Optimización del control biológico del camalote (Pontederia crassipes) en un contexto de cambio global

• Autores: Righetti, Tomás
• Año de publicación: 2024
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Sosa, Alejandro Joaquín; Bruzzone, Octavio Augusto
• Materia: CO2 ELEVADO; CAMBIO CLIMATICO; MEGAMELUS SCUTELLARIS; NEOCHETINA BRUCHI; INVASIONES BIOLOGICAS; CONTROL BIOLOGICO INTEGRADO Y ADAPTATIVO; CIENCIA Y SOCIEDAD; ELEVATED CO2; CLIMATE CHANGE; MEGAMELUS SCUTELLARIS; NEOCHETINA BRUCHI; BIOLOGICAL INVASIONS; INTEGRATED AND ADAPTIVE BIOCONTROL; SOCIAL ENGAGEMENT
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El cambio climático generado por el aumento de gases de efecto invernadero y las invasiones biológicas por especies exóticas son dos de las grandes amenazas que contribuyen a la pérdida de la biodiversidad. Debido al incremento global de la temperatura, y la concentración atmosférica de CO2, las especies invasoras, se encuentran en muchas partes del mundo, alcanzando cada vez mayores latitudes tanto al norte como al sur. El camalote (Pontederia crassipes), es una especie nativa y representativa de los humedales Del Plata que, fuera de su ambiente nativo, es invasora. Puede cubrir cuerpos de agua, alterando negativamente a los ecosistemas invadidos. Para el manejo de esta especie, se destaca el control biológico utilizando al gorgojo Neochetina bruchi y al delfácido Megamelus scutellaris.. El objetivo general de esta tesis doctoral fue: Optimizar la estrategia de manejo de la especie invasora acuática P. crassipes mediante la utilización de insectos como agentes de control biológico en un contexto de cambio global, teniendo en cuenta el impacto del aumento de CO2 y la participación de la sociedad en la problemática de las invasiones biológicas en ambientes urbanos. Para eso, se plantearon los siguientes objetivos parciales: (1) Comparar el desarrollo poblacional de P. crassipes y de su agente de control biológico M. scutellaris en distintas condiciones controladas de CO2, como potenciales escenarios de cambio climático; (2) Estudiar el efecto del CO2 elevado sobre la estructura de edades, el sexo y el peso del agente de control biológico M. scutellaris, y de sus simbiontes YLS (yeast-like simbiotes) asociados; (3) Analizar el estado de invasión y los cambios en la densidad poblacional del camalote en la Laguna del Ojo, San Vicente, Buenos Aires a lo largo del período 2014-2022; y (4) Desarrollar un plan de manejo integrado del camalote en la Laguna del Ojo incluyendo al control biológico y la participación de distintos actores de la comunidad de San Vicente, Buenos Aires. Para los primeros dos objetivos, se cultivaron plantas de camalote con y sin la presencia del insecto antagonista M. scutellaris. Los resultados indicaron que bajo condiciones de CO2 elevado, el camalote mostró una mayor tasa fotosintética, peso seco total y tasa de crecimiento relativa, mientras que la herbivoría del insecto aumentó sustancialmente. Por otro lado, los estudios revelaron que los aumentos en CO2 influyeron en los endosimbiontes obligados de los agentes de control biológico (YLS). Estos microorganismos fúngicos son cruciales para el desarrollo del insecto, proporcionando nutrientes esenciales. Se observó que bajo condiciones de CO2 elevado, los individuos albergaron más YLS, y hubo un aumento significativo en la abundancia total de insectos. Todo esto sugiere que el éxito del control biológico de P. crassipes en condiciones de CO2 elevado podría depender de los insectos que se alimentan del floema. Para los objetivos 3 y 4, se analizó in situ a una invasión de P. crassipes en una laguna urbana. El estudio realizado en la Laguna del Ojo, en San Vicente, tuvo una primera etapa, en la cual se estableció al gorgojo N. bruchi como un buen controlador para la planta en esas condiciones. Luego, entre 2014 y 2022 se siguió la invasión y los cambios en la densidad poblacional del camalote en esta laguna. Utilizando imágenes Sentinel-2 y muestreos in situ, se monitoreó la dinámica espacio-temporal de la cobertura del camalote, revelando fluctuaciones significativas en su biomasa a lo largo del tiempo. Finalmente, a partir de 2016, se comenzó a llevar a cabo un plan integrado y adaptativo de control biológico y mecánico, en colaboración con actores sociales y políticos. La primera etapa consistió en una campaña de concientización, comunicación estratégica (fluida, dinámica y multidireccional) de información y adopción científico-tecnológica que involucró a todos los sectores (político, educativo y sociedad) y resultó exitosa, integrándose al programa de control. El programa incluyó la liberación de N. bruchi, logrando una reducción de biomasa y volumen en un 70% entre 2015 y 2017 complementado con la remoción mecánica de las plantas. Posteriormente, se involucró a la Escuela Agraria N°1 de San Vicente en la cría de M. scutellaris para su liberación en la laguna. Además, se realizaron encuestas a la población local, que mostraron una alta aceptación del programa de control. Este es el primer proyecto de control biológico de una planta invasora en Sudamérica que integra activa y exitosamente a una comunidad local.
Biodiversity faces two major threats among others: climate change caused by the increase in greenhouse gasses and biological invasions by exotic species. Due to the global increase in temperature and atmospheric CO2 concentrations, invasive species are found in many parts of the world, reaching increasingly higher latitudes both north and south. Water hyacinth (Pontederia crassipes) is a native and representative species of the Del Plata wetlands, which, outside its native environment, is invasive. It can cover water bodies, negatively altering the invaded ecosystems. For the management of this species, biological control using the weevil Neochetina bruchi and the planthopper Megamelus scutellaris is highlighted. The objective of this thesis was to optimize the management strategy of the invasive aquatic species P. crassipes using insects as biological control agents in a global change context, considering the impact of increased CO2 and the involvement of society in the issue of biological invasions in urban environments. For this, the following partial objectives were set: (1) Compare the population development of P. crassipes and its biological control agent M. scutellaris under different controlled CO2 conditions, as potential climate change scenarios; (2) Study the effect of elevated CO2 on the age structure, sex, and weight of the biological control agent M. scutellaris, and its obligated yeast-like symbionts (YLS); (3) Analyze the invasion status and changes in the population density of the water hyacinth in Laguna del Ojo, San Vicente, Buenos Aires over the period 2014-2022; and (4) Develop an integrated management plan for the water hyacinth in the Laguna del Ojo including biological control and the participation of different stakeholders from San Vicente, Buenos Aires. For the first two objectives, P. crassipes plants were grown in presence and absence of the biocontroller M. scutellaris. The results indicated that under elevated CO2 conditions, water hyacinth plants showed a higher photosynthetic rate, total dry weight, and relative growth rate, while insect herbivory increased substantially. Additionally, studies revealed that CO2 increases influenced the YLS. These fungal microorganisms are crucial for insect development, providing essential nutrients to their hosts. It was observed that under elevated CO2 conditions, individuals harbored more YLS, and there was a significant increase in the total abundance of insects. All this suggests that the success of biological control of P. crassipes under elevated CO2 conditions could depend on phloem-feeding insects. For objectives 3 and 4, an invasion of P. crassipes in an urban lagoon was analyzed in situ. The study carried out in Laguna del Ojo, San Vicente, had a first stage in which the weevil N. bruchi was established as a good controller for the weed under those conditions. Then, between 2014 and 2022, the invasion and changes in the population density of the water hyacinth in this lagoon were monitored. Using Sentinel-2 images and in situ sampling, the spatio-temporal dynamics of water hyacinth coverage was studied, revealing significant fluctuations in its biomass over time. Finally, starting in 2016, an integrated and adaptive plan for biological and mechanical control was implemented, in collaboration with social and political stakeholders. The first stage consisted of an awareness campaign involving all sectors (political, educational, and society), which was successful and integrated into the control program. The program included the release of N. bruchi, achieving a 70% reduction in biomass and volume between 2015 and 2017, complemented by the mechanical removal of plants. Subsequently, the Agrarian School No. 1 of San Vicente was involved in raising M. scutellaris for release in the lagoon. Additionally, surveys of the local population showed a high acceptance of the control program. This is the first biological control project of an invasive plant in South America that actively and successfully integrates a local community.
Fil: Righetti, Tomás. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.