Avanços em Testes de Comunidades de Microartrópodes do Solo para a Avaliação de Risco de Produtos Fitofarmaceûticos.

Dissertação de Mestrado em Biologia apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaOs impactos das actividades antropogénicas, como o uso de pesticidas, na biodiversidade e, consequentemente, na provisão de serviços do Ecossistema são bem conhecidos nas sociedades. Os pesticidas são usados para proteger as culturas contra potenciais pragas, que de outra forma poderiam representar uma grande ameaça para as populações humanas ao alimentar-se delas e, consequentemente, destruindo-as.Os potencias efeitos adversos de usar pesticidas, nomeadamente, em organismos do solo que não são alvo destes ainda não são bem conhecidos mas poderão tornar-se contraprodutivos a longo prazo. Estes organismos contribuem para uma variedade de funções do Ecossistema do solo, tal como a decomposição de matéria orgânica que por sua vez influencia a fertilidade do solo, que é vista como um serviço essencial dos Ecossistemas para a Humanidade.A Autoridade Europeia para a Segurança Alimentar juntamente com os Estados Membros, criaram mecanismos para avaliar o impacto dos pesticidas nos Ecossistemas. A avaliação do risco em organismos não-alvo do solo expostos a Produtos Fitofarmacêuticos é feita através de uma metodologia complexa que começa com testes laboratoriais padronizados com espécies indicadoras e prossegue com testes mais complexos e análises em mais espécies se o risco calculado para elas for elevado nos níveis mais baixos de testagem.Neste trabalho foram usados dois insecticidas: o Coragen SC 20 e o Movento O-TEQ que têm como substâncias activas o Clorantraniliprole, e o Espirotetramato, respectivamente. Estas duas substâncias pertencem a novas classes químicas desenvolvidas com o objectivo de serem mais seguras para o Ambiente.Os principais objectivos deste trabalho foram: 1) avaliar os efeitos destes insecticidas em comunidades de microartrópodes usando testes de comunidades, nomeadamente identificar possíveis mudanças na abundância e na composição das comunidades; 2) avaliar a influência/relevância do modo de acção dos dois insecticidas nos dados de efeitos provocados ao nível da comunidade; 3) perceber até que ponto as doses recomendadas dos dois insecticidas afectam as comunidades do solo; 4) perceber até que ponto os testes de comunidades, comparando com os testes de uma única espécie, permitem ir mais além em termos de dados em relação aos efeitos dos Produtos Fitofarmacêuticos.O solo e as amostras contendo a comunidade natural de microartrópodes foram colectados na Herdade do Freixo-do-Meio (Alentejo, Sul de Portugal). Dois testes de comunidades foram realizados, um para cada insecticida. Os insecticidas foram misturados no solo e um gradiente de concentrações foi preparado: 0, 0.01, 0.03, 0.1, 0.4, 1.2, 4, 13, 45, 150, e 500 mg i.a./kg. Após este passo, os microcosmos contendo o solo e os organismos foram incubados em condições de laboratório durante 6 semanas, após as quais, os microartrópodes foram novamente extraídos. Apenas ácaros e colêmbolos foram encontrados em número suficiente para permitir a avaliação dos efeitos. Os colêmbolos foram classificados de acordo com os seus traços morfológicos e os ácaros foram divididos em 4 ordens: Oribatida, Astigmata, Prostigmata e Mesostigmata.Para o teste com o Coragen SC 20, tanto ácaros como colêmbolos foram afectados ao longo do gradiente de contaminação. Isto reflectiu-se em mudanças no perfil taxonómico dos ácaros e mudanças na composição funcional dos colêmbolos. Os colêmbolos foram mais sensíveis com base nos valores de toxicidade derivados: EC₁₀ = 10.46 mg i.a/kg e NOEC = 4 mg i.a./kg; reflectindo-se também num grande descréscimo na abundância. Por outro lado, os ácaros não foram directamente afectados pela toxicidade com base nos valores: EC₁₀ = 497 mg i.a./kg e NOEC = 150 mg i.a/kg; inclusive, os ácaros do grupo Oribatida tiveram um grande aumento de abundância.Em relação ao teste com o Movento O-TEQ os efeitos foram menos evidentes. Foi observada uma mudança no perfil taxonómico dos ácaros ao longo do gradiente de contaminação, nomeadamente em doses mais altas, onde os Astigmata tiveram um grande decréscimo na abundância e os Oribatida tornaram-se mais dominantes. Os ácaros foram bastante mais sensíveis comparando com o primeiro teste com o Coragen SC 20, com base nos valores EC₁₀ = 18.98 mg i.a./kg e NOEC = 0.4 mg i.a./kg. Contrariamente, os colêmbolos não foram praticamente afectados com base nos valores EC₁₀ = 196.53 mg i.a./kg e NOEC = 150 mg i.a./kg; os seus números até aumentaram em doses mais altas, excepto na última. Não ocorreram mudanças na composição da comunidade de colêmbolos, com base nos valores de mT calculados, o que tem a ver com o facto de que a maioria da espécies presentes na comunidade tinha traços morfológicos semelhantes.The impact of anthropogenic activities, like the use of pesticides, on biodiversity and, consequently, on the provision of Ecosystem services are well known in societies. Pesticides are used to protect crops against potentially harmful organisms that can represent a great threat to Human populations by feeding and, consequently, destructing them.The potential side effects of using them, for example, on non-target soil organisms are not very clear but they might turn to be counterproductive in the long run. These organisms contribute to a range of Ecosystem functions such as the decomposition of organic matter which in turn influences soil fertility, an essential Ecosystem service for Humanity.The European Food Safety Authority together with the Member States, created mechanisms to assess the impact of pesticides on Ecosystems. The risk assessment of non-target soil organisms exposed to Plant Protection Products comprises a complex methodology that includes a tiered approach and begins with standard laboratory tests with standard indicator species and moves on with more complex tests and analysis on more species if the risk indicated to them is high in lower tiers.In this work, it was used two insecticides: Coragen SC 20 and Movento O-TEQ which have Chlorantraniliprole and Spirotetramat as active substances, respectively. These two substances belong to recent chemical classes developed to be safer to the Environment.The main objectives were to 1) evaluate the effects of these two insecticides on communities of microarthropods using community tests, including changes in abundance and possible shifts in community composition; 2) evaluate the influence/relevance of the mode of action of the two insecticides in the effect data provoked at the community level; 3) understand how far the recommended doses of both insecticides affect soil communities; 4) understand how far community tests, comparing with single-species tests, permit to go beyond in terms of effect data on PPPs.The soil and soil cores containing the natural community of microarthropods were collected at Herdade Freixo do Meio (Alentejo, South of Portugal). Two community tests were performed, one for each insecticide. Insecticides were mixed into the soil and a gradient of concentrations was prepared: 0, 0.01, 0.03, 0.1, 0.4, 1.2, 4, 13, 45, 150, and 500 mg a.i./kg. The microarthropods of three soil cores were extracted directly to test the soil. After this step, the soil microcosms were incubated under laboratory conditions for 6 weeks, after which microarthropods were extracted again. Only Acari and Collembola were present in sufficient numbers to be assessed. Collembolans were classified according to morphological traits and mites according to 4 orders: Oribatida, Astigmata, Prostigmata, and Mesostigmata.For the test with Coragen SC 20 mites and collembolans were affected along the contamination gradient with shifts in the taxonomic profile of mites and changes in the functional composition of collembolans. Collembolans were more sensitive based on the toxic values derived: EC₁₀ = 10.46 mg a.i./kg and NOEC = 4 mg/kg; reflected by a strong decrease in abundance. On the other hand, mites were not directly affected based on EC₁₀ = 497 mg a.i./kg and NOEC = 150 mg a.i./kg; Oribatida had a strong increase in numbers.Regarding the test with Movento O-TEQ effects were less evident, a shift in the taxonomic profile of mites was observable, namely at higher doses were Astigmata had a strong decrease and Oribatida become more dominant. Mites were much more sensitive compared with the first test with Coragen SC 20, based on EC₁₀ = 18.98 mg a.i./kg and NOEC = 0.4 mg a.i./kg. In contrast, collembolans were practically unaffected based on EC₁₀ = 196.53 mg a.i./kg and NOEC = 150 mg a.i./kg; their numbers even increased at higher doses, except at the last. A shift in the community composition of collembolans did not occur based on the mT values derived and this was due to the fact most species had similar traits