Evaluation of flowering plant strips and the risk of pesticides on pollinators in melon agro-ecosystems
- Autores: Celeste Azpiazu Segovia
- Directores de la Tesis: Elisa Viñuela Sandoval (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2020
- Idioma: español
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- Tesis en acceso abierto en: Archivo Digital UPM
- Resumen
Existe una creciente preocupación en todo el mundo sobre el declive de los polinizadores, siendo una amenaza tanto para el mantenimiento y la conservación de la biodiversidad como la producción de alimentos a escala mundial. Si bien el origen de las pérdidas de polinizadores está universalmente aceptado que es multifactorial, en áreas de agricultura intensiva, la falta de recursos florales y oportunidades de anidación, así como el uso de pesticidas, se han identificado como una de las principales causas. En este contexto, los objetivos de esta tesis se centran en aumentar el conocimiento de cómo los cambios en las prácticas agrícolas destinadas a mejorar la biodiversidad podrían tener un efecto en los cultivos que dependen de los polinizadores, así como evaluar el riesgo de pesticidas sobre estos insectos beneficioso en un escenario realista.
La implementación de márgenes florales adyacentes a los cultivos es una de las prácticas de manejo del hábitat que se está fomentando para ofrecer fuentes alternativas de polen y néctar a los polinizadores más allá de la floración del propio cultivo. Esta medida busca mejorar las poblaciones de polinizadores en agro-ecosistemas y, en consecuencia, los servicios de la polinización. Uno de los mayores desafíos en el diseño de estas áreas ricas en flores es la selección de las plantas que formarán parte de la mezcla floral. Estas especies deberán contar con un adecuado potencial atractivo para los grupos de polinizadores de la zona y con una baja competencia interespecífica entre ellas. Además, es necesaria más información para comprender si los márgenes florales pueden desempeñar el doble papel de contribuir a mejorar la presencia de polinizadores en el entorno agrario y su potencial para desplazar los polinizadores hacia los cultivos cercanos con polinización entomófila como el melón (Cucumis melo L.). Durante dos años consecutivos, se evaluó la idoneidad de una mezcla de flores de 10 plantas herbáceas para polinizadores en un diseño de bloques al azar con 2 parcelas de melón con o sin márgenes florales de 1 m de ancho. Medimos la cobertura floral y las visitas de polinizadores en las diferentes especies de plantas, así como las visitas, el rendimiento y la calidad en el cultivo. Identificamos cuatro especies de plantas herbáceas adecuadas para proporcionar recursos a los polinizadores, y con potencial para ser incluidas en márgenes florales en el centro de España, en función de su poder atractivo, floración escalonada y cobertura floral: Coriandrum sativum L., Diplotaxis virgata L., Borago officinalis L. y Calendula officinalis L. Sin embargo, la composición de las plantas debe elegirse cuidadosamente, especialmente cuando la floración de los márgenes florales y el cultivo de melón coinciden. Los márgenes florales pueden actuar como competidores o como facilitadores de polinizadores al cultivo, dependiendo de su cobertura floral y/o de las especies predominantes durante el período de floración del melón. En base a nuestros resultados, se recomienda evitar la concurrencia de la floración de C. officinalis, planta que ofrece gran cantidad de polen y néctar, con el cultivo de melón en nuestra área. Su potencial atractivo para los principales taxones de polinizadores que visitan el cultivo podría evitar su desplazamiento hacia las flores de melón. Además, la mezcla seleccionada se probó durante un año en una finca comercial de melón con el objetivo de conocer el alcance de influencia del margen floral en las visitas en el cultivo. En la parcela comercial, la tasa de visitas de polinizadores en las flores de melón disminuyó con la distancia al margen floral. No se encontró ninguna influencia de los márgenes florales en la productividad o calidad del cultivo, ni en las parcelas experimentales ni en la finca comercial.
No sólo la intensificación agrícola reduce la disponibilidad de hábitats y fuentes de alimentos adecuados para los polinizadores, sino que los hábitats agrícolas también pueden degradarse aún más debido al uso de pesticidas tóxicos para los polinizadores. En consecuencia, para la regulación de pesticidas, se requieren estudios de laboratorio que evalúen su riesgo en los polinizadores, pero hoy en día el proceso presenta algunas limitaciones. Tradicionalmente, la mayoría de los estudios de laboratorio sobre ecotoxicología de abejas prueban los efectos letales y subletales de compuestos individuales después de una exposición a corto plazo. Sin embargo, en condiciones de campo, las abejas a menudo están crónicamente expuestas a una variedad de productos químicos, con posibles efectos sinérgicos. Además, las abejas adultas, también pueden ingerir cantidades importantes de polen. Por lo tanto, para simular la exposición oral de pesticidas, en las evaluaciones del riesgo se debería incluir la exposición a través del polen en combinación con la exposición a través del néctar. Para superar estas limitaciones y evaluar el impacto de los pesticidas en un escenario de campo más realista, en primer lugar es esencial saber a qué concentraciones de campo están expuestos los polinizadores. En segundo lugar, debemos conocer cuáles son las combinaciones de pesticidas más frecuentes. En nuestro trabajo hemos identificado los residuos de pesticidas encontrados en el polen y el néctar de campos comerciales de melón en el centro de España. Hemos elegido las combinaciones más probables para realizar pruebas de exposición crónicas vía oral (polen y néctar). Las abejas que se alimentaron en los campos seleccionados de melón estuvieron expuestas a una gran cantidad de pesticidas (nueve insecticidas, nueve fungicidas y un herbicida). Las concentraciones más altas de residuos de pesticidas (superiores a 25 ppb) en las flores de melón eran de pesticidas aplicados por los agricultores. Sin embargo, en las muestras también se detectaron residuos de once agroquímicos no utilizados durante el ciclo de cultivo, lo que revela que el agro-ecosistema de melón puede ser un ambiente contaminado con pesticidas. Las concentraciones de pesticidas en las flores de melón fueron uno o dos órdenes de magnitud más altas en polen que en néctar. Se detectaron tres insecticidas (acetamiprid, imidacloprid, clorpirifos) y un fungicida (miclobutanil) en el néctar. La concurrencia más probable de pesticidas (>60%) en el área de estudio fue entre cuatro insecticidas (acetamiprid, oxamil, imidacloprid y clorpirifos) y dos fungicidas (metalaxil-m y azoxistrobina). Basándonos en estos resultados, seleccionamos una de las mezclas de pesticidas más frecuentes en nuestro escenario realista (acetamiprid, clorpirifos, oxamil) para evaluar el impacto en las micro-colmenas de Bombus terrestris L. a través de una prueba de toxicidad oral crónica. No encontramos ningún efecto en los parámetros medidos (mortalidad, polen y néctar recolectado y capacidad reproductiva), ni tampoco efectos sinérgicos entre los compuestos.
Además, estudiamos los efectos de tres de los plaquicidas detectados en los campos comerciales de melón (acetamiprid, imidacloprid y miclobutanil) en la abeja solitaria Osmia bicornis L. Las hembras fueron expuestas oralmente a los agroquímicos a lo largo de su vida a través del polen y del néctar. Medimos el consumo de polen y néctar, la longevidad, la maduración de los ovarios y la termogénesis. A las concentraciones probadas, no surgieron efectos sinérgicos, y no encontramos efectos sobre la longevidad y la maduración de los ovarios. Sin embargo, en todos los tratamientos que contenían imidacloprid se redujo el consumo néctar y hubo una disminución drástica de la temperatura torácica y la actividad de las abejas. Nuestros resultados tienen implicaciones importantes para la regulación de pesticidas. Si hubiéramos medido sólo los efectos letales, habríamos concluido erróneamente que las combinaciones de pesticidas que contenían imidacloprid eran seguras para O. bicornis. La incorporación de pruebas específicamente destinadas a detectar efectos subletales en los esquemas de evaluación de riesgo de abejas debería ser una prioridad urgente. Además, la ingesta de pesticidas fue tres órdenes de magnitud mayor a través del sirope que del polen. Es razonable considerar que la contaminación vía polen puede no tener una gran influencia en los resultados de las pruebas de toxicidad oral crónica con adultos de esta abeja solitaria a concentraciones realistas.
Asimismo, hemos utilizado micro-colmenas de B. terrestris con el objetivo de evaluar la influencia de la exposición a concentraciones realistas de campo de imidacloprid a través de la doble ruta de contaminación (néctar y polen) y evaluar si la contaminación a través del polen revelaba los mismos resultados que aquellos encontrados con adultos de O. bicornis. Los ensayos con micro-colmenas permiten medir los tanto efectos en adultos como en el desarrollo de la cría y en la descendencia (machos). El polen es la fuente esencial de proteínas para las larvas. Por lo tanto, planteamos la hipótesis de que la doble ruta de contaminación podría influir mayoritariamente en el desarrollo de la micro-colmena, especialmente en la producción de cría y la progenie masculina. No encontramos efectos sobre la supervivencia de los adultos. Sin embargo, las micro-colmenas expuestas al imidacloprid recolectaron menos néctar y polen, produjeron menos cría y, en consecuencia, la emergencia de los machos fue menor. Tal y como se observó en los ensayos con O. bicornis, el efecto procedió principalmente de los tratamientos de néctar contaminado, porque no se encontraron diferencias entre las micro-colmenas expuestas al imidacloprid a través del néctar y el polen (N+P) y aquellas expuestas solo a través del néctar (N); tampoco entre el control y las micro-colmenas expuestas al imidicloprid vía polen (P).
