Redes multitróficas ampliam controle de invasões biológicas

Cientistas propõem ampliar a análise das invasões biológicas e do controle biológico para além da relação direta entre planta, herbívoro e inimigo natural. Seu trabalho recomenda uma abordagem baseada em redes multitróficas. O modelo inclui plantas, insetos herbívoros, parasitoides, predadores, microrganismos e organismos do solo. Também incorpora efeitos indiretos e mudanças provocadas pelo clima. A proposta prioriza a manutenção das redes alimentares locais, o uso complementar de inimigos naturais e uma avaliação de risco capaz de detectar efeitos ocultos sobre organismos não alvo.

Os pesquisadores Qinchun Li, Fanping Xu, Wenzhi Cheng, Chengmei Qi e Xiaowen Liu revisaram três explicações clássicas para o sucesso de espécies invasoras. Seu estudo aborda a hipótese da liberação de inimigos naturais, conhecida pela sigla ERH; a hipótese das novas armas, ou NWH; e a hipótese da evolução do aumento da capacidade competitiva, chamada EICA.

Sem explicação única

A síntese indica ausência de uma explicação única para os processos de invasão. Os mecanismos podem atuar ao mesmo tempo. Sua importância varia conforme a espécie invasora, o estágio da invasão, a comunidade de organismos e as condições ambientais.

A hipótese da liberação de inimigos naturais atribui parte do sucesso da invasão à perda de inimigos naturais coevoluídos e especializados na área de origem da espécie, sobretudo insetos herbívoros e patógenos. A redução dessa pressão pode liberar recursos para crescimento e reprodução.

Estudos reunidos pelos cientistas sustentam esse mecanismo em diferentes situações. Plantas invasoras apresentaram menor dano foliar por herbívoros e menor investimento em defesas estruturais. A comparação foi feita com espécies nativas ou exóticas não invasoras presentes nos mesmos locais. Outro trabalho mostrou redução próxima de sessenta por cento no estabelecimento de plântulas de Bromus tectorum causada por roedores granívoros na área de origem. O efeito não apareceu na região invadida estudada.

Mas há limitações nessa hipótese. Espécies invasoras podem adquirir novos inimigos após a introdução. Herbívoros generalistas podem consumir plantas invasoras ou alterar a competição entre plantas. Em um experimento de oito anos com Solidago canadensis, insetos herbívoros acima e abaixo do solo favoreceram a invasora. O efeito ocorreu porque os insetos se alimentaram preferencialmente das plantas nativas concorrentes.

Compostos químicos

A segunda linha analisada envolve compostos químicos produzidos pelas plantas invasoras. A hipótese das novas armas prevê vantagem competitiva quando espécies nativas não possuem histórico evolutivo de exposição a determinados aleloquímicos. Esses compostos podem afetar plantas, insetos, decompositores e microrganismos do solo.

Extratos de plantas invasoras das Asteraceae provocaram perda de massa, redução da respiração e dano oxidativo em Eisenia fetida. Outros experimentos mostraram efeitos de extratos de Rhus typhina sobre crescimento vegetal e atividade microbiana do solo. Espécies como Tithonia diversifolia e Lantana camara também produzem compostos associados à defesa e à atividade contra outros organismos.

Os pesquisadores alertam para uma dificuldade importante nessa área. Muitos ensaios utilizam concentrações elevadas de extratos em laboratório. Esses valores podem não reproduzir a exposição presente no campo. Propriedades do solo, comunidade microbiana e tolerância das espécies receptoras também modificam a resposta. Por esse motivo, o trabalho defende experimentos de campo mais rigorosos. Esses testes devem manipular as concentrações sob condições naturais e incluir fatores bióticos e abióticos.

Componente evolutivo

A hipótese da evolução do aumento da capacidade competitiva (EICA) acrescenta um componente evolutivo. A redução da pressão de inimigos especializados pode favorecer genótipos com menor investimento em defesa e maior destinação de recursos ao crescimento e à reprodução. Uma meta-análise citada pelos pesquisadores mostra produtividade consistentemente maior em populações invasoras do que em populações nativas da mesma espécie. A redução prevista das defesas e a troca entre defesa e capacidade competitiva, porém, não aparecem de forma consistente entre espécies.

Os três processos podem interagir. Uma planta invasora pode perder inimigos especializados, modificar a alocação de recursos e apresentar compostos químicos com efeitos sobre competidores ou herbívoros. A combinação depende do ambiente e da comunidade presente em cada local.

Rede alimentar

A principal proposta dos cientistas envolve a mudança da unidade de análise. Em vez de avaliar somente pares de espécies, os pesquisadores defendem o estudo da rede ecológica. Uma invasão pode modificar relações entre organismos acima e abaixo do solo. Mudanças na abundância de uma espécie também podem alcançar outros níveis tróficos.

Esse processo aparece em sistemas com parasitoides. A introdução de um inimigo natural pode reduzir diretamente a população de uma praga, mas também pode criar novas relações com hospedeiros nativos. Alguns efeitos passam despercebidos quando a avaliação considera somente a emergência de descendentes do parasitoide.

Um dos exemplos envolve Trissolcus japonicus, parasitoide introduzido para o controle do percevejo Halyomorpha halys. Métodos moleculares identificaram mortalidade adicional em ovos, sem desenvolvimento completo do parasitoide. Estudo citado pelos cientistas encontrou mortalidade oculta entre 5,4% e 43,2% em ovos de percevejos locais não alvo. Os pesquisadores defendem a inclusão desse tipo de efeito nas análises de risco.

A diversidade funcional dos inimigos naturais também ganha espaço no modelo. Os pesquisadores argumentam a favor de agentes com funções complementares, em vez da dependência de um único organismo de controle. A proposta inclui ainda o recrutamento de antagonistas residentes e a conservação da complexidade da rede alimentar.

O sistema formado por mandioca, cochonilha e parasitoide ilustra o potencial dessa abordagem. A introdução de Anagyrus lopezi contra Phenacoccus manihoti no Sudeste Asiático alcançou taxas de parasitismo entre cinquenta e noventa por cento, ou mais, em amplas áreas da região. O controle restaurou produtividades em até dez toneladas por hectare, segundo estudos.

DNA e modelos

Ferramentas moleculares ocupam posição central no modelo proposto. O DNA metabarcoding pode identificar hospedeiros, parasitoides e hiperparasitoides presentes na mesma amostra. A técnica também permite detectar relações difíceis de observar por criação convencional.

Em uma rede formada por pulgões, parasitoides e hiperparasitoides em nogueira-pecã, o método identificou até oito espécies de hiperparasitoides associadas a um único parasitoide. Para os pesquisadores, relações desse tipo ajudam a explicar falhas em programas apoiados em apenas um agente.

Modelos de nicho ecológico e de dinâmica populacional completam a estratégia. Ferramentas como MaxEnt e CLIMEX podem estimar sobreposição espacial entre uma espécie invasora e seus inimigos naturais. Modelos demográficos de base fisiológica incorporam clima e dinâmica da planta hospedeira. Modelos espaciais de dinâmica populacional avaliam momento da liberação, densidade inicial e agregação espacial dos agentes. Em um desses estudos, liberações mais precoces e maior preferência do predador pela espécie invasora resultaram em melhor controle.

As projeções climáticas também entram nessa avaliação. O aumento da temperatura pode modificar a sincronização entre pragas e parasitoides. O calor também altera compostos voláteis produzidos pelas plantas. Em batata, um estudo citado registrou mudanças no perfil de voláteis sob estresse térmico, com menor atração de uma praga e maior atração de seus parasitoides.

Os pesquisadores apontam outra lacuna: faltam estudos de longa duração em condições de campo. Algumas respostas ecológicas aparecem somente vários anos após o início da invasão. Eles recomendam redes de observação por períodos de pelo menos cinco a dez anos. O monitoramento deve acompanhar estabelecimento e dispersão dos inimigos naturais, recuperação da população invasora, invasões secundárias e reorganização das redes alimentares.

A proposta final combina ecologia, evolução, biologia molecular e modelagem. O objetivo consiste em antecipar efeitos antes da liberação de agentes, medir impactos sobre espécies não alvo e ajustar o manejo conforme a rede ecológica muda ao longo do tempo (doi 10.3390/insects17100989).