III Curso de Ecologia Química aplicada à Agricultura Relação Inseto - Planta Raúl Alberto Laumann Maria Carolina Blassioli Moraes Miguel Borges Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia Brasilia, DF. e-mail: raul.laumann@embrapa.br
Interações Planta - Inseto Herbivoría (- +) Mutualismo (+ +)
Radiação de Insetos Herbívoros 26 22 15 4 2 Plantas Vertebrados Protozoa Invertebrados Insetos no herbívoros Insetos herbívoros 31
Radiação de Insetos Herbívoros 1-10 a 25% do folhagem em áreas tropicais é consumido por insetos 2- Em áreas temperadas: 25% de todas as espécies de artrópodes são fitófagos 50% da biomasa de artrópodes 75% dos indivíduos 3- Em pastagens 10 a 75% de herbivoría total (em comparação os vertebrados 15 a 35%)
Grupos de insetos Fitófagos -Coleoptera -Lepidoptera -Hemiptera -Orthoptera -Diptera -Hymenoptera -Thysanoptera -Phasmida ~370.000 spp.
Padrões de Alimentação de insetos
Amplitude da dieta -Monófagos -Oligófagos - Polifagos
Tipos de alimentação Mastigadores Grupos Partes atacada Danos Lepidoptera folhas diminuição da área foliar Coleoptera brotos destruição de partes da Orthoptera frutos planta Phasmida Hymenoptera caule ramos raízes
Desfolhadores
Tipos de alimentação Minadores Grupos Partes atacada Danos Diptera folhas destruição de tecidos Lepidoptera Hymenoptera Coleoptera brotos frutos galhos ição
Tipos de alimentação Broqueadores Grupos Partes atacada Danos Madeira Diptera destruição de tecidos Lepidoptera caule fonte de infecção Hymenoptera frutos destruição de frutos/sementes Coleoptera galhos Frutos madeira Diptera Lepidoptera Coleoptera
Tipos de alimentação Sugadores Grupos Partes atacada Danos Hemiptera folhas retardo de crescimento Homoptera brotos retardo de crescimento e Thysanoptera frutos atrofia de órgãos galhos raízes efeitos tóxicos transmissão de doenças honey-dew e fumagina
Tipos de alimentação Formadores de Galhas Grupos Partes atacada Danos Diptera folhas hipertrofia Hymenotpera peciolos hiperplasia Hemiptera Thysanoptera Coleoptera Lepidoptera brotos flores frutos raízes
Tipos de alimentação Predadores de Sementes Grupos Coleoptera Lepidoptera Hemiptera
Vantagens da relaçaõ inseto-planta -Fonte de nutriente e energía. -Refugio e proteção. (7R)-β-Sesquiphellandrene H C H 2 C 3 CH 3 -Fonte de precursores químicos. H 3 C H -Comunicação intraespecífica naturalcurrentevents.blogspot.com
Porque poucos grupos de insetos tem se adaptado a comer plantas? Fatores ambientais -Desidratação -Variações de temperatura -Precipitações -Inimigos naturais
Fatores da planta Barreiras físicas tecidos rígidos (ceras, madeira, espinhos, sais) tricomas tricomas glandulares
Fatores da planta Qualidade do alimento material indigerível relação de nutrientes (C/N) substâncias secundárias metabólitos secundários
material indigerível 1/3 = ECI 1/2 = ECD
relação de nutrientes (C/N)
Substâncias ou metabólitos secundários Defesas químicas diretas quantitativas: taninos, resinas, silica, proteinas inibidoras de enzimas digestivos qualitativas: alcalóides, glicídios cianogénicos, piretros, nicotina, Defesas químicas induzidas Voláteis induzidos por herbivoria
Defesas químicas em plantas
Relação entre insetos e defesas de plantas Chrysanthemum piretros naturais insetos ofm degradam piretros Chrysanthemum sesamina inibe ofm
Dioclea megacarpa (Leg.) canavamina Caryedes brasiliensis (Coleoptera: Bruchidae) - RNAt discrimina entre arg e can - arginase resistente à inibicão por can - possuem urease para degradar ureia
Escape temporal
Defesas induzidas
Defesas Secundárias Hipótese da aparência (Feeny) Plantas Aparentes Plantas no aparentes 1- estágio final da sucessão 1- estágio inicial da sucessão 2- plantas comuns 2- plantas raras(em ambientes (baixa diversidade) de alta diversidade) 3- Plantas grandes 3- plantas pequenas 4- Plantas de longa vida 4- plantas de ciclo curto 5- plantas fáceis de achar 5- plantas difíceis de achar (aparentes) (não aparentes) 6- Defesas gerais e eficientes frente a 6- Defesas contra generalistas Generalistas e especialistas 7- Defesas quantitativas 7- Defesas qualitativas 8- Altos investimentos em defesas 8- Poucos investimentos em defesas.
Aparência e o Manejo de pragas Em geral em agricultura se utilizam plantas não aparentes (crucíferas, solanáceas, asteraceas, compostas, umbelíferas e gramíneas). Plantas de ciclo curto, com alto retorno em produção, rica em nutrientes e palatáveis. A agricultura transforma as plantas não aparentes em aparentes com defesas qualitativas Resultado: Necessidade de incorporar uma defesa quantitativa (inseticidas) Alternativas: Diversificar os sistemas de produção (diversidade espacial) Rotação de culturas (diversidade temporal) Aumento da variabilidade genética Utilização de variedade com maior conteúdo de defesas
Aparência e Controle Biológico Parasitóides e predadores em plantas não aparentes tem que se adaptar a substâncias tóxicas Parasitóides e predadores em plantas aparentes encontram hospedeiros com menos variação química e então são mais generalistas. Maior número de inimigos naturais por hospedeiro.
Biological arms race race (Dawkins (Dawkins & Krebs, 1979) Interaction among three trophic levels: levels: influence of plants on interactons between insect herbivores and natrual enemies. enemies. Ann Ann.. Ver. Entomol. Syst 11:41+65. Price et al. 1980
Ecologia química de insetos parasitóides A que sinais responder? (Vet, Wackers, Dicke 1991, Vet & Dicke, 1992,)
(Steidle & Van Loon, 2003)
Consumidor 4º (carnívoro) Top-Down Consumidor 3º (carnívoro) Consumidor 2º (carnívoro) População Consumidor 1º (herbívoros) Botton-up Produtores 1º (plantas) Decompositores