II WSF, São Paulo - Denise Navia - Biologia do Processo de Invasão
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Apresentação feita no Workshop sobre Ameaças Fitosanitárias em São Paulo, 05/2013.
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Espécies Exóticas Invasoras
Convenção de Diversidade Biológica (1992) – Art. 8
Espécie Exótica
“espécie, subespécie ou táxon inferior, introduzido fora de sua
área de distribuição natural, no passado ou presente ”
Espécie Exótica Invasora (EEI)
“uma espécie exótica cuja introdução e ou dispersão ameaça a
diversidade biológica ”
espécies exóticas que:
• causam impacto econômico
• se tornaram abundantes e expandiram sua distribuição na
área receptora (invadida)
Espécies Exóticas Invasoras
Invasões Biológicas
“deslocamento de organismos vivos, de uma região para outra, inadvertida ou intencionalmente, levando a prejuízos nos âmbitos
ambiental, econômico, social e cultural”
FAO – Convenção Internacional de Proteção dos Vegetais (CIPV)
Pragas
“qualquer espécie, raça ou biótipo de vegetais, animais ou agentes
patogênicos, nocivos aos vegetais ou produtos vegetais”
(IPPC 1997)
Pragas Quarentenárias
“apresentam expressão econômica potencial para a área posta em
perigo e onde ainda não estão presentes ou, se estão, não se
encontram amplamente distribuídas e são oficialmente
controladas” (IPPC 1997)
ESPÉCIES EXÓTICAS INVASORAS &
AGROECOSSISTEMAS
Usuário, 05/04/2006
A nível de FAO, temos um tratado internacional relativo à saúde dos vegetais, a Convenção Internacional de Proteção de Plantas ou IPPC, que foi depositada na diretoria geral da Organização desde sua elaboração em 1951. A FAO e este tratado em particular, definem praga como qualquer espécie, raça ou biótipo de vegetais, animais ou agentes patogênicos, nocivos aos vegetais ou produtos vegetais” e as pragas quarentenárias são aquelas que “apresentam expressão econômica potencial para a área posta em perigo e onde ainda não estão presentes ou, se estão, não se encontram amplamente distribuídas e são oficialmente controladas” (FAO 1997). A IPPC estabelece que medidas fitossanitárias devem ser Tecnicamente justificáveis - conclusões alcançadas através do uso de análise de risco de pragas e avaliação de informações científicas disponíveis
Invasões Biológicas – uma preocupação mundial
consequências ecológicas e econômicas
perdas sobre
diversidade biológica
recursos hídricos
agricultura e pecuária (maioria das pragas são exóticas)
alimentação/nutrição
saúde humana
preocupação mundial - FAO, CBD, WTO
INVASÕES BIOLÓGICAS
“ Atualmente as bioinvasões representam um desafio global para nossos sistemas econômicos e para nossa habilidade de
conservação de ambientes” (Bright, 1998)
“representam um importante componente das mudanças globais
ocasionadas pela atividade humana”
“a menos reversível de todas as mudanças globais ” (Vitousek et al., 2006)
“segunda principal causa da perda da biodiversidade”
(Bright, 1995)
tema central de uma área da ciê Biologia das Invasões
1958 – Charles Elton
“invasões biológicas passaram a ser tão
freqüentes, nos diversos continentes, ilhas e oceanos, que é
necessário compreender seus
padrões e processos; prever suas
ocorrências e consequências; e definir estratégias
para minimizar seus impactos”
Biologia das Invasões
• estudo das espécies exóticas, sua habilidade de disseminação, suas interações com outras espécies, nativas ou não, com as comunidades e de seu impacto em ambientes naturais e sistemas produtivos
• impacto negativo de espécies invasoras tem aumentado
• o número de espécies invasoras têm aumentado drasticamente
prever, prevenir, controlar o fluxo, e minimizar o impacto ecológico e econômico das invasões biológicas
Biologia das Invasões
atividade humana – globalização
⇑ comércio, transporte
atividade humana – globalização
⇑ comércio, transporte
Intensificação das Invasões Biológicas
1850-1900 (150 anos) – 67spp. peixes introduzidas
1901-1950 (50 anos) – 140 spp. peixes introduzidas
1951 – 1996 (45 anos) – 488 spp. peixes introduzidas
Nico & Fuller, 1999 "Nonindigenous Fishes Introduced into Inland Waters of the United States"
taxa de invasão aumentou de uma média de:
uma espécie a cada 55 semanas, 1851-1960
uma espécie a cada 14 semanas, 1961-1995
Cohen & Carlton, 1998 “Accelerating invasion rate in a highly invaded estuary"
Processo de Invasão Biológica
Lockwood et al. 2007. Invasion Ecology
Apenas 10% (5-20%) das espécies exóticas introduzidas tornam-se invasoras!!!!
Como reconhecer as espécies exóticas que se tornarão invasoras?
O que determina o sucesso de uma EEI?
Quais as características dos ambientes susceptíveis às invasões?
EUA 1500 artrópodos introduzidos, 50 se estabeleceramEUA 1500 artrópodos introduzidos, 50 se estabeleceram
Características das EEIs
• estão associadas com atividades humanas• alta taxa de dispersão, estratégias eficientes• alta fecundidade
• alta taxa de crescimento populacional
• alta tolerância a condições físicas diversas/extremas• maturidade sexual precoce • reprodução assexual (partenogênese)• plasticidade fenotípica
• suficiente variabilidade genética
• omnívoros, polífagos
• estão associadas com atividades humanas• alta taxa de dispersão, estratégias eficientes• alta fecundidade
• alta taxa de crescimento populacional
• alta tolerância a condições físicas diversas/extremas
• maturidade sexual precoce • reprodução assexual (partenogênese)• plasticidade fenotípica• suficiente variabilidade genética
• omnívoros, polífagos
tamanho do propágulo – No. de indivíduos (densidade na área de origem)
número de propágulos – No. de liberações e/ou No. de localidades em que os propágulos são liberados no ambiente
condições fisiológicas do propágulo (condições e tempo de transporte)
Pressão de Propágulos
Propágulos - conjunto de indivíduos exóticos liberados no ambiente
Qual deve ser a pressão de propágulo para o estabelecimento de uma EE????
Circunstâncias relacionadas ao transporte e liberação dos propágulos no ambiente influenciam o estabelecimento das EEs!!!
Tempo
No
indi
vìdu
os
Tempo de latência
Expansão demográfica e geográfica
Introduções múltiplas
(Ehler, 1998, Biol. Cont.; Facon et al, 2006, TREE; Fagan et al, 2002, Ecol. Lett.)
A hibridização intra-específica de populações dos
propágulos pode favorecer a invasão biológica!!!
Pressão de Propágulos
ambientes mais equilibrados (comunidades bem
estruturadas e com alta diversidade) apresentam maior
resistência biótica às invasões
ambientes mais alterados são mais susceptíveis às
invasões
maioria das EEI ocorrem em ambientes alterados
Susceptibilidade da Área Receptora à Invasão
Área receptora – ambiente ou sistema produtivo onde os propágulos são liberados
Resistência Biótica
ILHAS – Susceptibilidade a EEI´s
isolamento de influências externas
elevado endemismo
plantas e animais evoluíram com poucos mecanismos de defesa
alta probabilidade de que organismos exóticos se reproduzam e se disseminem rapidamente
consequências devastadoras
atualmente mais de 750 spp. exóticas de plantas
No. de plantas exóticas superior ao de nativas
40 spp. de plantas exóticas já invadiram a vegetação nativa
90 espécies nativas vulneráveis à extinção
60 spp. de plantas endêmicas próximas a extinção
GALÁPAGOS - o laboratório em perigo
Mariposa Paysandisia archon
Ambientes Urbanos – Susceptibilidade a EEI´s
fator chave para as invasões biológicas
flutuação na disponibilidade de recursos
favorece ou desfavorece os invasores?
Susceptibilidade da Área Receptora à Invasão
Área receptora – ambiente ou sistema produtivo onde os propágulos são liberados
Disponibilidade de Recursos no Novo Ambiente
Agroecossistemas são extremamente susceptíveis às invasões biológicas !!!!
Difícil Predição!!!! “Lag Effect”
populações das EEs podem permanecer baixas (inconspícuas) em seus novos habitats por anos/décadas até que ocorram explosões populacionais ou expansão geográfica
fatores bióticos e abióticos – mudanças no ambiente tornando-o mais favorável
adaptação genética
“lag effect” aparente, relacionado à habilidade de detecção ou reconhecimento da EEI
Tempo de Latência
Período de tempo após introdução necessário para ocorrer a “invasão”
transformação da estrutura e composição de espécies dos ecossistemas
herbivoria
competição, repressão ou exclusão de espécies nativas
predação, parasitismos ou infecção dos organismos nativos
modificações químicas ou físicas do ambiente
INVASÕES BIOLÓGICAS
Impacto Ecológico
alteração e/ou destruição de ecossistemas
em todos os níveis da organização ecológica
Adaptação das EEIs aos Ambientes Invadidos
“invasores podem se adaptar rapidamente aos novos ambientes”
introdução e disseminação de Drosophila suboscura no Novo Mundo há duas décadas permitiu a predição da taxa de evolução de um caráter fenotífico – comprimento da asa
⇓
Adaptação das EEIs aos Ambientes Invadidos
O ácaro vermelho das palmeiras, Raoiella indica, nas Américas
Hemisfério Oriental - quatro palmeiras (Arecaceae) hospedeiras Américas – mais de 90 monocotiledôneas hospedeiras reprodutivas Além de Arecaceae, Musaceae, Strelitziaceae, Zingiberaceae,
Heliconiaceae, Pandanaceae, Carrillo et al. (2012a) Infestação de espécies nativas !!!
Exclusão Competitiva
EEIs podem reduzir ou eliminar completamente
espécies nativas ou naturalizadas através de
exclusão competitiva
competição por nichos
vantagem das EEIs – ausência de inimigos naturais
Formiga de fogo, Solenopsis invicta, um novo genótipo invade os EUA
GISP – uma das 100 piores EIE
1970´s um novo genótipo de S. invicta, com
múltiplas rainhas, foi encontrado no Mississipi
em poucos anos tornou-se o genótipo dominante
no Texas e se disseminou rapidamente
Texas, a invasão deste novo genótipo reduziu a
diversidade de espécies nativas de formigas em
70% e o No. total de indivíduos em 90%.
interação entre EEI e espécies nativas pode levar ao “deslocamento de nicho”
mudanças genéticas, de modo que uma espécie se adapta a utilizar novos recursos – alimentação, distribuição espacial, etc...
Deslocamento de Nicho
Sciurus vulgaris, esquilo vermelho, nativo da Grã-Bretanha
Sciurus carolinensis, esquilo cinza, norte-americano
Hibridização EEI & Espécies Nativas
pode levar a perda de fitness das espécies nativas e mesmo ameaça de extinção
Infertilidade de híbridosperda de integridade genética das spp. nativas táxons diversos – plantas, pássaros, mamíferos,
peixes
pequenas populações de invasores podem ameaçar espécies nativas com populações numerosas
Invasora Invasora Spartina alternifloraSpartina alterniflora
Baía de San Francisco, California, EUABaía de San Francisco, California, EUA
Nativa Nativa Spartina foliosaSpartina foliosa
Invasora apresenta maior produção de pólen e Invasora apresenta maior produção de pólen e fitnessfitness que nativa e que seus híbridos, ocupando habitatsque nativa e que seus híbridos, ocupando habitats
Hibridização EEI & Espécies Nativas
INVASÕES BIOLÓGICAS
Impactos Econômicos
Pimentel et al., 2007
custo anual associado a espécies invasoras nos EUA
devido a perdas ou à adoção de medidas de contenção
plantas infestantes – U$ 26 bilhões
ratos - U$ 19 bilhões
pragas agrícolas - U$ 14 bilhões
fitopatógenos - U$ 21 bilhões
total - U$ 136 bilhões
Especie exótica
Sobrevivência ao transporte
Colonização de novas áreas
Estabelecimento
Expansão
Impacto ecológico
Impacto económico
Ações Apropriadas em Cada Estágio da Invasão
http://www.dpi.vic.gov.au/__data/assets/image/0017/31715/barchart.jpg
Invasões Biológicas & Economia
Predição das Invasões Biológicas
compreensão do processo de invasão
cada invasão é um processo único, mas devem-se observar os padrões gerais
questões a serem respondidas
que EEs poderão tornar-se invasoras?
quando, onde e em quanto tempo se tornarão invasoras?
qual será o impacto da invasão?
23 insetos-pragas na iminência de introdução nos EUA
SEGUINDO OS PASSOS DOS INVASORESSEGUINDO OS PASSOS DOS INVASORES
conhecer fontes de introdução acompanhamento de rotas de colonização velocidade de disseminação orientar prospecção de inimigos naturais p/ CB
Estudos de biogeografia – FilogeografiaEstudos de biogeografia – Filogeografia
Estimar fluxo gênicoEstimar fluxo gênico
Inferir genealogia das populações/ origem colonizaçãoInferir genealogia das populações/ origem colonização
morfometria – mensuração de caracteres morfológicosmorfometria – mensuração de caracteres morfológicos
marcadores moleculares - variabilidade genéticamarcadores moleculares - variabilidade genética
Potencial de Estabelcimento e de Expansão Geográfica de Espécies
Exóticas
Exemplo de simulação de estabelecimento e risco da Broca Europeia do milho (Ostrinia nubilalis) no Brasil
Benito et al. 2013
