Selección de procesos ecológicos, taxa o especies: Asociación con

Taller: "Avances en el desarrollo de metodologías de evaluación y monitoreo de efectos potenciales de los cultivos
genéticamente modificados sobre organismos no blanco“.
Julio 2 al 5 de 2013 - México D.F.
Selección de procesos ecológicos,
taxa o especies:
Asociación con el cultivo
Matriz I – Parte 1
Carmen Pires
carmen.pires@embrapa.br
Recursos Genéticos e Biotecnologia
GMO ERA Project
Objetivos


Listar los procesos de ecosistema/ taxa/
especies en grupos funcionales
Explicar y ejemplificar la matriz de
selección – parte 1: “asociación con el
cultivo”.
GMO ERA Project
Contenido de la Charla
1.
2.
3.
4.
Listar procesos de ecosistema/ taxa/
especies en grupos funcionales
Criterios para clasificación entre los
grupos funcionales: asociación con el
cultivo
Matriz de Selección 1 - Parte 1 y
procedimientos para clasificación
Incertezas y vacíos de conocimiento
GMO ERA Project
Caso (rasgo, cultivo, recibiendo el medio ambiente)
Identificación de los posibles efectos adversos en los
servicios ecosistémicos en el medio receptor
Grupos funcionales prioritarios
Modelo conceptual para la
formulación del problema
Análisis de las interacciones
Tier 1
Importancia funcional
en el sistema de cultivo
Asociación
con lo cultivo
Especies o grupos prioritarios
Identificación
de las vías de
exposición
Identificación de
la vía efectos
adversos
Construir hipótesis de riesgo
Selección de hipótesis de
riesgo prioritarios
Seleccionar y realizar
experimentos
Hipótesis se
puede descartar
Definición de caso
Adquirir datos
Decisión
basada
en datos
Hipótesis
confirmada
Tier 2
Tier 3
Especificación de los puntos
finales de evaluación
Identificación de los nexos
causales de estrés a efectos
adversos
Tier 4
Plan experimental
Variables de medición
Metodología
de evaluación de
riesgos de los OMG
sobre organismos
no objetivo
Fase de análisis
Tier 5...n
Caracterización de la
exposición
Caracterización del efecto
adverso
Caracterización del
riesgo
GMO ERA Project
Análisis de Riesgo: Biodiversidad y Organismos no-objetivo
Etapa 1. Selecionar las funciones
relevantes
Etapa 2. Listar especies/
organismos y priorizar
Etapa 3. Rutas de Exposición
Etapa 4. Identificar posíbles efectos
adversos
Identificar riesgos y realizar
experimentos en laboratorio
Relizar experim. en campo si es
necesario
GMO ERA Project
1. Listar especies y procesos del
ecosistema en grupos funcionales
Fuentes de Información:
-
-
-
Literatura: puede ser limitada (Ej.:
algodón en Brasil)
Especialistas: “pueden ser
tendenciosos” (biased) (organismo
favorito!)
Colecta de campo: limitaciones de los
diferentes métodos de muestreo
GMO ERA Project
Algodon - Cadena Alimenticia
Cultivo
GMO ERA Project
Cultivo + herbívoros
(incluyendo polinizadores, microrganismos patógenos, biota del suelo y
vectores)
GMO ERA Project
cultivo + herbívoros + parasitoides/parásitos / depredadores
(insectos, hongos, bacterias, ácaros, otros)
GMO ERA Project
cultivo + herbívoros + parasitoides /parásitos/ depredadores +
hiperparasitoides
GMO ERA Project
DESCRIPCIOS DE ESPECIES O TAXONES DE DEPREDADORES: Depredadores en el cultivo de
algodón en Brasil
Gremio
alimenticio
Especie o taxon
Orden y familia
Estadío del ciclo
de vida en el cual
funciona como
enemigo natural
Presa principal
Predador
generalista
Escarabajos Coccinellid
ae
Coleoptera:
Coccinellidae
Larvas y adultos
Áfidos, thrips, huevos de
Lepidópteros
Predador
generalista
Aranas Lycosidae
predador de ácaros
Ácaros predadoras
(Amblyseius, Euseius)
predador de
huevos y larvas
pequenas
Tijeretas (Dermaptera)
Dermaptera:
Forficulidae &
Carcinophoridae
Ninfas y adultos
Lepidoptera
predador de
huevos y larvas
pequenas
Geocoris spp. (bigeyed
bugs)
Heteroptera:
Lygaeidae
Ninfas y adultos
Ácaros, huevos de
insectos, larvas
pequenas de
lepidópteros, áfidos,
mosca blanca.
predador de
huevos y larvas
pequenas
Orius spp.
Heteroptera:
Anthocoridae
Ninfas y adultos
Lepidópteros, áfidos,
thrips, ácaros
predador de
huevos y larvas
pequenas
Nabis spp.
Heteroptera:
Nabidae
Ninfas y adultos
Predador
generalista
Pentatomid predatory
bugs (chinches)
Heteroptera:
Pentatomidae
Ninfas y adultos
Predador
generalista
Crisopas
(Chrysoperla externa)
Neuroptera:
Chrysopidae
Larvas
Ácaros
áfidos, thrips, ácaros
GMO ERA Project
Contenido de la Charla
1.
2.
3.
4.
Listar procesos de ecosistema/ taxa/
especies en grupos funcionales
Criterios para clasificación entre los
grupos funcionales: asociación con el
cultivo
Matriz de Selección 1 - Parte 1 y
procedimientos para clasificación
Incertezas y vacíos de conocimiento
GMO ERA Project
2. Criterios para clasificar al interior de los
grupos funcionales: asociación con el cultivo





Distribución Geográfica
Especialización de Habitat
Prevalencia
Abundancia
Fenología



del cultivo
ciclo de vida de la especie o taxón en el cultivo
Conexiones tróficas
Obs.: criterios específicos para ciertos grupos
funcionales !!
GMO ERA Project
Distribución Geográfica
Pregunta:
¿Cuál
es
el
grado
de
sobrelapamiento entre la distribución
geográfica de especies y el área de
producción del cultivo?
Especies o taxones que se distribuyen
ampliamente son propensos a estar en
mayor contacto con el cultivo transgénico.
GMO ERA Project
Distribuicón Geográfica
Ejemplo: algodón en Brasil
Especie o taxon A
Especie o taxon B
Especie o taxon B
GMO ERA Project
Pregunta para discusión
¿Qué especie causa un impacto
adverso más relevante en una función
ecológica?
a. especies ampliamente distribuidas
b. especies distribuidas localmente
GMO ERA Project
Distribución Geográfica
Análisis de riesgo necesita ser realizada a
nivel regional.
- Particularmente si el taxa o especie
afectada está circunscrita a una región.
GMO ERA Project
Especialización de Habitat
Este criterio clasifica la preferencia de la especie por
los diferentes habitats en los cultivos en el medio
receptor (es decir, la región de la liberacíon). Esto
puede incluir otros cultivos, márgenes de los
campos, áreas de descanso y zonas naturales.
- Un especialista de habitat se produce sólo en el habitat de
lo cultivo objetivo.
- Un generalista de habitat ocurre en muchos otros habitats.
GMO ERA Project
Especialización de Habitat
Hipótesis:

Un impacto sobre un depredador que es
muy, o completamente especializado en
un cultivo tiene mayor probabilidad de estar
relacionado con un efecto adverso sobre la
función de control biológico.
GMO ERA Project
Pregunta para discusión

¿ Un depredador que es exclusivo de un
agro-ecosistema es un indicador más
adecuado de los impactos sobre la función
de control biológico?
( ) Falso
( ) Verdadero
GMO ERA Project
Prevalencia en el cultivo
Ejemplo: especies de depredadores en algodón en Brasil:
- Especie A = libélula
- Especie B = hormiga.
- Especie C = Coccinelidae, Cycloneda sanguinea.
GMO ERA Project
Prevalencia en el cultivo
Especie A = libélula puede ser un buen depredador en los
campos de algodón cerca de ríos o acequias, pero nunca
ocurre en los campos de algodón que no están cerca del
agua.
GMO ERA Project
Prevalencia en el cultivo
- Especie B = hormiga. Es un depredador importante, pero
no se encuentra en los campos que no cuentan con suelos
arenosos.
GMO ERA Project
Prevalencia en el cultivo
- Especie C = Coccinelidae, Cycloneda sanguinea es
siempre encontrada en todos los campos, aunque puede ser
más o menos abundante.
GMO ERA Project
Prevalencia en el cultivo

Hipótesis:
Un impacto sobre un depredador que es prevalente
en un determinado cultivo tiene mayor
probabilidad de estar relacionado con un efecto
adverso en el control biológico en ese cultivo o
campos de cutivo adyacentes.
GMO ERA Project
Prevalencia en el cultivo
Especie A = libélula
Especie B = hormiga
DEFINICIÓN = La proporción de hábitat adecuado en que
la especie o taxón se pueden encontrar. Para todos los
hábitats adecuados (campos) de lo cultivo, en qué
proporción estarían presentes la especie o taxón?
Especie C = mariquita C. sanguinea
Rank: todos, la mayoría, pocos
GMO ERA Project
Prevalencia en el cultivo
Especie A = libélula
Especie B = hormiga
Especie C = mariquita C. sanguinea
GMO ERA Project
Pregunta para discusión

Un depredador que es encontrado
constantemente en un agro-ecosistema es
un mejor indicador de impactos
( ) Falso
( ) Verdadero
GMO ERA Project
Abundancia - no de individuos
Especies o taxa: 5A, 1B
Especies o taxa: 1A, 3B,1C
Especies o taxa: 5C
GMO ERA Project
Abundancia - no de indivíduos




En el cultivo
En otras especies de plantas asociadas con el
cultivo – malezas
En otras especies de plantas que ocurren fuera
del cultivo (otros cultivos, vegetación natural) –
herbívoros, polinizadores, detrívoros
En restos de cultivos, cultivos asociados herbívoros, detritívoros
GMO ERA Project
Abundancia - no de individuos
Hipótesis:

Un impacto sobre un depredador que es más
abundante tiene mayor probabilidad de estar
relacionado con un efecto adverso en el control
biológico en un cultivo o cultivos vecinos.
GMO ERA Project
Fenología del cultivo y de las
especies/taxon
Ciclo de vida - Aphis
Aphis
Luteovirus
Anthonomus
Apis mellifera
GMO ERA Project
Fenología
Hipótesis:

Un impacto sobre un depredador que está
presente durante todo el ciclo del cultivo y
cuyo ciclo de vida es dependiente totalmente
de ese cultivo tiene mayor probabilidad de estar
relacionado con un efecto adverso en el control
biológico en ese cultivo o en campos vecinos.
GMO ERA Project
Interacciones Tróficas
GMO ERA Project
Interacciones Tróficas
Hipótesis:
 Un efecto sobre un depredador que tiene
una Interacción trófica mas fuerte con un
cultivo tiene mayor probabilidad de estar
relacionado con un efecto adverso en el
control biológico en ese cultivo o en
cultivos adyacentes.
GMO ERA Project
Contenido de la Charla
1.
2.
3.
4.
Listar procesos del ecosistema/ taxa/
especies en grupos funcionales
Criterios para clasificación entre los
grupos funcionales: asociación con el
cultivo
Matriz de selección y procedimentos para
clasificación
Incertezas y vacíos de conocimiento
GMO ERA Project
Matriz de Seleción: Asociación con el
cultivo
Ej.: – depredadores en algodon en Brasil
Faria, M.R., Lundgren, J.G., Fontes, E.M.G., Fernandes, O.A.,
Schmidt, F., Tuat, Nguyen Van and Andow, D.A. (2006)
Assessing the effects of Bt cotton on generalist arthropod predators.
pp. 175-199.
In: Hilbeck, A., Andow, D.A. and Fontes, E.M.G. Environmental Risk
Assessment of Genetically Modified Organisms Volume 2:
Methodologies for Assessing Bt Cotton in Brazil. CABI Publishing,
Wallingford, UK.
GMO ERA Project
Predador
Asociation con el cultivo
Distribución
geográfica
Especial
ización
de
hábitat
Prevalencia
Meridian
Mid west
North East
Escarabajos Coccinellidae
Aranas Lycosidae
Ácaros predadores
(Amblyseius, Euseius)
Tijeretas (Dermaptera)
Geocoris spp.
Orius spp.
Nabis spp.
Pentatomid predatory
bugs
Chrysoperla externa
GMO ERA Project
3. Matriz de Seleción y Clasificación

Procedimentos para cada criterio:
 Especies A
de un grupo funcional particular
 Especies B
(p. ej.: predadores)
 Especies C

Dentro de cada criterio clasificar cada especie,
de acuerdo con definiciones pre-establecidas:
 Ej.: clase 1 = alto
clase 2 = medio
clase 3 = bajo

Ordenar - comparar las especies o taxas unas
con otras
GMO ERA Project
3. Matriz de Seleción e Clasificación

Definir clases:


Ej.: 1, 2, 3 ou alto, medio, bajo
Especificar lo que cada clase significa


Qué significa alta abundancia ?
Definir los criterios por grupo funcional

Un criterio es más importante que el outro?
Observación: clasificación es basada en el conocimento
de los evaluadores (idealísticamente discutiendo en un
punto de consenso)
GMO ERA Project
3. Matriz de Seleción y Classificación

Falta de información, asume el peor escenario
posible:
Clase 1 = alto

Principio de Precaución
GMO ERA Project
DESCRIPCIOS DE ESPECIES O TAXONES DE PREDADORES: Predadores en el cultivo de algodón en Brasil
Gremio
alimenticio
Especie o taxon
Orden y familia
Estadío del ciclo
de vida en el cual
funciona como
enemigo natural
Presa principal
Predador
generalista
Escarabajos Coccinellid
ae
Coleoptera:
Coccinellidae
Larvas y adultos
Áfidos, thrips, huevos de
Lepidópteros
Predador
generalista
Aranas Lycosidae
predador de ácaros
Ácaros predadoras
(Amblyseius, Euseius)
predador de
huevos y larvas
pequenas
Tijeretas (Dermaptera)
Dermaptera:
Forficulidae &
Carcinophoridae
Ninfas y adultos
Lepidoptera
predador de
huevos y larvas
pequenas
Geocoris spp. (bigeyed
bugs)
Heteroptera:
Lygaeidae
Ninfas y adultos
Ácaros, huevos de
insectos, larvas
pequenas de
lepidópteros, áfidos,
mosca blanca.
predador de
huevos y larvas
pequenas
Orius spp.
Heteroptera:
Anthocoridae
Ninfas y adultos
Lepidópteros, áfidos,
thrips, ácaros
predador de
huevos y larvas
pequenas
Nabis spp.
Heteroptera:
Nabidae
Ninfas y adultos
Predador
generalista
Pentatomid predatory
bugs (chinches)
Heteroptera:
Pentatomidae
Ninfas y adultos
Predador
generalista
Crisopas
(Chrysoperla externa)
Neuroptera:
Chrysopidae
Larvas
Ácaros
áfidos, thrips, ácaros
GMO ERA Project
Predador
Asociation con el cultivo
Distribución
geográfica
Especial
ización
de
hábitat
Prevalencia
Meridian
Mid west
North East
Escarabajos Coccinellidae
Todas las
regiones
Baja
Total
Total
Total
Aranas Lycosidae
Todas las
regiones
Baja
?
Total
?
Ácaros predadores
(Amblyseius, Euseius)
Todas las
regiones
Baja
Amplia
Amplia
Amplia
Tijeretas (Dermaptera)
Todas las
regiones
Baja
Total
Total
Total
Geocoris spp.
Todas las
regiones
Baja
Total
Parches
Amplia /
Total
Orius spp.
Todas las
regiones
Baja
Parches
Parches
most /all
Nabis spp.
Todas las
regiones
Baja
Amplia
?
Total
most
Pentatomid predatory
bugs
Todas las
regiones
Baja
Parches
Parches
Total
Chrysoperla externa
Todas las
regiones
Baja
Total
Parches
Total
GMO ERA Project
predador
Asociation con el cultivo
Abundancia en el cultivo de
algodón
Fenología
Meridian
Mid-West
North-East
Estadío del cultivo en
el cual se presenta
Ciclo
de vida
alto
alto
alto
inicio, medio
Todo
Aranas Lycosidae
?
alto
?
todos
Todo
Ácaros predadores
(Amblyseius,
Euseius)
medio
medio
medio
todos
Todo
Tijeretas
(Dermaptera)
alto
alto
alto
medio a tardío
Todo
Geocoris spp.
medio
medio
medio
inicio, medio
Todo
Orius spp.
medio
medio
medio
inicio, medio
Todo
Nabis spp.
medio
medio
medio
MD, MW: medio a
tardío, NE: inicio,
medio
Todo
Pentatomid predatory
bugs
medio
bajo
alto
todos
Todo
Chrysoperla externa
bajo/medio
bajo/medio
alto
Escarabajos
Coccinellidae
MD: inicio, medio
Todo
GMO
ERA
Project
MW, NE: todosl
Asociación con el cultivo
Conexión trófica
Predador
Grado de
especializáción de
alimentación
Meridian
Mid West
North East
Escarabajos
Coccinellidae
polifagos
En muchos
cultivos
Strongly
dependant
En muchos
cultivos
Aranas Lycosidae
polifagos
?
?
?
Ácaros predadores
(Amblyseius, Euseius)
mites
media
media
media
Tijeretas (Dermaptera)
polifagos
En muchos
cultivos
En muchos
cultivos
En muchos
cultivos
Geocoris spp.
polifagos
Media a no muy
fuerte
Media a no
muy fuerte
Media a no
muy fuerte
Orius spp.
polifagos
?
?
media
Nabis spp.
polifagos
En muchos
cultivos
En muchos
cultivos
En muchos
cultivos
Pentatomid predatory
bugs
polifagos
En muchos
cultivos
En muchos
cultivos
En muchos
cultivos
Chrysoperla externa
polifagos
En muchos
cultivos
En muchos
cultivos
En muchos
cultivos
GMO ERA Project
Predador
RANKING PARA ASOCIACIÓN CON CULTIVO
Asociación con el cultivo
Meridian
Mid-West
North
East
Escarabajos Coccinellidae
2
2
1+
Aranas Lycosidae
?
?
?
Ácaros predadores (Amblyseius,
Euseius)
2 (1 si ácaros son la única presa)
Tijeretas (Dermaptera)
2
2
2
Geocoris spp.
3
3
3
Orius spp.
3
3
2 to 3
Nabis spp.
3
3
3
Pentatomid predatory bugs
2
2
1
2 or 3
2 or 3
1
Chrysoperla externa
GMO ERA Project
3. Matriz de Selección y Clasificación

Un efecto en esos taxa tiene mayor
probabilidad de estar relacionado con un
efecto adverso en el control biológico en
una de las regiones de Brasil basado en la
asociación con el cultivo:
Coccinelídeos - NE
Pentatomídeos - NE
Chrysoperla externa - NE
Ácaros depredadores (se alimentan apenas de
ácaros)
GMO ERA Project
3. Matriz de selección y clasificación

Un efecto en esos taxa tiene mayor
probabilidad de estar relacionado con un
efecto adverso en el control biológico en
una de las regiones de Brasil basado en la
asociación con el cultivo:
Coccinelídeos - NE
Pentatomídeos - NE
Por qué?
Chrysoperla externa - NE
Ácaros dedepredadores (se alimentan apenas de
ácaros)
GMO ERA Project
3. Matriz de Selección y Clasificación
Porque ellos:
 Son prevalentes en el algodón (presentes en todas
las áreas de cultivo)
 Son más abundantes en algodón
 Se presentan durante todos los estadios fenológicos
del cultivo y tienen todas sus fases durante la historia
de vida del cultivo (máxima sobreposición fenología)
 Presenta fuerte Interacción trófica con presas en el
cultivo
GMO ERA Project
3. Matriz de Selección y Clasificación
Todas las especies de depredadores:
- Ampliamente distribuidas
geográficamente
- Presentan baja especialización de
hábitat en el algodón (generalistas)
GMO ERA Project
Contenido de la Charla
1.
2.
3.
4.
Listar procesos del ecosistema/ taxa/
especies en grupos funcionales
Criterios para clasificación entre los
grupos funcionales: asociación con el
cultivo
Matriz de selección y procedimentos para
clasificación
Incertezas y vacíos de conocimiento
GMO ERA Project
4. Incertezas y vacios de conocimiento
Patrones de vacios de conocimento:
Distribución
Geográfica
Abundancia
Fenología
Interacciones
(sobreposición)
tróficas
Especies/taxa A
Especies/taxa B
Especies/taxa C
GMO ERA Project
4. Incertezas y vacios de conocimiento

Decisión pragmática
– adicionar especies si es necesario
– reducir especies si es necesário

Recomendación: pueden ser seleccionadas
diversas especies para cada función pues,
en las próximas etapas*, algunas espécies
seran eliminadas.
*
Rutas de exposición
Rutas de efectos adversos
GMO ERA Project
Próximos Pasos …

Matriz de Selecion 1 – parte 2 :
Significancia Funcional
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