ecológica a novos ambientes Cada semente contém uma combinação de alelos Vigor híbrido - Menor quantidade alelos deletérios Fecundação interespecífica (Ex: Buva) Menor chance de competição com os parentais

6 Reprodução Sexual Desvantagens Risco de quebrar o ciclo de plantas bem adaptada Alocação de recursos para partes sexuais Ex: Milkweed (37% dos fotoassimilados)

7 Reprodução Sexual Seleção de resistência em baixas doses Transmissão da resistência (genes dominantes ou semidominantes). Absorção Metabolismo F1 Absorção e Metabolismo

8 Polinização Animais

9 Polinização Vento Flores escuras, sem pétalas, sem néctar Requerem menor gasto energético para produção Correlação quantidade (Whitehead, 1983) Produzem muito pólen

10 Vento

11 Polinização Água Plantas aquáticas submersas Processo ineficiente Não é regra para aquáticas

12 Assexuada Propágulos Tiririca, Massambará, etc

13 Reprodução Assexual A reprodução assexuada se dá pela produção de novos indivíduos sem a formação de sementes ou esporos. Não combinam-se genes, e os novos indivíduos são clones da planta de origem. A reprodução vegetativa é mais comum em espécies perenes, mas algumas plantas anuais podem apresentar este tipo de reprodução (70% monocotiledôneas; 28% eudicotiledôneas) Leakey, 1981.

14 Reprodução assexuada Vantagens Tolerância as táticas de controle Competitividade elevada Perpetuação de genótipos superiores Desvantagens Menor número de estruturas Menor alcance de propágulos e menor viabilidade Diversidade genética limitada

15 Reprodução assexuada Estolão caule desenvolvido formando raízes adventícias e parte aérea na região dos nós Cynodon dactylon

16 Reprodução assexuada Rizoma caule subterrâneos que produz raízes adventícias e parte aérea Sorghum halepense

17 Reprodução assexuada Tubérculo Porção terminal de um rizoma com reservas e gemas Cyperus rotundus

18 Reprodução assexuada Bulbos Gemas subterrâneas modificadas consistindo de caule e folhas Oxalis latifolia

19 Reprodução assexuada Rebrota caules Guanxumas, Conyza spp.

20 Somatório de Mecanismos Ex: Tiririca A tiririca (C. rotundus) Reprodução: sementes rizomas tubérculos bulbos basais

21 Casos particulares Trapoeraba (Commelina benghalensis) Reprodução: Sementes subterrâneas localizadas em rizomas, Partenocarpia + Germinação nós de ramos

22 Conyza spp. mais de sementes por planta Cyperus spp. mais de 4 toneladas de rizomas e tubérculos por hectare em 20 cm de solo.

23 Brachiaria plantaginea Alves, P.L.C.A.

24 Dinâmica de dissemínulos Plantas Dispersão Chuva de Sementes Propagação Vegetativa Germinação Dormentes ou Não dormentes Adaptado de Vismara et al., 2007

25 Produção Tamanho e Número Portulaca oleraceae Ipomoea spp.

26 Produção Tamanho e Número Implicações Plantas em competição reduzem as sementes produzidas Impedir o desenvolvimento das daninhas diminui as sementes produzidas Sementes maiores com maior reserva energética Maior capacidade de emergir a grandes profundidades Maior capacidade de sobreviver a doses de herbicidas

27 Produção Tamanho e Número No crop Never Oportunidades de controle cultural Lutman, 2002 Problema One year s seeding makes seven years weeding

28 DISPERSÃO TEMPO OU ESPAÇO Autocoria Abertura dos frutos ou lançamento de sementes como em Euphorbia heterophylla Alocoria Vento, água, animais, homem

29 Dispersão

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31 Máquinas? Junior.

32 Rew et al., 2018

33 Animais

34 Germinação Existe um pico de germinação ótima à espécie A germinação pode ocorrer no claro ou no escuro Flutuações térmicas podem estimular a germinação

35 Germinação Porque baixa germinação?

36 Germinação Desuniformidade germinação Dormência de propágulos Distribuição no perfil do solo Viabilidade

37 Sementes Dormência A semente não germina, mesmo com todas as condições ambientais favoráveis. Regulada por processos internos da semente ou processos induzidos. Função - Garante a germinação da espécie em vários fluxos Se inata Fisiológica, física, combinada, morfológica ou morfofisiológica Quiescência ou dormência induzida A semente não germina devido a condições ambientais desfavoráveis, mesmo que o embrião esteja desenvolvido e não dormente. É um processo causado por condições ambientais

38 Tipos de dormência Tipo Mecanismo Embrião Fisiológica Inibição fisiológica da germinação presente no embrião Desenvolvido mas dormente Física Tegumento da semente impermeável à água Desenvolvido e não dormente Combinada Tegumento da semente impermeável à água e mecanismo de inibição fisiológica da germinação presente no embrião Desenvolvido e dormente Morfológico Embrião em desenvolvimento Imaturo Morfofisiológico Embrião em desenvolvimento e mecanismo de inibição fisiológica da germinação presente no embrião Imaturo Blanco, 2014.

39 Akter et al., 2016

40 Banco de Sementes O enterrio de sementes pode Elevar longevidade da sementes Diminuir a predação Estimular a dormência Sendo assim, o plantio direto pode Estimular predação das sementes Estimular o controle biológico

41 A degradação também pode ocorrer via Outros insetos Bactérias Fungos Predação de daninhas por besouros

42 Propágulos Estimativa por hectare Entre 300 a 3,5 bilhões por hectare (Koch, 1969) 95% propágulos de plantas anuais 5% de perenes Viabilidade anos Papaver sp. germinando em trincheiras após a I Guerra Mundial, onde não era plantada a mais de 30 anos

43 LEVANTAMENTO DO BANCO DE DIÁSPOROS

44 Área mínima? Áreas experimentais 10 a 90 amostras Profundidade 5 primeiros cm Métodos 1. Germinação amostras

45 Métodos 2. Extração física Amostra de solo água e peneira tetrazólio nas sementes 3. Extração química Amostra de solo secagem ao ar peneira de 10 mesh retirada material inerte e agregados solução de carbonato de potássio (K2CO3). Deixa em repouso um dia, retira sobrenadante, passado em peneira de 50 mesh e colocados em papel filtro para secagem. Sementes identificadas e quantificadas. K2CO3 Eleva a densidade da solução e separa o material orgânico da parte mineral do solo

46 Número de sementes Fatia de solo de 1 m² com 10 cm de profundidade pesa em média 130 kg Número de plântulas Peso da Amostra (kg) Número de sementes viáveis por m² 130 kg 4. Modelagem SeedChaser WeedCast

47 Taxa germinação Em média, 2 a 10% do banco germina por ano, o que depende muito da espécie

48 DINÂMICA DE POPULAÇÕES

49 Análise de Comunidades Fitossociologia: Densidade e Densidade Relativa Frequência e Frequência Relativa Dominância e Dominância Relativa Importância Relativa Diversidade Equitabilidade

50 Importante? Sim, identificação de problemas! Worst 10 weeds.

51 WSSA Amaranthus palmeri Chenopodium album Conyza ssp. Ipomoea ssp. Amaranthus Cyperus Ambrosia artemisiifolia Solanum americanum

52 Weed Shifting Alterações de Comunidades Resposta a mudanças no habitat e a mudança dos fatores ambientais, como a entrada de herbicidas, fertilização, etc. 1. Solo Fertilidade do solo, ph 2. Sementes e equipamentos limpos 3. Rotação de Culturas 4. Herbicidas Maior uso, menor diversidade de espécie 5. Cultivo do solo Etc.

53 Weed Shifting Rare Weed Trait Syndrome Pequena altura Sementes grandes Florescimento tardio Diminuição com: Fertilização Herbicidas Intensificação Agrícola

54 Área mínima? a) Curva de área mínima - Blanquet Jogam-se quadrados, anotam-se as espécies novas encontradas (estruturas ferro de 0,25 a 1 m²). b)valores empíricos (Ellenberg, 1974). Floresta 200 a 500 m² Pastagens 5 a 10 m² Culturas m²

55 Josias Braun-Blanquet Problema, não leva em consideração variações e ambientes com fortes interferências

56 Diferenças para agricultura Análise mais agronômica do que ecológica Áreas mais restritas Levar em consideração que a pressão de seleção ocorre de maneira muito mais intensa Seleção momentânea, muda todo ano

57 Quadrados ao acaso Espécies Área (m²) Americano - Área de ~2 m² Europeu Área de ~ 3 m²

58 Fitossociologia

59 Fitossociologia Ciência da comunidade de plantas e as relações com o ambiente e processos que modificam as comunidades. Comunidade Associações de espécies que habitam mesma área em determinado momento, que coexiste no tempo, interagindo entre si. Clements SUPERORGANISMO Mudanças abruptas Gleason - + ALEATÓRIO Independente. A ocorrência é proporcional ao estresse tolerado

60 Superorganismo? Independência?

61 Densidade Relativa De. R = De.n De.n * 100 Frequência Relativa Fq. R = Fq.n Fq.n * 100 Dominância Relativa Do. R = Do.n Do.n * 100

62 Densidade e Frequência Métodos não destrutivos. Consome muito tempo. Correta identificação - não sub nem sobrestima. Não leva em conta massa dos indivíduos. Dominância e Cobertura Dominância Preciso, porém destrutivo. Cobertura Rápida, não destrutiva, porém subjetiva.

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64 Cobertura x Desenvolvimento

65 Índice Valor de Importância (IVI) IVI = De. R + Do. R + Fq. R Importância Relativa (IR) IR. n = IVI. n IVI. n

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68 Oliveira e Freitas, 2008.

69 O que é H e E? H = Diversidade Índice de Shannon Weiner H = - [ Pi x ln (Pi)] ou Hm = - [ Mi x ln (Mi)] Pi = proporção de indivíduos da espécie i dividido pelo total de indivíduos da amostra Pode ser calculado em relação a densidade de plantas e a massa

70 SEP Shannon Weiner e proporção uniformidade SEP = H m / H SEP = 1 Ausência de seleção no ambiente Longevidade do sistema?

71 E o E?? E = Equitabilidade E = H /H max Representa quanto a comunidade está igual ou não Se igual a 1 Todos indivíduos apresentam densidades e massa semelhantes Quanto menor maior a dominância de alguma espécie.

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73 E se?

74 Área de Matologia - HERBAE Número de fazendas (blocos de produção) a serem vistoriadas de acordo com o tamanho da área de produção de cana-de-açúcar da unidade Tamanho da área Quantidade de blocos percorridos (%) Menor que ha 40 % Entre e ha 35 % Entre a ha 30 % Maior que ha 25 % Número de talhões a serem adentrados e vistoriados de acordo com o tamanho da fazenda (bloco) de produção de cana-de-açúcar Tamanho do bloco Quantidade de talhões a serem vistoriados Até 50 ha 4 De 50 a 100 ha 6 De 100 a 200 ha 8 Maior que 200 ha 10 Kuva, M.

75 ESCALA DE NOTAS PARA DIAGNÓSTICO DE PLANTAS DANINHAS 0 (zero): nenhuma planta observada 1 (um): poucas plantas (é possível quantificar numa vistoria rápida) e observadas em poucos talhões (frequência < 50%). 2 (dois): poucas plantas (é possível quantificar numa vistoria rápida) em vários talhões (frequência > 50%). 3 (três): muitas plantas (não é possível quantificar numa vistoria rápida) em poucos talhões (frequência <50%). 4 (quatro): muitas plantas (não é possível quantificar numa vistoria rápida) em muitos talhões (frequência > 50%). 5 (cinco): muitas plantas (não é possível quantificar numa vistoria rápida) em todos os talhões (frequência = 100%). Kuva, M.

76 Kuva, M.

77 Kuva, M.

78 Análise composta? Multivariada Agrupamento de plantas Ferreira et al., 2011.

79 Kuva et al., 2008

80 Análise composta? Multivariada Componentes principais Gulden et al., 2010.

81 E após a aplicação de herbicidas? Todas análises citadas podem ser feitas após a aplicação de herbicidas Avaliação específica de controle: Escala SBCPD (Controle Visual) Escala ALAM (fitotoxicidade) Mortalidade de Plantas Biomassa seca Problemas? Análise pessoal? Problema da massa seca.

82 Munaro, 2018

83 PLANTAS DANINHAS E BIODIVERSIDADE

84 Diversidade Nível Intraespecífico - Espécie Nível Interespecífico - Espécies Nível de habitat - Redes ecológicas Benefícios Suporte a vida selvagem Fonte polinização Desvio patógenos Desvio de pragas Alelopatia Qualidade do solo Fitorremediação Malefícios Redução produtividade Alergias Atrair patógenos Atrair pragas Alelopatia Qualidade do solo Intoxicações Diversidade de plantas daninhas x Diversidade promovida por plantas daninhas Agricultura que contribua para a Biodiversidade x Biodiversidade que contribua para a Agricultura

85 Diversidade Genética Medida por - Proporção de locus polimórficos - Riqueza total de alelos por locus - Heterozigose - Efeito do tamanho da população - Herdabilidade - Variabilidade genética - Etc.

86 Mas,,,, A diversidade é boa? 1. Uma comunidade mais diversa é mais competitiva? Diferenças fenotípicas contrastam a habilidade da comunidade em competir por diferentes recursos, mas...

87 E se estas espécies forem similares as culturas?

88 2. Uma comunidade mais diversa é um indicador de sustentabilidade Fatores atuais seleção Herbicidas Solo Emissão de gases Diminuição da biodiversidade Necessidades de maiores pesquisas

89 3. Espécies daninhas com tratos raros Tolerância a seca Tolerância ao estresse salino Etc. International Weed Genomics Consortium

90 Evolução Identificação Resistência Dispersão Tratos Manejo

91 AULA PRÁTICA - HOJE Cada grupo lançará 2 quadrados - 0,5 m² Identificar em cada saco (1 espécie por saco) GRUPO + Período + Espécie + Número de plantas por espécie EXEMPLO. Grupo 2 Tarde Nabiça 3 plantas

92 PERGUNTAS? Arthur Arrobas Martins Barroso Departamento de Fitotecnia e Fitossanitarismo arrobas@ufpr.br Virologista. Primeira cientista a clonar o HIV e determinar a função de seus genes