CO2 improves the performance of an invasive insect: a worrisome climate crisis scenario to native and agricultural ecosystems
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
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Tatiana Garabini Cornelissen
Sérvio Pontes Ribeiro
Sérvio Pontes Ribeiro
Resumo
As emissões de dióxido de carbono (CO2) desempenham papel central no fenômeno da Crise Climática (CC), cujas conseqüências afetam indiscriminadamente os ecossistemas naturais e antropogênicos. Entre as relações ecológicas, a interação planta-inseto é uma das mais impactadas pelo aumento da [CO2]. Nesse estudo testamos a hipótese de que o aumento da [CO2] afetaria a
qualidade e as defesas do Helianthus annuus como espécie hospedeira; por sua vez, isso impactaria negativamente na preferência e performance das larvas de Helicoverpa armigera, um inseto invasor com distribuição mundial. Helianthus annuus e H. armigera se desenvolveram dentro de câmaras de topo aberto sob [CO2] ambiente (~400ppm) e elevada (~800ppm). A maioria das nossas previsões sobre o desenvolvimento do girassol foram corroboradas, à despeito da aclimatação, que eliminou as diferenças iniciais no teor de nitrogênio foliar (N) e flavonóides (Flv). Os girassóis sob [CO2] elevada cresceram mais (e.g. altura, biomassa foliar, número de folhas) mas eram de pior qualidade, principalmente durante seu desenvolvimento inicial. A despeito de não apresentarem preferência por nenhum dos tratamentos, as larvas de H. armigera tiveram uma performance melhor e num período de tempo mais curto sob condições do tratamento: e.g. maior taxa de crescimento e maior proporção de pupas (3x) e adultos (4x). Mesmo após os efeitos da aclimatação, as larvas de H. armigera sob elevada [CO2] mantiveram maior consumo foliar ao longo de todo o experimento. Essa sobrecompensação comportamental possivelmente deveu-se às condições desvantajosas que as larvas sob elevada [CO2] estavam submetidas durante os estágios de desenvolvimento iniciais/críticos (antes da aclimatação). Ao consumir mais material vegetal, essas larvas foram capazes de acessar maior conteúdo de N acumulado, que aumentou com a biomassa vegetal. A melhoria na performance das larvas de H. armigera sob elavada [CO2] sugere um cenário agravado da CC. Especificamente, uma
espécie invasora que já exerce grande impacto nos ecossistemas nativos e agrícolas seria favorecida por um aumento a taxa de consumo foliar e um aumento populacional.
Abstract
Carbon dioxide (CO2) emissions are central in the Climate Crisis (CC) phenomenon, whose consequences indiscriminately affect natural and anthropogenic ecosystems. Among ecological interactions, plant-insect is one of the most impacted by the increase in [CO2]. In this study we tested the hypothesis that increased [CO2 ] would affect the host species Helianthus annuus leaf quality and
defenses; in turn, this would negatively impact the preference and performance of Helicoverpa armigera larvae, an invasive insect currently distributed worldwide. Helianthus annuus and H. armigera developed inside open-top chambers under ambient (~400ppm) and increased [CO2] (~800ppm). Our predictions concerning sunflower development were mostly met, despite the acclimation, which eliminated the early differences in leaf nitrogen (N) and flavonoids (Flv) content. Sunflowers under increased [CO 2] grew more (e.g. height, leaf biomass, number of leaves) but were of poorer quality, especially at early development/before acclimation. Despite showing no preference for either treatment, H. armigera larvae performed better within a shorter developmental time when
reared with leaves from increased [CO 2]: e.g. higher growth rate and greater proportion of pupae (3x) and adults (4x). Even after the acclimation effects (by the 11th week), H. armigera larvae under treated conditions maintained a greater consumption. This behavioral overcompensation was possibly due to the disadvantageous conditions that larvae under increased [CO 2] were submitted during their
earliest/critical developmental stages (before acclimation). By consuming more relatively more plant material, these larvae were able to access a greater N accumulation, which increased with plant biomass. The improvement in H. armigera larvae performance under increased [CO 2] suggests an aggravated CC scenario. Specifically, an invasive species that already exerts great impact to native
and agricultural ecosystems would be favored with an increased consumption and a population increase.
Assunto
Ecologia, Pragas da agricultura, Espécies introduzidas, Dióxido de carbono, Mudança climática, Helianthus
Palavras-chave
Agriculture pest, Invasive species, Carbon dioxide, Climate change, Cotton bollworm, Global change, Leaf traits, Sunflower