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Conservação de Serviços Ecossistêmicos em Paisagens Agrícolas: Uso da Diversidade Funcional para Promover o Controle Biológico
Autores do Blog Ciência em Ação

Por: Lessando Moreira Gontijo
Postado dia 31/08/2021

Professor da Universidade Federal de Viçosa – Campus Florestal. É Editor Associado dos periódicos científicos Journal of Applied Ecology, Biological Control, Journal of Economic Entomology e Neotropical Entomology. Possui formação e experiência nas áreas de Agronomia e Ecologia Aplicada, com ênfase em Entomologia, atuando principalmente nos temas envolvendo Controle Biológico Conservativo e Aumentativo, e Comportamento de Insetos.









A produção agrícola sustentável depende de importantes serviços ecossistêmicos, como polinização, retenção/ciclagem de nutrientes, regulação do fluxo de água, e controle biológico de pragas (foco de discussão desse editorial). Vários desses serviços ecossistêmicos dependem das ações (isoladas ou combinadas) de microrganismos, plantas e animais, bem como das interações entre eles. Todavia, o modelo de produção agrícola industrial convencional adotado por muitos ao redor do mundo engendra a degradação de paisagens agrícolas, que por sua vez extingue ou enfraquece serviços ecossistêmicos importantes para a produção sustentável. Dentre as várias ações de degradação, merecem destaque a fragmentação/simplificação da paisagem e o uso irracional de pesticidas, os quais afetam negativamente a abundância e diversidade de espécies que seriam essenciais para realização de serviços ecossistêmicos como o controle biológico. Especificamente, essa fragmentação e simplificação da paisagem causam uma redução na abundância de nichos, resultando em teias ecológicas mais simples e instáveis no tempo e espaço, que consequentemente favorece o crescimento populacional assimétrico de espécies de artrópodes (i.e. pragas). Desta forma, a conservação e manejo adequado dessa paisagem é vital para manutenção do controle biológico natural e consequente redução da aplicação de pesticidas (i.e. acaricidas e inseticidas).

Todavia, devido à riqueza de relações ecológicas multitróficas e interdependentes entre plantas e artrópodes (ácaros e insetos) torna-se complexo e desafiador o planejamento de conservação e manejo das espécies dentro da paisagem. Além disso, várias espécies (plantas e artrópodes) podem exercer papel redundante no funcionamento do agroecossistema, sugerindo que a diversidade taxonômica pode não ser a melhor estratégia para priorizar as espécies que devem ser conservadas/incentivadas dentro daquele ecossistema. De fato, uma multitude de estudos recentes tem mostrado que a diversidade funcional é um melhor preditor do funcionamento ecossistêmico, se comparado com a diversidade de espécies per se (Cadotte et al. 2011). Em uma perspectiva ecológica, uma espécie consiste de uma coleção de indivíduos com caracteres (‘traits’) fenotípicos e comportamentais que determinam quando e onde eles vivem, e bem como eles interagem com indivíduos de outras espécies. Desta forma, esta ‘nova’ visão do conceito de espécies, como sendo um conjunto de caracteres funcionais, tem mudado a forma como ecólogos medem a diversidade, avaliam a coexistência de espécies e restauram habitats (Fukami et al. 2005). Portanto, começa a emergir o consenso de que medir e compreender a diversidade de caracteres funcionais, pode subsidiar uma melhor tomada de decisão para conservação e restauração de agroecossistemas.

Um caractere funcional pode ser qualquer característica mensurável de um indivíduo, que potencialmente afeta o seu desempenho ou aptidão reprodutiva; e pode ser físico (ex., morfologia foliar de uma planta, tamanho corporal de um predador), bioquímico (ex., rota fotossintética da planta, presença/ausência de metabólitos secundários), comportamental (ex., forrageamento noturno vs. diurno, morfologia bucal de um herbívoro) ou temporal/fenológico (ex., tempo de floração, duração do estágio larval). No que tange o serviço ecossistêmico de controle biológico é sabido que as plantas na paisagem têm papel fundamental ao fornecer recursos (ex., abrigo, alimento alternativo/complementar, microclima, etc.) para artrópodes benéficos (predadores e parasitóides), os quais são responsáveis pelo controle natural de pragas. Desta forma, a disciplina de controle biológico conservativo tem se preocupado em estudar como a manipulação da vegetação na paisagem agrícola pode afetar a dinâmica populacional de artrópodes benéficos de forma a promover/favorecer o controle natural e sustentável de artrópodes pragas (Gontijo 2019). Todavia, devido à existência de uma multitude de interações multitróficas não basta apenas mensurar a diversidade funcional de plantas e artrópodes isoladamente; mas é necessário fazer as conexões tróficas baseando-se nos caracteres funcionais das plantas e artrópodes (Gardarin et al. 2018).
Imagem Bocaina

Figura 1: By Lessando (Exp in Washington State - Using insectary plants to atract predatory syrphids)

Dentro deste contexto, seria de suma importância adotar o modelo de resposta-efeito onde a conservação de artrópodes benéficos seria baseada na seleção de caracteres funcionais que garantem um perfeito ajuste/encaixe (ex., como chave e fechadura) entre plantas e artrópodes benéficos. Por exemplo, escolher espécies floríferas cuja morfologia das flores (caractere de efeito) facilite o acesso de um artrópode benéfico (ex., parasitoide) com aparelho bucal compatível (caractere de resposta). Especificamente, a provisão de serviços ecossistêmicos está relacionada a caracteres funcionais específicos que determinam as respostas das espécies aos filtros ambientais, conforme postulado no modelo de resposta-efeito (Lavorel e Garnier 2002). De acordo com este modelo, ‘caracteres de resposta’ representam pré-adaptações ao ambiente, que determinam como as espécies são filtradas ao longo de gradientes ambientais. Portanto, os filtros ambientais (ex., vegetação na paisagem agrícola) podem limitar significativamente a provisão de serviços ecossistêmicos através de uma filtragem de espécies com caracteres funcionais específicos (Figura 2). Desta forma, é de suma importância avançar os estudos e catalogação de caracteres funcionais específicos para plantas e artrópodes de forma a subsidiar o planejamento de manipulações da paisagem agrícola para promover o controle biológico natural. Existe no momento uma base de dados de caracteres funcionais para plantas muito maior do que para artrópodes, mostrando assim uma lacuna desta área (Perović et al. 2018). De qualquer forma, alguns do caracteres funcionais mais conhecidos para insetos e ácaros até agora incluem, exigência nutricional nas diferentes fases, preferência alimentar, morfologia do aparelho bucal, tamanho corporal, largura da cápsula cefálica, fenologia, comportamento de forragemento, modo de dispersão, preferências ecológicas (ex., oviposição) (Gardarin et al. 2018). Ademais, é possível manipular na paisagem agrícola a diversidade de caracteres funcionais tanto para plantas endêmicas quanto para espécies agronômicas de forma a promover a conservação dos artrópodes benéficos (predadores e parasitoides) (Silva et al. 2021).
Imagem Bocaina

Figura 2: Caracteres funcionais de resposta de artrópodes benéficos (predadores e parasitoides) (A), que podem sofrer ação de ‘filtragem’ (seleção) pelo ambiente (ex., intensidade de manejo e simplificação da paisagem agrícola, e clima) (B), criando diferenças distintas na composição de caracteres funcionais relacionados à provisão de serviços ecossistêmicos (C) como o controle biológico que pode ser afetado positivamente ou negativamente (D). Ilustração adaptada de Perović et al. 2018. doi: 10.1111/brv.12346

Diante das cobranças do público e do avanço das mudanças climáticas, torna-se cada vez mais essencial a necessidade de implementarmos uma agricultura sustentável. No entanto, o declínio de espécies e a degradação de áreas naturais e semi-naturais continuam aumentando, justificando assim o alarme e preocupação demonstrado por aqueles que entendem o tamanho da ameaça. No que tange a agricultura sustentável, alguns países Europeus implementam políticas ambientais com intuito de mitigar o impacto da agricultura e ao mesmo tempo promover conservação de espécies e importantes serviços ecossistêmicos. Alguns exemplos destas políticas incluem a implementação de ‘agri-environmental schemes’ e ‘sustainable land use - greening’ (European Comission 2015, 2019). Similarmente, é de suma importância que o Brasil também reconheça as ameaças ambientais e avance políticas que venham subsidiar uma agricultura mais sustentável e inclusiva. Para tanto, é essencial também o governo brasileiro dar amparo às pesquisas científicas pertinentes, de forma a garantir o desenvolvimento de conhecimento e tecnologia apropriada para combinar produção e conservação. Dentro deste contexto, é vital avançar estudos sobre como planejar/promover serviços ecossistêmicos (controle biológico) através do conhecimento das interações ecológicas entre plantas e artrópodes governadas por caracteres funcionais. Usar tal conhecimento para implementar agricultura sustentável no Brasil é ainda mais desafiador por causa da sua dimensão continental, exigindo assim muitas vezes pesquisas específicas para cada sistema de produção em cada região/bioma.
Imagem Bocaina

Figura 3: Photo by Mike Madden _Scooter Farm of Woodmont

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É importante mencionar que o objetivo central deste artigo não é discutir a conservação de espécies em perigo ou risco de extinção, mas sim mostrar a necessidade de incluir esta nova abordagem, do estudo de caracteres funcionais, no planejamento de conservação dos serviços ecossistêmicos como controle biológico de pragas. Além disso, apesar do foco do artigo recair sobre controle biológico essa mesma abordagem da diversidade de caracteres funcionais também se aplica à conservação de outros serviços ecossistêmicos (ex., polinização, ciclagem de nutrientes). Por fim, espero que este texto sirva como uma fonte de reflexão para todos que buscam avançar cientificamente a melhor forma de como implementar o controle biológico conservativo dentro das paisagens agrícolas do nosso país.

Figura da capa: Creative Commons. Forister et al. 2019. https://doi.org10.1111csp2.80
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Referências:

Cadotte MW, Carscadden K, Mirotchnick N. 2011. Beyond species: functional diversity and the maintenance of ecological processes and services. Journal of Applied Biology. 48: 1079-1087.
European Comission. 2019. Farming for Biodiversity: The results-based agri-environment schemes. https://ec.europa.eu/environment/nature/rbaps/index_en.htm
European Comission. 2015. Sustainable land use (greening). https://ec.europa.eu/info/food-farming-fisheries/key-policies/common-agricultural-policy/income-support/greening_en
Fukami T, Bezemer TM, Mortimer SR, van der Putten WH. 2005. Species divergence and trait convergence in experimental plant community assembly. Ecology Letters. 8: 1283–1290.
Gardarin A, Plantegenest M, Bischof A, Valantin-Morison M. 2018. Understanding plant–arthropod interactions in multitrophic communities to improve conservation biological control: useful traits and metrics. Journal of Pest Science. 91:943–955.
Gontijo LM. 2019. Engineering natural enemy shelters to enhance conservation biological control in field crops. Biological Control. 130:155–163.
Lavorel S, Garnier E. 2002. Predicting changes in community composition and ecosystem functioning from plant traits: revisiting the Holy Grail. Functional Ecology. 16: 545–556.
Perović DJ, Gámez-Virués S, Landis DA, Wäckers F, Gurr GM, Wratten SD, You MS, Desneux N. 2018. Managing biological control services through multi-trophic trait interactions: review and guidelines for implementation at local and landscape scales. Biological Reviews. 93:306–321.
Silva JHC, Saldanha AV, Carvalho RMR, Machado CFM, Flausino BF, Antonio AC, Gontijo LM. 2021. The interspecific variation of plant traits in brassicas engenders stronger aphid suppression than the intraspecific variation of single plant trait. Journal of Pest Science. (in press) https://doi.org/10.1007/s10340-021-01421-z

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