Efeito da toxina inseticida do milho transgênico nas funções ecossistêmicas, no comportamento e na saúde de besouros escarabeíneos ( Coleoptera:Scarabaeidae:Scarabaeinae)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Florianópolis, 2019.O milho Bt é um transgênico inseticida que foi desenvolvido para combater lagartas de um lepidóptero que destrói lavouras de milho. O fato da toxina transgênica rCry1A(b) ser seletiva, não elimina sua toxicidade em organismos não alvo, uma vez que ela se movimenta através da rede trófica e é eliminada nos excrementos de mamíferos. Os besouros escarabeíneos, como consumidores destas fezes, ingerem a rCry1A(b) ao se alimentarem. Eles não sofrem o efeito letal da mesma, mas há registros de alterações na estruturação das comunidades destes besouros em lavouras de milho Bt, sugerindo uma diminuição das funções ecossistêmicas realizadas por eles. Em função disso, o objetivo desta dissertação foi verificar se a toxina inseticida produzida pelo milho Bt tem influência nas atividades de remoção de fezes e bioturbação do solo realizadas pelos escarabeíneos, assim como no comportamento alimentar e na saúde dos mesmos, uma vez que estão na posição de organismos não alvo. Para quantificar as funções ecossistêmicas prestadas pelos escarabeíneos e conhecer as assembleias dos mesmos nas lavouras de milho, em dezembro de 2017 amostramos 15 lavouras (cinco de milho convencional, cinco de milho crioulo e cinco de milho transgênico) no oeste do estado de Santa Catarina, sul do Brasil. Em quatro pontos amostrais de cada lavoura, mensuramos a remoção de fezes e bioturbação do solo durante 48 h. Posteriormente, realizamos a coleta dos besouros utilizando pitfalls iscados com fezes suínas que foram instalados nos mesmos pontos amostrais. Paralelamente, instalamos em cada lavoura casas de nidificação iscadas para verificar se os besouros constroem ninhos nas lavouras. Variáveis da cobertura do solo foram medidas nos quatro pontos amostrais: porcentagem de cobertura verde, de solo com serapilheira e de solo exposto. Coletamos 198 escarabeíneos distribuídos em 18 espécies, sendo 88 indivíduos de 12 espécies (7,6 g) nos cultivos de milho convencional, 75 indivíduos de 12 espécies (2,5 g) nos cultivos crioulos e 35 indivíduos de nove espécies (2,0 g) nos cultivos transgênicos. A abundância e a biomassa total foram menores nos cultivos transgênicos quando comparados com os cultivos convencionais. A riqueza e a diversidade foram semelhantes nos três tipos de lavouras e a diversidade beta mostrou similaridade de aproximadamente 70% entre as assembleias registradas em todas as lavouras. A cobertura do solo não influenciou na distribuição das espécies. Já a remoção de fezes e a bioturbação do solo foi menor nas lavouras transgênicas. Para verificar se o comportamento alimentar e a saúde dos escarabeíneos alteram quando eles ingerem a toxina do milho Bt, nós mantivemos em laboratório duas espécies: Canthon rutilans rutilans e Canthon seminitens. Ambas foram coletadas em março de 2018 em Urubici ? SC. Formamos 24 casais de C. rutilans e 16 casais de C. seminitens, mantendo um casal por terrário. Do total destes casais, metade deles foram alimentados com fezes de porco que se alimentaram com ração de milho Bt, e a outra metade com fezes de porco que se alimentaram com ração de milho convencional. Realizamos duas observações semanais para contabilizar as bolas alimento e bolas ninho produzida pelos casais. Após 23 semanas em experimento, mantivemos os indivíduos de C.rutilans em jejum por 12 dias e os submetemos a cinco testes de olfatometria aumentando os dias de jejum. Registramos o tempo em que os besouros de ambos os tratamentos chegaram até as fezes. Posteriormente, após 37 semanas mantendo a alimentação específica de cada tratamento, todos os indivíduos de ambas as espécies foram sacrificados por congelamento para obter o peso seco, peso da gordura e da musculatura corporal para inferir sobre seu estoque energético. A produção de bolas alimento feita pelos casais de C. rutilans que se alimentaram das fezes contendo a proteína do milho transgênico foi maior. Não houve diferença no tempo gasto por C. rutilans de ambos os tratamentos para chegar até o alimento, assim como não houve diferença nos pesos de gordura e de músculos dos besouros das duas espécies entre os dois grupos experimentais. As funções ecossistêmicas diminuídas nas lavouras de milho transgênico são consequência da menor abundância e biomassa de escarabeíneos nesses cultivos, principalmente devido à diminuição de grandes paracoprídeos, o que leva ao empobrecimento dos solos em matéria orgânica, nutrientes e oxigênio. O motivo que pode ter levado à diminuição destes insetos pode ser produto do manejo das culturas e não devido à presença da toxina transgênica na alimentação dos mesmos.Abstract : The Bt corn is a transgenic insecticide that was developed to combat lepidopteran caterpillars which destroy corn crops. Despite the fact that the rCry1A(b) transgenic toxin is selective, it does not eliminate its toxicity in non-target organisms since it moves through the trophic network and it is eliminated in mammalian faeces. Dung beetles, as consumers of these faeces, ingest rCry1A(b) while feeding. Although they do not suffer its lethal effect there are evidences of changes in the structuring of these beetles communities within Bt corn plantations, suggesting a decrease in the ecosystem functions performed by those insects. Accordingly, the aim of this study was to verify if the insecticidal toxin produced by Bt maize has influence over Dung beetle?s activities, such as fecal removal and soil bioturbation, as well as on their feeding behavior and health, since they might be in a position of non-target organisms. In order to quantify the ecosystem functions performed by Dung beetles as well as to describe their assemblages in maize crops, we sampled 15 crops (5 of conventional corn, 5 of creole corn and 5 of transgenic corn) in December 2017, in western Santa Catarina state, south of Brazil. At four sampling points of each crop, we measured fecal removal and soil bioturbation for 48 h. Subsequently, we performed dung beetle samplings using pitfalls baited with swine feces, which were installed in the same sampling points. Simultaneously, we install nesting houses at each farm to verify if the beetles build nests in the fields. Soil cover variables were measured at the four sampling points, such as percentage of green cover, soil with litterfall and exposed soil. We collected 198 beetles of 18 species, from those, 88 individuals of 12 species (7.6 g) in conventional corn, 75 individuals of 12 species (2.5 g) in the creole crops and 35 individuals in 9 species (2.0 g) in transgenic crops. Dung Beetles abundance and total biomass were lower in transgenic crops compared to conventional crops. Richness and diversity were similar in all three types of crops and the beta diversity demonstrated approximately 70% of similarity between the assemblies from all crops. Soil cover did not influence the distribution of the species. Dung removal and soil bioturbation were lower in transgenic crops. In order to verify if the beetles feeding behavior and health changed while ingesting the toxin from Bt maize, two species were kept in the laboratory: Canthon rutilans rutilans and Canthon seminitens. Both species were collected in March 2018 in Urubici, SC, Brazil. We gathered 24 couples of C. rutilans and 16 couples of C. seminitens, keeping a couple in each terrarium. From the total amount of couples, half were fed with pig feces previously fed with Bt corn ration, and the other half was fed with pig feces previously fed with conventional corn ration. We performed two weekly observations to count the food and brood balls produced by the couples. After 23 weeks, the individuals of C.rutilans were fasted for 12 days and then submitted to five olfactometry tests, increasing the days of fasting. Then, we recorded the time the beetles from both treatments took to reache the feeding resource. After 37 weeks maintaining the specific diet of each treatment, all individuals from both species were frozen and sacrificed to obtain the dry weight, fat weight and body musculature in order to infer about their energy stock. The production of feeding balls performed by C. rutilans couples that fed on feces containing transgenic maize protein was higher. There was no difference in time spent by C. rutilans of both treatments to reach the food resource, as well as there was no difference in the fat and muscle weights of the beetles of the two species between the two experimental groups. Decreasing in ecosystem functions in transgenic maize crops is a consequence of lower abundance and biomass of beetles in these crops, mainly due to the reduction of large paracoprids, which might have led to impoverishment of soil in organic matter, nutrients and oxygen. In this sense, the decrease of the dung beetles abundance might be related to those crops management, and not because of the transgenic toxin presence during their feeding