Estudio de la comunidad de arañas en alcaucil y su rol como bioindicadoras de disturbios ecológicos a través de su susceptibilidad a plaguicidas

Abstract

La biodiversidad está influenciada por los cambios físicos del ambiente como un resultado de las actividades humanas, las cuales actúan negativamente sobre los organismos a través de la pérdida del hábitat y la fragmentación de los sistemas naturales. Lo mismo ocurre en sistemas seminaturales o artificiales como son los sistemas agrícolas, con el uso desmedido de agroquímicos, principalmente plaguicidas,lo que ha provocado un aumento en la frecuencia de las perturbaciones de altaintensidad sobre los sistemas reduciendo la biodiversidad de los mismos y afectando en general a las especies más sensibles.Dentro de los sistemas agrícolas, los hortícolas son sin dudas, los que muestran mayor disturbio ecológico. De la provincia de Buenos Aires, el Cinturón Hortícola Platense (CHP) es una de las principales regiones hortícolas del país. Dentro de los cultivos hortícolas, el alcaucil (Cynara scolymus L.) sobresale debido a que ha tenido durantelos últimos años un auge a nivel nacional pero más aún a nivel regional. Para el año 2014, se calcularon unas 700 hectáreas plantadas en el Partido de La Plata, siendo este el mayor núcleo productivo del país.Recientemente, existen estudios referentes a la toxicidad de plaguicidas sobre enemigos naturales en agroecosistemas de la provincia de Buenos Aires, evaluando a insecticidas convencionales, biorracionales y al herbicida glifosato sobre varios enemigos naturales relevantes asociados a las principales plagas del cultivo de soja y cultivos hortícolas. Sin embargo, la evaluación sobre arañas es aún incipiente.Las arañas representan uno de los grupos faunísticos más diversos del reino Animal, actualmente con 47579 especies y 4092 géneros distribuidos en 117 Familias. Son los depredadores generalistas más numerosos en los ecosistemas terrestres y un grupo megadiverso a escala global. Por ser depredadores numérica y funcionalmente importantes en los agroecosistemas, cumplen un destacado rol como enemigosnaturales de insectos plaga. Conjuntamente, las arañas son consideradas como buenas indicadoras de disturbios.Durante la década del ´90 aparecen los insecticidas neonicotinoides de amplio espectro, siendo el imidacloprid el primer compuesto en aparecer. Este grupo de insecticidas se ubica dentro de los neurotóxicos, actuando en el sistema nervioso central como antagonista de los receptores de acetilcolina nicotínicos postsinápticos de los insectos (nAChR), resultando el insecticida más eficiente para el control deinsectos plaga suctores como los áfidos, mosca blanca, trips, algunos coleópteros, etc. El objetivo de este trabajo de tesis doctoral se focalizó en estudiar las propiedades de la comunidad de arañas en cultivos de alcaucil del CHP y evaluar en laboratorio lasusceptibilidad de la especie Misumenops maculissparsus (Keyserling) (Thomisidae) al insecticida imidacloprid, y su potencial rol como especie bioindicadora. Para el estudio de la comunidad, se compararon dos cultivos de diferente edad (1 año y 4 años). Por otra parte, se analizó el efecto del insecticida neonicotinoide imidacloprid utilizado ampliamente en cultivos de alcaucil, analizando efectos letales y subletales sobre juveniles y adultos de M. maculissparsus.El área de estudio se localizó en el partido de La Plata, en la localidad de Los Hornos. El muestreo se realizó estacionalmente durante dos años consecutivos, desde agosto 2014 hasta Junio 2016 utilizando el método del aspirador y trampas de caída. Para la realización de los ensayos ecotoxicológicos se colectaron arañas procedentes de zonas libres de plaguicidas y criaron en bioterio. El total de arañas recolectadas fue de 4826 ejemplares, incluidos en 19 familias, 41especies y 24 morfoespecies. Las familias más numerosas fueron Linyphiidae con 1509 individuos, le siguió Lycosidae con 805, Oxyopidae con 301, Theridiidae con 216, Anyphaenidae con 206, Tetragnathidae con 140, Thomisidae con 128, Trachelidae con 123, Hahniidae con 115 y Gnaphosidae con 113 individuos.Considerando el total de individuos recolectados se observó un mayor número de arañas capturadas en el cultivo más joven, excepto en otoño de 2016 donde fue mayorla recolección en el cultivo más longevo. En ambos cultivos la mayor cantidad de individuos se encontró en primavera de 2015 con 1207 individuos para el cultivo de 1 año y 493 para el cultivo de 4 años, mientras que las cantidades más bajas correspondieron al verano de 2015 con 123 individuos y 124 respectivamente. La mayor cantidad de individuos, considerando los dos cultivos, fue obtenida por elmétodo de muestreo del aspirador (N=2016 individuos) con respecto al número obtenido con trampas de caída (N=1506 individuos).La riqueza específica (S) total fue de 65 especies/morfoespecies. En el cultivo de 1 año fue de S=55 especies y en el de 4 años fue de S=52. Los resultados para la dominancia, el índice de diversidad de Simpson, índice de Shannon y el índice de Margalef, fueron coincidentes con una alta diversidad. Para evaluar la toxicidad se comenzó con la concentración máxima recomendada para su uso en el campo (175 mg i.a./l). De acuerdo al ensayo y con relación a la vía deexposición evaluada, la misma fue aguda (tópico, ingestión a través de presa tratada, e ingestión gota de agua) o crónica (residual e ingestión por agua de beber).Los resultados mostraron una alta mortalidad en los adultos de Misumenops maculissparsus al ingerir la solución insecticida a través del agua de beber, mientras que en los juveniles no se observaron efectos letales. La longevidad se vio acortada amedida que se aumentaron las concentraciones. Los efectos no fueron los mismos en la exposición por contacto residual, donde se observó un efecto a largo plazo sobre la muda o longevidad en juveniles, resultando los porcentajes de arañas tratadas que mudaron más bajos que el control y donde la media del tiempo hasta la primera muda también se vio modificada. Los efectos causados por ingestión de presas tratadas noprodujeron mortalidad en juveniles.En todos los tratamientos realizados con M. maculissparsus, se vio una diferencia entre los efectos del imidacloprid sobre arañas juveniles y adultas, siendo estas últimas notablemente más susceptibles. Los juveniles además de mostrar más tolerancia al insecticida, presentaron una alta capacidad de detoxificación. Por lo general, enensayos de ingestión, se vieron afectados en las primeras 72 hs pero luego se observó una importante recuperación en los siguientes 2‐3 días. Esta recuperación puede estar relacionada a una actividad enzimática relevante en procesos de detoxificación, ya que el nivel de recuperación fue muy alto, siendo menor en el método de exposición a través de la gota.

Biodiversity is influenced by physical changes in the environment as a result of human activities, which act negatively on organisms through the loss of their habitat and the fragmentation of natural systems. The same occurs in semi-natural or artificial systems such as agricultural systems, due to the excessive usage of agrochemicals, specially pesticides, which cause an increase in high intensity disturbances on the system, resulting in a reduction on their biodiversity and affecting the most sensitive species in general. Species richness is a natural and simple indicator to describe community and regional diversity and is basic to measuring disturbances at the ecological level. Within agricultural systems, horticultural systems are undoubtedly the ones that show the greatest ecological disturbances. In the Buenos Aires province, the so-called “Cinturón Hortícola Platense” (CHP) is one of the main horticultural producing regions of Argentina. Within the horticultural crops of this region, the artichoke (Cynara scolymus L.) stands out because during the las years it had a national and regional production boom. During 2014, the La Plata municipality reported around 700 hectares of artichoke, making this area the largest productive center in the country. The toxicity of pesticides for natural enemies in agroecosystems in the Buenos Aires province is mostly focused on evaluating conventional insecticides, biorationals and glyphosate herbicide on several important natural enemies associated with the main pests of soybean crops and horticultural crops. However, the evaluation of spiders as a natural enemy is still poorly constrained. Spiders represent one of the most diverse faunal groups of the Animal kingdom, currently with 47,579 species and 4,092 genera distributed in 117 Families. Spiders are the most numerous generalist predators in terrestrial ecosystems and are a megadiverse group on a global scale. They are dominant predators in agroecosystems and because they are numerically and functionally important predators, they fulfill a prominent role as natural enemies of insect pests of agriculture. Altogether, spiders are considered good indicators of environmental disturbances. During the 1990s, neonicotinoid broad-spectrum insecticides appeared on the market, with imidacloprid being the pioneer. This group of insecticides is grouped within the neurotoxics, affecting the central nervous system as an antagonist of the postsynaptic nicotinic acetylcholine receptors of insects (nAChR), and being the most efficient insecticide for insect pests control of suctors such as aphids, whitefly, thrips, coleoptera, etc. The objective of this doctoral thesis was to analyze the properties of the spider community in artichoke crops and to evaluate the susceptibility to the imidacloprid pesticide of Misumenops maculissparsus (Keyserling) (Thomisidae) in the laboratory its potential role as a bioindicator. For spider community study, two artichoke crops of different age were compared within the CHP (1 and 4 years old). On the other hand, the effect of the neonicotinoid imidacloprid insecticide, widely used in artichoke cultures was analyzed, analyzing both its lethal and sublethal effects over young and adults of M. maculissparsus. The study area is in the La Plata municipality, in the Los Hornos area. Sampling was carried out seasonally for two consecutive years, from August 2014 to June 2016 using a vacuum cleaner and fall traps (Pit-fall). To carry out the ecotoxicological tests, spiders were collected from areas free of pesticides and breeded in a bioterium. The total number of spiders collected during this time was 4826 specimens, including 19 families, 41 species and 24 morpho-species. The largest families were Linyphiidae with 1509 individuals, followed by Lycosidae with 805, Oxyopidae with 301, Theridiidae with 216, Anyphaenidae with 206, Tetragnathidae with 140, Thomisidae with 128, Trachelidae with 123, Hahniidae with 115 and Gnaphosidae with 113 individuals. Considering the total of collected individuals, a greater number of spiders was observed in the younger crop, except during the autumn of 2016, where the spider harvest was greater for the 4 years old crop. In both cases, the highest number of individuals was found during the spring of 2015, with 1207 individuals and 493 respectively, while the lowest quantities corresponded to the summer of 2015 with 123 individuals and 124 respectively. The largest number of individuals considering the sum of the two crops, was obtained by the aspirator sampling method (N = 2016 individuals) with respect to the number obtained with fall traps (N = 1506 individuals). The total specific richness (S) was 65 species / morpho-species. The 1-year old crop it was S = 55 species and in the 4-year old one it was S = 52. The results for dominance, Simpson diversity index, Shannon index and Margalef index were all coincident with a high diversity. To evaluate the toxicity, we started with the maximum recommended concentration for its use in the field (175 mg ia / l). According to the trials and in relation to the exposure route, the results were acute (due to topical, ingestion through treated prey, and water drop ingestion) or chronic (resulting from residual and ingestion by drinking water). The results showed a high mortality in adults of Misumenops maculissparsus due to ingestion of the insecticide solution through drinking water, while in juveniles no lethal effects were observed. The longevity was shortened as concentrations increased. The effects were not the same in exposures by residual contact, where a long-term effect on the moult or longevity in juveniles was observed, resulting in moulting rates below the control group values and also in shorter mean times for the first moult to occur. The effects caused by ingestion of treated prey did not produce mortality in juveniles. In all treatments with M. maculissparsus, a difference was seen between the effects of imidacloprid on juvenile and adult spiders, the latter being notably more susceptible. The juveniles in addition to showing more resistance to the pesticide presented a higher detoxification capacity. In general, in ingestion trials, they were affected in the first 72 hours but then an important recovery was observed in the following 2-3 days. This recovery may be related to a relevant enzymatic activity in detoxification processes, since the level of recovery was very high, being lower in the exposure method "through the drop".