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PADRÕES DE DISTRIBUIÇÃO DE INSETOS HERBÍVOROS EM UM FRAGMENTO DE FLORESTA OMBRÓFILA DENSA MONTANA, NO SUL DE SANTA CATARINA

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UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE UNESC UNIDADE ACADÊMICA DE HUMANIDADES, CIÊNCIAS E EDUCAÇÃO CURSO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS BACHARELADO MARIANA PACHECO TURATTI PADRÕES DE DISTRIBUIÇÃO DE INSETOS HERBÍVOROS
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UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE UNESC UNIDADE ACADÊMICA DE HUMANIDADES, CIÊNCIAS E EDUCAÇÃO CURSO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS BACHARELADO MARIANA PACHECO TURATTI PADRÕES DE DISTRIBUIÇÃO DE INSETOS HERBÍVOROS EM UM FRAGMENTO DE FLORESTA OMBRÓFILA DENSA MONTANA, NO SUL DE SANTA CATARINA CRICIÚMA, NOVEMBRO DE 2010 1 MARIANA PACHECO TURATTI PADRÕES DE DISTRIBUIÇÃO DE INSETOS HERBÍVOROS EM UM FRAGMENTO DE FLORESTA OMBRÓFILA DENSA MONTANA, NO SUL DE SANTA CATARINA Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado para obtenção do grau de Bacharel no curso de Ciências Biológicas da Universidade do Extremo Sul Catarinense, UNESC. Orientadora: Profª. Drª. Birgit Harter Marques CRICIÚMA, NOVEMBRO DE 2010 2 MARIANA PACHECO TURATTI PADRÕES DE DISTRIBUIÇÃO DE INSETOS HERBÍVOROS EM UM FRAGMENTO DE FLORESTA OMBRÓFILA DENSA MONTANA, NO SUL DE SANTA CATARINA Trabalho de Conclusão de Curso aprovado pela Banca Examinadora para obtenção do Grau de Bacharel, no Curso de Ciências Biológicas da Universidade do Extremo Sul Catarinense, UNESC, com Linha de Pesquisa em Manejo e Gestão de Recursos Naturais. Criciúma, 24 de novembro de 2010 BANCA EXAMINADORA Profª. Drª. Birgit Harter Marques (UNESC) Prof. Dr. Robson dos Santos (UNESC) Prof. MSc. Roberto Recart dos Santos (UNESC) 3 Dedico aos meus pais Gilberto e Ella Maria companheiros de uma vida toda, e maiores incentivadores para a realização dessa jornada. Amo vocês. 4 AGRADECIMENTOS A Deus por ter me colocado numa família maravilhosa e abençoada. Pai, Mãe, Vó Branca, Samuel, Paulini, Thiago, Sthefanny e Maria Eduarda. Amo vocês. Ao Maikon, meu amor, por tudo, tudo mesmo... Amo um monte, pra sempre... Aos meus sogros, Vone e Loro, meus pais do coração pelas orações e incentivos. A professora Dra. Birgit Harter-Marques pelo auxílio nesta etapa tão importante e pelo exemplo profissional Ao professor Dr. Rafael Martins pela identificação das plantas. Aos colegas de laboratório, Brunno, Ismael, Gabriela e Mainara pela ajuda nas coletas no campo. As minhas amigas Adriani, Giana, Gisele, Ionara e Priscila, pela amizade, companheirismo e por todos bons momentos que passamos juntas. A todos que de alguma forma contribuíram para que eu pudesse trilhar mais esta jornada. 5 Todo o nosso conhecimento se inicia com sentimentos. Leonardo da Vinci 6 RESUMO A fragmentação florestal se torna uma ameaça presente em todos os ecossistemas do planeta, tendo efeitos negativos que adquire aspectos ecológicos diferentes em relação ao ambiente original. A interação entre plantas e insetos é uma das associações ecológicas mais freqüentes da natureza e, atualmente, essa relação é de fundamental importância para o conhecimento da biodiversidade terrestre. Apesar da sua importância na manutenção e funcionamento de comunidades de plantas, estudos sobre herbivoria nas regiões tropicais são ainda escassos. O trabalho teve como objetivo detectar os padrões de distribuição de insetos herbívoros na borda e interior de um fragmento da Floresta Ombrófila Densa Montana, no sul de Santa Catarina. Para a detecção dos tipos de herbivoria foram estabelecidas 10 linhas de transectos de 10m de comprimento na borda e no interior do fragmento florestal, respectivamente, sendo que os transectos no interior foram estabelecidos distantes 50m da borda. Os tipos de herbivoria foram observados em cada planta que se encontrava na linha de transecto observados até uma altura de 2m. Para detectar se existem diferenças entre a ocorrência dos diferentes tipos e taxas de herbivoria, entre o interior e a borda do fragmento foi aplicado análise de variância ANOVA, utilizando o programa PAST Foram considerados apenas desfolhadores, minadores, galhadores. Os sugadores e broqueadores foram desconsiderados devido à dificuldade de identificação. Para o levantamento das taxas de herbivoria foram estabelecidos 10 pontos na borda e 10 no interior do fragmento florestal, distantes entre si por 10m. Em cada ponto foram analisados os índices de herbivoria em quinze folhas de quatro plantas, totalizando 60 folhas por ponto. Em relação à densidade de plantas foram encontrados significativamente mais indivíduos de plantas na borda do que no interior, sendo que no total foram amostradas 630 plantas na borda e 378 no interior do fragmento florestal. Tanto na borda como no interior do fragmento todos os indivíduos amostrados foram atacados por insetos desfolhadores. O tipo galhador foi encontrado em 11,3% do total das plantas na borda e em 6,9% no interior. Os minadores foram representados por 14,4% na borda e por 5,6% no interior. Foram encontradas diferenças significativas na ocorrência de galhadores e minadores entre a borda e interior. Em relação às estações do ano não houve diferenças significativas os tipos de herbivoria. Os índices de herbivoria entre borda e interior foram semelhantes, mas em relação às estações, as taxas de herbivoria foram maiores no outono do que no inverno. Foram encontrados 36 tipos de galhas em 29 espécies de plantas hospedeiras, a maioria das galhas foi encontrada na borda. A folha foi o órgão mais atacado pelas galhas com 55,6% de ocorrência. Os resultados mostraram maior abundância de insetos herbívoros em plantas situadas na borda do fragmento florestal do que no seu interior, corroborando com o padrão de riqueza encontrado em outros estudos. As bordas das florestas são compostas por plantas pioneiras cujas altas taxas de crescimento resultam em um menor investimento de defesas contra a herbivoria. PALAVRAS CHAVE: Interação inseto-planta, fragmentação, Mata Atlântica, índice de herbivoria, efeito de borda. 7 LISTA DE FIGURAS FIGURA 1:Mapa de localização do Parque Estadual da Serra Furada modificado FIGURA 2:Esquema para amostragem dos tipos de herbivoria...19 FIGURA 3: Esquema para amostragem das taxas de herbivoria FIGURA 4:Índice de herbivoria total entre borda e interior FIGURA 5:Índice de herbivoria total entre outono e inverno FIGURA 6:Índice de Herbivoria em relação à posição das folhas entre a borda e o interior do fragmento FIGURA 7: Densidade de plantas entre a borda e o interior do fragmento FIGURA 8:Número de ocorrências de insetos herbívoros entre a borda e o interior.27 FIGURA 9:Número de ocorrências de insetos herbívoros entre as estações FIGURA 10:Galhas e suas plantas hospedeiras. A - Xylopia brasiliensis Spreng (morfotipo 1), B - Ilex theezans Mart (morfotipo 2), C - Piptocarpha tomentosa Baker (morfotipo 3), D - Protium kleinii Cuatrec. (morfotipo 4) FIGURA 11:Galhas e suas plantas hospedeiras. A - Miconia cabucu Hoehne (morfotipo 6), B - Miconia latecrenata Triana (morfotipo 7), C - Miconia pusilliflora Triana (morfotipo 8), D - Guarea Macrophylla (morfotipo 10) FIGURA 12: Galhas e suas plantas hospedeiras. A - Mollinedia clavigera Tull (morfotipo 11), B - Marlierea eugeniopsoides (D.Legrand & Kausel) D. Legrand (morfotipo 13), C - Myrceugenia sp. (morfotipo 14), D -Myrcia pubipetala Miq. (morfotipo 15) FIGURA 13: Galhas e suas plantas hospedeiras. A - Neomitranthes gemballae (D. Legrand) D. Legrand (morfotipo 16), B - Guapira opposita (Vell.) Reitz (morfotipo 18), C - Guapira opposita (Vell.) Reitz (morfotipo 20), D - Guapira opposita (Vell.) Reitz (morfotipo 19) FIGURA 14: Galhas e suas plantas hospedeiras. A - Guapira opposita (Vell.) Reitz (morfotipo 21), B - Psychotria leiocarpa Cham. & Schltdl. (morfotipo 24), C - Psychotria vellosiana Benth. (morfotipo 26), D - Rudgea jasminoides Müll.Arg (morfotipo 27) FIGURA 15: Galhas e suas plantas hospedeiras. A - Psychotria sp. (morfotipo 25), B - não identificada (morfotipo 32), C - não identificada (morfotipo 35), D - não identificada (morfotipo 36) FIGURA 16: Galhas e suas plantas hospedeiras. A - não identificada (morfotipo 31), B - não identificada (morfotipo 28) 9 LISTA DE TABELAS TABELA 1: Distribuição dos morfotipos de galhas encontrado no Parque Estadual da Serra Furada (SC), por família de plantas hospedeiras e número de espécies de plantas atacadas TABELA 2: Continuação da tabela TABELA 3: Características das galhas, sua ocorrência nos órgão vegetais e suas plantas hospedeiras encontradas na área de estudo TABELA 4: Continuação da tabela 10 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO OBJETIVOS Objetivo geral Objetivos específicos MATERIAIS E MÉTODOS Descrição da Área de Estudo Amostragem Análise de dados RESULTADOS E DISCUSSÃO Taxas de Herbivoria Tipos de Herbivoria Riqueza, abundância e descrição de galhas CONCLUSÃO REFERÊNCIAS... 37 11 1 INTRODUÇÃO O Bioma Mata Atlântica é composto por diversos tipos de vegetação que formam mosaicos, englobando níveis excepcionais de biodiversidade que se encontram sob enorme pressão (PINTO; BRITO, 2005). A distribuição ao longo de mais de 23 graus de latitude sul e a diversidade fisionômica propiciaram uma significativa diversificação ambiental e, como conseqüência, a evolução de um complexo biótico de natureza vegetal e animal altamente rico (CAPOBIANCO, 2002). A Mata Atlântica ocupava originalmente o território brasileiro com uma área de km² que se estendia pela costa do Rio Grande do Norte ao Rio Grande do Sul (RIZZINI, 1997). Atualmente este bioma está reduzido a menos de 8% de sua cobertura original, resultando em alterações severas para os ecossistemas que o compõem, especialmente pela alta fragmentação de habitat e perda de sua biodiversidade (RAMBALDI; OLIVEIRA, 2003); e de acordo Galindo- Leal e Câmara (2005), provavelmente é um dos ecossistemas mais devastado e seriamente ameaçado do planeta. Na Mata Atlântica, a maior parte dos remanescentes florestais, especialmente em paisagens intensamente cultivadas, encontra-se na forma de pequenos fragmentos, altamente perturbados, isolados, pouco conhecidos e protegidos (VIANA, 1995). Esses, por sua vez, caracterizam-se por áreas de vegetação natural interrompida por barreiras antrópicas ou naturais, devido, principalmente, à expansão do uso da terra aliada ao crescimento da população humana (BENEDETTI; ZANI FILHO, 1993). A fragmentação florestal se torna uma ameaça presente em todos os ecossistemas do planeta, tendo efeitos negativos que adquire aspectos ecológicos diferentes em relação ao ambiente original. A descontinuidade da distribuição da vegetação original reduz o habitat disponível às plantas e animais silvestres (SOULÉ; KOHN, 1988). A modificação da paisagem causa não apenas a redução das áreas florestais, como cria bordas abruptas entre habitats florestais e nãoflorestais, alterando as condições do microclima local (CAMARGO; KAPOS, 1995), a diversidade e composição das plantas (BENÍTEZ-MALVIDO; MARTÍNEZ-RAMOS, 2003) e as assembléias de animais (CARVALHO; VASCONCELOS, 1999). 12 Estudos da diversidade faunística em qualquer nível local e regional são considerados essenciais para a implantação de estratégias de conservação, assim como para detectar padrões ecológicos (DALBEM; MENDONÇA, 2006). Os artrópodes correspondem a 75% dos animais sobre a terra, sendo que 89% dos artrópodes pertencem à classe Insecta (BUZZI; MIYAZAKI, 1993). Os insetos apresentam alta diversidade e, em geral, respondem rapidamente a mudanças ambientais, sendo considerados um grupo importante nos estudos sobre biodiversidade (THOMAZINI; THOMAZINI, 2000). Apresentam o hábito herbívoro, ao menos em uma fase do seu ciclo de vida (BASTOS et al., 2003), desempenhando um importante papel ecológico, atuando como predadores, parasitas, polinizadores, fitófagos, entre outros (EHRLICH et al., 1980). A herbivoria é considerada um processo ecológico que influencia o crescimento, a sobrevivência, a reprodução dos indivíduos e a abundância das populações vegetais (CRAWLEY, 1989). A associação entre plantas e insetos é uma das interações ecológicas mais freqüentes da natureza e atualmente essa relação tem importância crucial para o conhecimento fundamental da biodiversidade terrestre (SCHOONHOVEM; JERMY; VAN LOON, 1998; PRADO; LEWINSOHN, 2004). De acordo com Coley e Barone (1996) muitos aspectos na vida dos insetos tais como, comportamento, fisiologia e ecologia dependem da qualidade do alimento utilizado e as características físicas, morfológicas e químicas das plantas podem alterar o comportamento dos insetos e também interferir na sua biologia reduzindo sua adaptação e conferindo proteção as plantas. Para Loyola Jr. e Fernandes (1993) um componente importante nas interações planta herbívoro, são as defesas das plantas que influenciam na dinâmica de população e na distribuição dos herbívoros. As plantas possuem diversas características que as protegem contra o ataque de herbívoros, essas defesas podem ser químicas como, por exemplo, a presença de alcalóides, fenóis e taninos considerados substâncias tóxicas que diminuem a digestibilidade das folhas consumidas por herbívoros, ou as defesas físicas e/ou mecânicas como a dureza, pubescência e esclerofilia (BARONE; COLEY, 2002). Os insetos fitófagos são aqueles que se alimentam de qualquer tecido de uma planta. A herbivoria por insetos pode ser classificada em dois tipos: ectófaga ou endófaga. A primeira ocorre quando os insetos permanecem na superfície externa 13 do hospedeiro e a segunda, quando penetram em alguma parte da planta e alimentam-se internamente (LEWINSOHN; PRADO; ALMEIDA, 2001). Quanto a sua especialização, grande parte dos grupos de insetos fitófagos se alimenta de apenas uma ou algumas plantas, sendo chamados de especialistas. Outros podem ainda ser classificados como generalistas quando se alimentam de muitos grupos de plantas (STRAUSS; ZANGERL, 2002). Segundo Strong et al. (1984) os padrões de riqueza e abundância de insetos num local são determinados por diversos fatores, incluindo taxas de colonização, diversidade taxonômica de plantas hospedeiras, sua arquitetura, a abundância de predadores e parasitóides e a variação espacial na disponibilidade de recursos. Nas últimas décadas, muita atenção foi dada aos mecanismos por meio dos qual o ambiente pode alterar a produção de defesas químicas das plantas e, desta maneira, alterando sua susceptibilidade para herbívoros. Strong; Lawton ; Southwood (1984) elaboraram a chamada hipótese estrutural, propondo que existe uma maior riqueza de insetos herbívoros em plantas estruturalmente mais complexas, sendo que árvores provavelmente abrigariam uma maior riqueza de herbívoros do que arbustos e ervas. Cuevas-Reyes et al. (2004) propuseram que a riqueza e abundância de insetos herbívoros são intimamente relacionadas com a diversidade de plantas. Ambas as hipóteses baseiam-se no conceito de nicho, onde uma maior complexidade e uma maior diversidade de plantas apresentam uma maior diversidade de nichos potenciais que podem ser ocupados e nos quais os herbívoros podem-se especializar. Por outro lado, Coley (1983) mostrou que as plantas pioneiras apresentam maiores danos por herbívoros do que plantas climácicas. Coley e Barone (1996) argumentam que estas plantas apresentam folhas com maior qualidade nutricional e que elas investem menos recursos em estratégias de defesa do que plantas climácicas, oferecendo, desta maneira, melhores recursos alimentares para herbívoros, principalmente os generalistas. Seguindo estas premissas, poderia se esperar que a abundância de insetos herbívoros, principalmente as espécies generalistas, é maior em ambientes onde existe um predomínio de espécies pioneiras como nas bordas florestais. No entanto, pelo fato que o interior da floresta apresenta uma maior riqueza de plantas do que as bordas (HUMPHREY et al., 1999) e a riqueza de plantas é uma medida da 14 heterogeneidade de recursos para herbívoros (MARQUIS; BRAKER, 1994), é razoável supor que o interior da floresta suporta uma riqueza maior de insetos herbívoros do que as bordas. Dentro dos insetos herbívoros, os insetos galhadores constituem excelente ferramenta para estudos ambientais por serem sésseis, de fácil localização, abundantes e hospedeiro-específicos (FERNANDES et al., 1995). Além disso, as galhas podem ser um bom indicador das condições ambientais, principalmente onde existe um mosaico de habitats definidos pelo estresse hídrico, térmico e até distúrbios antrópicos (FERNANDES et al., 1995). Muitos estudos têm tentado estabelecer padrões relacionados à diversidade e à ocorrência destes insetos a vários fatores físicos, climáticos e biológicos. Segundo Fernandes e Price (1988), os principais fatores que determinam a diversidade e a distribuição dos agentes galhadores são: os inimigos naturais, a história evolutiva da planta hospedeira, a resistência da planta e a heterogeneidade do habitat. Os galhadores são ecológica e taxonomicamente diversificados (FERNANDES; PRICE, 1988) e apresentam interações específicas com suas plantas hospedeiras. Portanto, mudanças na qualidade e densidade das plantas hospedeiras afetam diretamente a abundância de insetos galhadores (WILLIANS et al., 2001; STILING; MOON, 2005). Além disso, a presença de inimigos naturais pode alterar a distribuição de galhadores nas plantas hospedeiras, uma vez que eles controlam a população destes insetos nas gerações seguintes (BRIGGS; LATTO, 2000; STILING et al., 2003). Neste contexto, a heterogeneidade do habitat pode ser importante para a determinação de padrões de distribuição de espécies de herbívoros galhadores, uma vez que ambientes mais heterogêneos agem na qualidade das plantas hospedeiras (LUNGIBILL; MCNEIL, 1958; MAYSE, 1978) e na presença de inimigos naturais (RIBAS et al., 2003; SPERBER et al., 2005). No sul de Santa Catarina, o setor que mais colabora para a fragmentação da Mata Atlântica é a agricultura e a pecuária, além da extração de argila e de carvão mineral. Os principais impactos são resultado do chamado efeito de borda, além do isolamento dos remanescentes, significando que a sua vizinhança passa a ser as áreas abertas em substituição à mata contínua, como plantações, pastagens e estradas (SILVA, 2005). Os principais efeitos desta fragmentação incidem sobre a dinâmica ecológica destes remanescentes, principalmente provocando modificações nas interações multitróficas, como a herbivoria (TABARELLI, 1998). 15 Além disso, em Santa Catarina, o conhecimento sobre os padrões de distribuição de insetos herbívoros, principalmente para galhadores são ainda considerados escassos. Estudos referentes aos padrões de distribuição de insetos herbívoros em fragmentos florestais trarão contribuições relevantes, uma vez que é conhecida a importância dos insetos como bioindicadores da qualidade ambiental, auxiliando em estudos de conservação da biodiversidade, no planejamento e manejo de reservas florestais, contribuindo também para um melhor entendimento a respeito da biodiversidade local. 16 2 OBJETIVOS 2.1 Objetivo geral Avaliar os padrões de distribuição de insetos herbívoros na borda e interior de um fragmento da Floresta Ombrófila Densa Montana, no sul de Santa Catarina. 2.2 Objetivos específicos - Descrever os padrões de distribuição de insetos herbívoros por meio de levantamento da taxa e do tipo de herbivoria em um fragmento florestal. - Verificar se existe diferença no tipo e na taxa de herbivoria entre a borda e o interior do fragmento e entre duas estações do ano (outono e inverno). - Avaliar os padrões de abundância e de riqueza de galhas na borda e interior da floresta, através de morfo-espécies encontradas. 17 3 MATERIAIS E MÉTODOS 3.1 Descrição da Área de Estudo O estudo foi realizado em um fragmento de Floresta Ombrófila Densa Montana localizado no Parque Estadual da Serra Furada, no sul de Santa Catarina. O Parque Estadual da Serra Furada foi criado pelo Decreto nº , de 20 de junho de 1980, na condição de Unidade de Conservação do Grupo de Proteção Integral, e é gerido pela Fundação do Meio Ambiente de Santa Catarina (FATMA). Sua área é de aproximadamente hectares e está situado entre as Coordenadas Geográficas de de Longitude Oeste e de e de Latitude Sul (figura 1), nos Municípi os de Orleans e Grão-Pará, Estado de Santa Catarina. Figura 1: Mapa de localização do Parque Estadual da Serra Furada (PESF) modificado. Fonte: Termo de Referência do Parqu
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