Control Biológico de Plagas y Malezas

I. Introducción al Control
Biológico
Definiciones, Historia y Principios
Ecológicos
Guillermo Cabrera Walsh
Definiciones:
Plaga: organismo hallado donde no me gusta
Plaga II: Cualquier especie, raza o biotipo vegetal o
animal o agente patógeno dañino para las plantas o
productos vegetales
Predador: (¿Hace falta?)
Parasitoide: predador interno (consume 1 presa)
Patógeno: agente causante de una enfermedad
Parásito: huésped (nivel de organización superior¿?)
con efecto subletal a despreciable
Hospedero: organismo que alberga un patógeno,
parásito o parasitoide
Vía: medio de entrada o dispersión de plaga
Control Biológico (CB)
Natural: cuando la comunidad de
enemigos naturales (EN) -predadores,
patógenos, parásitos, parasitoides,
competidores- mantiene a raya a nuestra
plaga/maleza
Aplicado: cuando los EN son utilizados por
el hombre con criterio científico (se corrige
una situación anormal)
“La acción de los parásitos, predadores y
patógenos para mantener la densidad de
otros organismos a un promedio más bajo
del que ocurriría en sus ausencias”
(DeBach 1964)
TIPOS BASICOS:
– Inoculativo (Clásico, neoclásico)
– Conservativo
– Inundativo
Tipos de CB:
Clásico (inoculativo): introducción de un organismo exótico para
su establecimiento
Neoclásico: ídem pero creando asociación nueva
Inundativo: agentes de cría masiva en laboratorio liberados en
grandes cantidades. No necesariamente implica establecimiento ≈
plaguicida
Aumentativo o conservación: favorecemos establecimiento y
aumento de poblaciones de EN presentes en el sistema
Técnica del macho estéril
Diferencias entre CB de
malezas e invertebrados
Invertebrados:
– Muerte prematura
Malezas:
– Daños directos
Muerte
– Daños indirectos
Debilitamiento → desventaja competitiva
↓ R!
Lesiones e ingreso de patógenos
¿Exótico o Autóctono?
“El ecosistema está en el ojo del que lo ve”
(Orians 1986)
Autóctono:
Que evolucionó in situ
Que llegó antes del neolítico
Que llegó desde entonces, pero sin
intervención humana
Exótico:
De otro país
¿De otro ecosistema?
Siempre han habido invasiones y movilidad de
organismos
El quid de la cuestión quizá no esté en si un
organismo es exótico o autóctono, sino en el
aumento de la tasa de invasiones causada por
el hombre
El cambio climático acelerado plantea
cuestiones adicionales: aun previniendo
invasiones, cambian los ensambles biológicos
Número de plagas
Alrededor de 67.000, y en aumento
50.000 patógenos
8.000 malezas
9.000 artrópodos (insectos y ácaros)
500 vertebrados, moluscos y radiados
Efecto de las plagas
Reducción de biodiversidad
Cambios en parámetros de la comunidad
y aumentos de susceptibilidad a sucesivas
invasiones (interacciones específicas, alelopatías,
competencia, ciclos de nutrientes, balance del agua,
química del suelo)
Daños económicos y paisajísticos
Molestias triviales pero de gran impacto
público
¿Cómo se hace una plaga/maleza?
Mayormente efectos antrópicos:
Liberación de enemigos naturales (EN)
Resistencia cruzada
Monocultivos (gran provisión de alimentos)
Provisión de recursos novedosos o cambios de
preferencias
Modificación del medioambiente
Cuellos de botella
Camalote (California)
Laguna Blanca, Fsa.
Ludwigia hexapetala (California)
Iberá, Corrientes
Cuello de botella genético: Solenopsis spp.
Asociaciones nuevas
Destrucción de medio
ambiente nativo: Diabrotica
viridula
Rhagoletis pomonella
Plagas creadas
Asociaciones nuevas
Crataegus sp
Nezara viridula
Liberación de enemigos naturales:
yellowjacket (Vespula sp.)
Malezas
creadas
Xanthium spinosum
Nativa
Dipsacus sativus
Exótica
Rosa rubiginosa
Exótica
Invasiones vegetales y comportamiento “malezoso” gatillado por el
hombre
sobrepastoreo y laboreo excesivo
quemas y talas
Características de malezas
crecimiento y floración veloz
habilidades competitivas y de dispersión
dispersión por vertebrados
semilla y genoma pequeños
autofecundación
semillas longevas y con dormición
Factores dependientes del sitio
predación de semillas
recursos limitantes
Ambientes susceptibles
praderas, ambientes riparios, dunas y bosques
abiertos
Ambientes resistentes
y desérticos
bosques espesos, ambientes montanos, salinos
± 800 malezas de importancia
mundial
ornamentales
ninguno
control erosión, mejoramiento de suelo
madera
forraje
cercos
varios
alimento
Desventajas del control químico
Contaminante: napas de agua – amplificación en
pirámide trófica (1.000.000x)– transformaciones
biológicas – toxicidad aguda – calidad alimentaria
1916 – 1927: primeros registros de residuos tóxicos en
alimentos y esterilidad del suelo por Pb y As
1929: Nicotina, rotenona, piretrina
Fines 40’: clorados
Grán revolución de los
insecticidas = ¡Se acaba el hambre en el mundo!
Ppios 50’: 1eros indicios de resistencia a DDT y
arseniatos
50’: fosforados = ¡Se acaba el hambre en el mundo!
60’: carbamatos
70’: piretroides y avamectinas (Streptomyces
avermitiles)
80’: toxinas B.t., reguladores de crecimiento 3era
generación (IGRs: metoprene, diflubezuron, fenoxycarb,
etc.)
90’: Biocidas de cuarta generación
Herbicidas
70% de los plaguicidas utilizados en EEUU son
herbicidas
Primer antecedente es el control mecánico (e.g. arado)
Sal marina, Cu2SO4, Na3AsO4, H2SO4
Años 40: 2,4-D (latifoliadas)
Años 50: atrazina (importante contaminante de napas
freáticas)
1974: glifosato
Atrazina, picloram, paraquat: cancerígenos, Parkinson?
Alta residualidad: clorato de sodio, clopyralid, atrazina,
aminopyralid
Efectos en biodiversidad de aves e insectos.
Daños por organismos nocivos
a lo largo de la historia
en la producción mundial de alimentos
S. XIX:
12% patógenos
13% insectos
10% malezas
35%
S. XXI
12% patógenos
13% insectos
10% malezas
35%
Control Biológico
Biocontrol: proceso estratégico con uso limitado en programas de
emergencia
Adecuado para plagas establecidas y en un estadio temprano de
dispersión
Auto-sustentado, auto-dispersado, irreversible
Plantea cierto riesgo: a < beneficio potencial < riesgo aceptable
NO se utilizan organismos con potencial para cambios paisajísticos
en CB “científico”
Malezas: más de 350 organismos liberados en 130 años = sólo 8
casos de daño “non target”, ninguno de impacto ambiental
significativo
Principios ecológicos detrás del
control Biológico
Estados estables (Nicholson-Bailey)
Pt+1 = Ht [1 - e -aPt]
H t+1 = λ Ht e -aPt
=> δ min. de hospederos para mantener pob. parasitoides
=> δ min. de parasitoides elimina excedente hospederos
N
H
H
P
t
P
CB no puede erradicar plaga
OBJETIVO:
– Restituir funcionamiento de ecosistema
– Ubicar población de plaga por debajo de
umbral de daño económico (Pedigo 1996)
cantidad de daño que justifica el costo de medidas artificiales de control
Umbral de biomasa
Tradescantia fluminensis
Planta de SA maleza en NZ
Inhibe renovación de bosques
impidiendo establecimiento de
renovales
“Umbral de biomasa” = δ máxima por debajo de la cual
es posible la renovación del bosque
“UMBRAL ECONOMICO” es un concepto utilitarista, y
no debe ser el único (o bien, hay que ponerle un precio
al daño ambiental)
Procedimientos básicos:
Exploración para descubrir, identificar, y
caracterizar enemigos naturales del
objetivo (target)
Evaluación del riesgo e impacto potencial
de los agentes seleccionados
Colección, cría y envío de dichos agentes
Liberación
Evaluaciones post liberación
Estimación del impacto de un agente
de biocontrol
(O cómo vender nuestro bicho)
Efectos poblacionales in situ del agente sobre la
plaga
Compatibilidad entre distintos agentes de
control
ESPECIFICIDAD (espectro de hospederos)
Distribución geográfica/climatología
EXPLORACION: Diversidad climática
Colección en el laboratorio
Colección a campo
EVALUACION DE DAÑO: Enemigos
naturales de Ludwigia spp.
Cabomba
caroliniana
Paracles sp. (Arctiidae)
Hydrotimetes natans (Bagoini)
Thrypticus spp.
Mine
Pecíolos con minas
1mm
Larva en mina
Compatibilidad de Taosa y Megamelus en
camalote: micro-hábitat o división del recurso
Taosa N1 + N2
5-Upper side
5
4
4
3
4-Back side
2
3-Upper
Zone
5
3
2
1
1
petiole
2-Mid
0
0%
20%
40%
60%
80% 100%
Rel. Frec.
0
0%
20%
40%
60%
Rel. Frec.
1-Basal
petiole
Taosa + Megamelus (N1 +N2)
5
4
Zone
Zone
Megamelus (N1 + N2)
3
2
1
0
0%
20%
40%
60%
80% 100%
Rel. Frec.
Taosa
Megamelus
80% 100%
LIBERACIÓN DE AGENTES
(Fowler 2007, Gerber 2007, Sacco et al. 2009)
Manipulamos el agente y/o el medio
– agente: estacionalidad, cantidad, calidad, estadio
– medio: jaulas, plantas fertilizadas (↑fertilidad y
↓dispersión), protección de elementos y EN
Debemos evitar
– efectos Allee (↓δ =>↓ fitness o crecimiento per
cápita)
– pérdida de alelos (endogamia y deriva)
– adaptación a laboratorio
Manejo Integrado de Plagas (IPM)
Combinación óptima de todas las técnicas y
tecnologías disponibles
Modelos de días-grado para anticipar aparición y daño
de plaga/maleza
Cálculo de umbrales económicos
Reglas de decisión
Labranza mínima + corte
Manejo de estructura el paisaje agrícola
Cultivos trampa
Bioinsecticidas y bioherbicidas
Disrupción de cópula y trampeo con feromonas,
kairomonas, alomonas
Liberación de macho estéril
Manejo integrado en el CB
INCENDIO
Recomendable sólo con anuales (puede favorecer cobertura de
perennes)
Reciclado de nutrientes => plantas más sanas => ↑ fecundidad
agente
EFECTO BORDE (Mimosa pigra en Australia)
bulldozer + fuego + herbicida + CB → aumentar relación
perímetro/superficie para mejorar acción de CB
– bulldozer = 50% reducción
– fuego = 30% reducción
– herbicida= dependiente de esfuerzo de aplicación
– CB = afecta expansión de parches pero no δ
Especificidad y Nicho
?
Nicho y Espectro de Hospederos (EH)
Nicho fundamental
– Lo que es capaz de comer/habitar
Nicho realizado
– Lo que come/donde vive
Espectro de hospederos ecológico
– Lo que ataca y obtiene desarrollo exitoso
Fisiológico
– Lo que le permite desarrollarse, lo ataque o
no
EH ecológico < fisiológico
Especificidad
La propiedad de tener uno o pocos hospederos/presas
Alimentación, ovoposición, refugio
Contiene restricciones comportamentales, fisiológicas y
ecológicas
Monofagia, estenofagia (oligofagia), polifagia
Es un concepto variable:
– herbívoros ≠ parasitoides ≠ patógenos ≠ bioplaguicidas
– Elasticidad depende de elementos variables:
Estado alimentario
Experiencia previa
Selección materna
RECONOCIMIENTO DE HOSPEDEROS
(Dethier 1982, Field & Darby 1991, Thomas & Willis 1998, Heard 2000, Barton-Browne & Willis 2002)
reconocimiento de H → estímulo externo ajusta a
configuración neural => se dispara conducta
estímulo = a mezcla (“acorde”) química percibido por
herbívoro
→ disuasivos (fenoles, terpenoides, taninos, alcaloides,
glucósidos)
→ estimuladores (azúcar)
insectos tienen receptores de disuasivos (inhibidores)
y receptores de azúcar (estimuladores)
no necesariamente los disuasivos lo son para todos
los insectos!
1 receptor → periodo fásico → estimulación/inhibición
instantánea
multiseñal → periodo tónico → periodo prolongado de
prueba y análisis (más consistente)
PALATABILIDAD = intensidad de estímulos de olfato y
gusto + intensidad de disuasivos + estado metabólico
ESTADO METABOLICO = privación + deficiencias
específicas + “descompostura” + experiencia previa
(“memoria”)
MEMORIA = aprendizaje por preferencia, o por
aversión (no es imprinting ni condicionamiento)
selección materna
Especificidad según el taxón
Especificidad no es un valor absoluto
– Depende de la época
– Depende de situación
– Depende de biota receptora
– Depende de disciplina:
Química
Virología
Bacteriología
Hongos y nematodos
Entomología
Rhynocillus
conicus
Carduus,
Onopordum,
Cynara, etc.
Carduinae
Cynareae
Carduoideae
Toxotrypana
australis
Morrenia,
Araujia
Asclepiadoideae
Apocynaceae
Rubus fruticosus
(sarzamora)




Especie de valor frutal
Invasivo, desplazamiento de especies nativas y reducción de
hábitats
Complejo de especies apomícticas
Invade pasturas e impide regeneración de forestales
Phragmidium violaceum
Sistema Centrífugo Filogenético
(Wapshere 1974)
Exponemos agente potencial a espectro de plantas
secuencialmente más alejadas filogenéticamente + plantas
cercanas de interés (margen de seguridad)
Aplicaciones prácticas sólo para malezas
Plantas de
Interés
Superada
DESCARTAR
No superada
No superada
Serie 2 (=
tribu)
Serie 3 (=
subfamilia)
Serie 1 (=
género)
reevaluar
Superada
DESCARTAR
No superada
No superada
ACEPTAR
reevaluar
Evaluación de agentes de CB de artrópodos I.
Pasos
I: Búsqueda bibliográfica y museos
Aspectos Evaluados
· Espectro de hospederos del Parasitoide
· Enemigos naturales del objetivo
· Plagas relacionadas
· Antecedentes de Biocontrol
· Efectos no-objetivo en otras regiones
· Biología general
II: Exploración en región nativa
· Espectro de hospederos “realizado o ecológico”
· Evaluación de nicho alimentario y especificidad de
hábitat
· Guía para lista de especies testigo
· Voltinismo
· Estadio invernante (si lo hay)
· Límites climáticos y geográficos
· Presencia estacional
· IMPACTO
· Competencia potencial entre agentes
Evaluación de agentes de CB de artrópodos II.
Pasos
Aspectos Evaluados
III: Pruebas de Laboratorio
· Evaluación de espectro fisiológico o fundamental
(5-pasos de van Lenteren et al. 2006)
· Comportamiento: localización de hospedero,
señales químicas, ataque, cópula
· Biología del desarrollo: cenobionte - idiobionte
IV: Evaluación de la comunidad
receptora: anticipar efectos noobjetivo y en la red trófica
· Identificar y probar especies filogenética/
taxonomicamente relacionadas
· Identificar y probar especies en nichos/gremios
similares
Evaluación de agentes de CB de artrópodos III.
Pasos
Aspectos evaluados
V: Establecimiento y dispersión Potencial
(para polífagos)
· Se evalúa potencial de dispersión más que
espectro de hospederos
VI: Estudios post liberación
· Potencial competitivo, e.g. desplazamiento
de un agente por otro
· Efectos indirectos: competencia indirecta,
subsidio y carga impositiva poblacional
· Análisis de ensambles realizados
VII: Modelado
· Comprensión de los procesos invasivos y de
control
· Estadios susceptibles y/o ataques
estratégicos
Fidelidad al sustrato
EH más o menos amplio, nicho ambiental
estrecho
– Trichopoda giacomelli en Nezara viridula
Espectro fundamental amplio
Espectro ecológico estrecho
Refractario a ambientes cerrados
Menor R! en hospederos alternativos
Poblaciones de N. viridula se redujeron en 65-85%
– Cyrtrhinus fulvus específco de taro => específico de
Tarophagus spp.
– Rhizophagus grandis específico de galerías =>
específico de Dendroctonus y Pissodes
– Hyperaspis pantherina específico de árboles de porte
=> específico de Orthezia spp en Santa Elena
Conflictos de interés: ¡Mi adorable
mascota es la plaga de mi vecino!
Definir qué es plaga y qué no, puede ser una decisión
arbitrada o política:
Malezas agrícolas ↔ benéficas apícolas o ganaderas
Hypericum perforatum, Gleditsia triacanthos, Cardos
Ornamentales y forestales ↔ malezas paisajísticas
Paraíso, Ligustrum, Pinos, Cytisus scoparius
Animales de valor cinegético ↔ transformadores de
paisaje, o desplazamiento competitivo de nativos
jabalíes, ciervos, liebres, etc.
Fauna nativa ↔ plagas agrícolas
Cotorras, picazuró, torcazas, Diatraea saccharalis