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Biodiversidad y manejo de plagas en agroecosistemas

Clara Ines Nicholls.

nicholls@uclink.berkeley.edu

Universidad de California, Berkeley.

Introducci n

Muchos cient ficos de todo el mundo han comenzado a reconocer el papel y la importancia de la biodiversidad enel funcionamiento de los sistemas agr colas. En ecosistemas naturales la regulaci n interna de su funcionamiento es substancialmente un producto de procesos y sinergias ligadas a la biodiversidad. Esta forma de control se pierde

progresivamente con la intensificaci n y la simplificaci n agr cola, de manera que para funcionar los monocultivos deben ser subvencionados con altos niveles de insumos qu micos (Thrupp, 199!. "a preparaci n de la cama de semillas y la siembra mecanizada reemplazan a los m todos naturales de dispersi n de semillas# los plaguicidas qu micos reemplazan los controles naturales de las poblaciones de insectos y pat genos# y la manipulaci n gen tica reemplaza los procesos naturales de evoluci n y selecci n de plantas. $gualmente se altera la descomposici n, ya que las plantas se cosechan y la fertilidad del suelo se mantiene, pero no a trav s delrecicla%e biol gico de nutrientes sino a trav s del uso de fertilizantes (&liessman, 199!.

'na de las razones m s importantes para mantener yo incrementar la biodiversidad natural es el hecho de que

sta proporciona una gran variedad de servicios ecol gicos ()ltieri, 199*!. En ecosistemas naturales, la cubierta vegetativa de un bosque o pradera previene la erosi n del suelo, regula el ciclo del agua controlando inundaciones,reforzando la infiltraci n y reduciendo el escurrimiento del agua. En sistemas agr colas, la biodiversidad cumple funciones que van m s all de la producci n de alimentos, fibra, combustible e ingresos. )lgunas de stas incluyen el recicla%e de nutrientes, el control del microclima local, la regulaci n de procesos hidrol gicos locales, la regulaci n de la abundancia de organismos indeseables, y la desinto+icaci n de residuos qu micos nocivos. Estos procesos de renovaci n y servicios del ecosistema son principalmente biol gicos, por consiguiente su persistencia depende del mantenimiento de la diversidad biol gica o biodiversidad. uando estos serviciosnaturales se pierden por la simplificaci n biol gica, los costos econ micos y medioambientales pueden ser significativos. En la agricultura los costos econ micos incluyen la aplicaci n de insumos e+ternos costosos (fertilizantes y pesticidas! a los cultivos, ya que los agroecosistemas que han sido privados de sus componentes

funcionales b sicos no tienen la capacidad para subsidiar su fertilidad del suelo y de regular las plagas. ) menudoestos costos involucran una reducci n en la calidad de la vida rural en general, debido a la degradaci n del suelo,

la p rdida de la calidad del agua y alimentos cuando se produce contaminaci n por plaguicidas yo nitratos ()ltieri, 199-!.

En ninguna otra situaci n son m s evidentes las consecuencias de la reducci n de la biodiversidad que en el que hacer del mane%o de plagas agr colas. "a inestabilidad de los agroecosistemas se pone de manifiesto a trav s del empeoramiento de los problemas de insectos plaga, ligados a la e+pansi n de monocultivos a e+pensas de lavegetaci n natural, disminuyendo la diversidad del h bitat local ()ltieri y "etourneau, 19# /lint y 0oberts, 19!. "as comunidades de plantas que se modifican para satisfacer las necesidades especiales de los humanos,quedan inevitablemente su%etas a da os por plagas y generalmente, mientras m s intensamente se modifican tales comunidades m s abundantes y serios son los problemas de plagas. En la literatura agr cola, est n bien documentados los efectos de la reducci n de la diversidad de plantas sobre las erupciones de plagas deherb voros y pat genos ()ndo, 1991# )ltieri, 199*!. Tales reducciones dr sticas en la biodiversidad de plantas y los efectos epid micos resultantes pueden afectar adversamente la funci n del ecosistema con consecuencias

graves sobre la productividad y sustentabilidad agr cola.

En agroecosistemas modernos, la evidencia e+perimental sugiere que la biodiversidad puede usarse para el mane%optimo de plagas ()ltieri y "etourneau, 19*# )ndo, 1991!. 2arios estudios han demostrado que es posible

estabilizar las comunidades de insectos en agroecosistemas dise ando arreglos espaciales y temporales devegetaci n que sostiene poblaciones de enemigos naturales o que tienen un efecto disuasivo directo sobre losherb voros (3errin, 194# 0isch et al., 195!. Este art culo analiza las varias opciones de dise os del agroecosistema, que basados en la teor a agroecol gica actual, conllevan el uso ptimo de la biodiversidad funcional para el control biol gico de plagas en campos de cultivo.

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La naturaleza y funci n de la biodiversidad"a biodiversidad se refiere a todas las especies de plantas, animales y microorganismos que e+isten e interact anrec procamente dentro de un ecosistema. En todos los agroecosistemas, e+isten polinizadores, enemigos naturales,lombrices de tierra y microorganismos del suelo, todos componentes claves de la biodiversidad que %uegan papeles

ecol gicos importantes, al mediar procesos como introgresi n gen tica, control natural, recicla%e de nutrientes, descomposici n, etc. (/igura 1!. El tipo y la abundancia de biodiversidad depende de la estructura y mane%o delagroecosistema en cuesti n. En general, el nivel de biodiversidad insectil en los agroecosistemas depende de cuatrocaracter sticas principales (6outhood y 7ay, 1984!

1. "a diversidad de vegetaci n dentro y alrededor del agroecosistema.. "a durabilidad del cultivo dentro del agroecosistema.5. "a intensidad del mane%o.*. El aislamiento del agroecosistema de la vegetaci n natural.5. la vulnerabilidad de la planta = nutricion!!!!

En general, un agroecosistema que es m s diverso, m s permanente, rodeado de vegetaci n natural y que se mane%a con pocos insumos ( p. e%. sistemas tradicionales de policultivos y agrosilvopastoriles! e+hibe procesos

ecol gicos muy ligados a la amplia biodiversidad del sistema. Esto no sucede en sistemas simplificados(monocultivos modernos! que deben ser subsidiados con altos insumos al carecer de biodiversidad funcional.

Todos los agroecosistemas son din micos y est n su%etos a diferentes tipos de mane%o, de manera que los arreglos de cultivos en el tiempo y en el espacio est n cambiando continuamente de acuerdo con factores biol gicos,

socioecon micos y ambientales. Tales variaciones en el paisa%e determinan el grado de heterogeneidadcaracter stica de cada regi n agr cola, la que a su vez condiciona el tipo de biodiversidad presente y la cual puede o no beneficiar la protecci n de cultivos en agroecosistemas particulares. 'no de los mayores desaf os para los agroec logos es identificar ensambla%es de biodiversidad, ya sea a nivel del campo o paisa%e, querendir n resultados favorables tales como regulaci n de plagas. El desaf o de dise ar tales arquitecturas solamente se podr enfrentar estudiando las relaciones entre la diversificaci n de la vegetaci n y la din mica poblacional de herb voros y sus enemigos naturales asociados en agroecosistemas particulares."os componentes de la biodiversidad en agroecosistemas se pueden clasificar de acuerdo a la funci n que %ueganen el agroecosistema. 6eg n esto, la biodiversidad se puede agrupar como

:iodiversidad productiva cultivos, rboles y animales que son elegidos por los agricultores yque establecen el nivel b sico de diversidad til en el sistema :iota funcional organismos que contribuyen a la productividad a trav s de la polinizaci n, control biol gico, descomposici n, etc.

:iota destructiva malezas, insectos plaga y pat genos que reducen la productividad cuandoalcanzan niveles poblacionales altos.Estas categor as pueden agruparse en otra forma propuesta por 2andermeer y 3erfecto (l99-! que reconocen dostipos de componentes de la biodiversidad. El primer componente, biodiversidad planificada o productiva, incluyelos cultivos y animales incluidos en el agroecosistema por el agricultor y la cual variar de acuerdo al mane%o y losarreglos de cultivos. El segundo componente, la biodiversidad asociada, incluye la flora y fauna del suelo, los

herb voros, descomponedores y depredadores, que colonizan al agroecosistema desde los ambientes circundantes yque permanecer n en el agroecosistema dependiendo del tipo de mane%o adoptado. "a relaci n entre los dos componentes de biodiversidad se ilustra en la /igura . "a biodiversidad planificada tiene una funci n directacomo lo se ala la flecha que conecta a la ca%a de biodiversidad planificada y la ca%a de la funci n del agroecosistema. "a biodiversidad asociada tambi n tiene una funci n, pero est mediada por la biodiversidad planificada que tambi n e+hibe una funci n indirecta. 3or e%emplo en un sistema agroforestal, los rboles crean sombra, lo que hace posible que s lo crezcan cultivos tolerantes a la sombra. 3or lo tanto la funci n directa de los

rboles es crear sombra. 3ero asociadas a los rboles e+isten peque as avispas que buscan el n ctar en las flores de los rboles. Estas avispas son parasitoides naturales de plagas que normalmente atacan a los cultivos. "asavispas son parte de la biodiversidad asociada. )s los rboles crean sombra (funci n directa! y atraen avispas (funci n indirecta! (2andermeer y 3erfecto, l99-!.Es clave identificar el tipo de biodiversidad que es deseable de mantener o incrementar de manera que se puedan

llevar a cabo las funciones (o servicios! ecol gicos, y de determinar cuales son las me%ores pr cticas de mane%o para incrementar la biodiversidad deseada. omo se observa en la /igura 5, e+isten muchas pr cticas agr colas que tienen el potencial de incrementar la biodiversidad funcional, y otras de inhibirla o reducirla. "o importante es

utilizar las pr cticas que incrementen la biodiversidad y que sta a su vez tenga la capacidad de subsidiar la sostenibilidad del agroecosistema al proveer servicios ecol gicos como el control biol gico, el recicla%e de

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nutrientes, la conservaci n de suelo y agua, etc.Biodiversidad vegetal y estabilidad de poblaciones de insectos en agroecosistemas

;esde l984 la literatura provee cientos de e%emplos de e+perimentos donde se documenta que la diversificaci n decultivos conlleva a la reducci n de poblaciones de herb voros plaga ()ndo l99l, )ltieri, l99*!. "a mayor a de los e+perimentos donde se mezcla el cultivo principal con otras plantas no hospederas, poseen menores poblacionesde herb voros especializados que los monocultivos (0oot, l985, ormartie, l9l, 0isch et al., l95!. Enmonocultivos los herb voros e+hiben una mayor colonizaci n, mayor reproducci n, mayor tiempo de permanencia en el cultivo, menor disrupci n en encontrar el cultivo y menor mortalidad debida a enemigosnaturales.

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recursos adecuados para el desempe o ptimo de depredadores y par sitos, y porque en general se usan pr cticas que afectan negativamente al control biol gico. "os policultivos sin embargo poseen condiciones intr nsecas (e%. diversidad de alimentos y refugios, y generalmente no son asper%ados con plaguicidas! quefavorecen a los enemigos naturales. En estos sistemas la elecci n de una planta alta o ba%a, una en floraci n, una de maduraci n prematura o una leguminosa puede magnificar o disminuir los efectos de las mezclas de cultivossobre las plagas (2andermeeer, l99!. ;e esta forma, reemplazando o adicionando una diversidad correcta de

plantas, es posible e%ercer cambios en la diversidad del h bitat que a su vez me%ore la abundancia y efectividad deenemigos naturales.

Los efectos de la diversidad dentro del campo cultivado"a diversificaci n de agroecosistemas generalmente resulta en el incremento de oportunidades ambientales para losenemigos naturales, y consecuentemente, en el me%oramiento del control biol gico de plagas. "a amplia variedadde dise os vegetacionales disponibles en forma de policultivos, sistemas diversificados de cultivos@malezas,cultivos de cobertura y mulches vivos, y su efecto sobre la poblaci n de plagas y enemigos naturales asociados hansido e+tensivamente revisados ()ltieri, 199* y referencias ah incluidas!.Est bien documentado que en agroecosistemas diversificados hay un incremento en la abundancia de artr podos depredadores y parasitoides ocasionado por la e+pansi n en la disponibilidad de presas alternativas, fuentes depolen, n ctar y micro@h bitat apropiados ()ltieri, 199*!. En la Tabla 1 se presentan varios e%emplos de reducci n de poblaciones de plagas observadas en policultivos compuestos por plantas anuales.

En los huertos de frutales, el incremento de la diversidad de plantas dentro del campo facilita el establecimiento de

una fauna ben fica en forma m s permanente. 'na serie de investigaciones realizadas en la e+@'ni n

6ovi tica, anad , Europa y '6) indican que el uso de vegetaci n natural o cultivos de cobertura que proveen recursos alimenticios o h bitat incrementando abundancia y efectividad de insectos entom fagos, e+hiben una incidencia significativamente menor de insectos plagas que huertos cultivados sin cobertura vegetal. 3or e%emplo

e+perimentos de campo en el norte del ucaso, demostraron que la siembra de Phacelia sp en los huertosincremento el parasitismo de Quadraspidiotus perniciosus por su parasitoide Aphytis proclia (

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(2andermeer, l99-!. Estos atributos est n conectados a los altos niveles de biodiversidad funcional asociada aagroecosistemas comple%os. ;e hecho la mayor parte de la informaci n cient fica, que documenta la regulaci n de plagas en sistemas diversificados, sugiere que esto sucede dada la gran variedad y abundancia de depredadores y

parasitoides en estos sistemas ()ltieri, l99*# "andis et al., 444!. 6e han sugerido varias hip tesis donde sepostulan los mecanismos que e+plican la relaci n entre un mayor n mero de especies de plantas y la estabilizaci n de agroecosistemas incluyendo la regulaci n de plagas (Tilman et al, l99=!. 6in embargo, un aspecto claro es que la composici n de especies es m s importante que el n mero de especies D per seD y que hayciertos ensambla%es de plantas que e%ercen papeles funcionales claves mientras que otros grupos de plantas no. El

desaf o est en identificar los ensambla%es correctos de especies que, a trav s de sus sinergias, proveer n servicios ecol gicos claves tal como recicla%e de nutrientes, control biol gico de plagas y conservaci n de suelo y agua. "a e+plotaci n de estas sinergias en situaciones reales requieren del dise o y mane%o de los agroecosistemas basado en la comprensi n de las m ltiples interacciones entre suelos, plantas, artr podos y microorganismos. "a idea es restaurar los mecanismos de regulaci n natural adicionando biodiversidad selectivadentro y alrededor de los agroecosistemas.

'n mane%o agroecol gico del h bitat con la biodiversidad adecuada, conlleva al establecimiento de la infraestructura necesaria que provee los recursos (polen, n ctar, presas alternativas, refugio, etc.! para una ptima diversidad y abundancia de enemigos naturales. Estos recursos deben integrarse al paisa%e agr cola de una maneraespacial y temporal que sea favorable para los enemigos naturales y por supuesto que sea f cil de implementar porlos agricultores. El +ito depende de a! la selecci n de las especies de plantas mas apropiadas, b! la entomofauna asociada a la biodiversidad vegetal, c! la manera en que los enemigos naturales responden a la diversificaci n y d!

la escala espacial a la cual operan los efectos reguladores de la manipulaci n del h bitat. "a e+periencia pr ctica de miles de agricultores tradicionales en el mundo en desarrollo y de algunos agricultoresorg nicos en pa ses industrializados, demuestra que es posible estabilizar las comunidades de insectos en sistemas de cultivo dise ando arquitecturas vegetacionales que albergan poblaciones de enemigos naturales, o quetengan efectos disuasivos directos sobre plagas ()ltieri, l99l!. Esta estrategia agroecol gica es, sin embargo,dif cil de generalizar, ya que cada situaci n se debe analizar independientemente porque en cada zona los comple%os herb voros enemigos naturales var an de acuerdo con la vegetaci n presente dentro y fuera del cultivo, la entomofauna, la intensidad del mane%o agr cola, etc. 6in embargo lo que es universal es el principio deque la diversificaci n vegetal es clave para el control biol gico eficiente. "as formas especificas de mane%o y dise os de diversificaci n depender n entonces de las condiciones socioecon micas y biof sicas de cada regi n y su definici n ser el resultado de un proceso de investigaci n participativa.

Bibliografia

)ltieri, M. ). y ;. ". "etourneau. 19. 2egetation management and biological control

in agroecosystems. 4rop Protection1 *4-@*54.

)ltieri, M. ). y ;. ?. "etourneau. 19*. 2egetation diversity and insect pest outbrea>s.404 4ritical 0evies in Plant 3ciences 151@1=9.

)ltieri, M. ). 199*. :iodiversity and pest management in agroecosystems. .

)ltieri, M. ). 199-. )groecology the 6cience of 6ustainable )griculture. 7estvie3ress, :oulder.

)ndo, ;. ). 1991. 2egetational diversity and arthropod population response.Annual

0evie of "ntomology5= -=1@-=.

romartie, 7. . 191. The environmental control of insects using crop diversity. $n3imentel, ;. (ed.!. 404 &andboo1 of Pest %anagement.0 3ress, :oca 0aton,

pp. 5@-1.;empster, . 3. y oa>er, T. , pp. 14=@11*.

;outt, 0. ". )nd Ba>ata, . 1985. The0ubus leafhopper and its egg parasitoid an

endemic biotic system useful in grape pest management."nvironmental "ntomology 51@5=.

Edland, T. 199-. $ntegrated pest management in fruit orchards. $n anen and .M. "ynch (eds.!.#iological control* benefits and ris1s. ambridge 'niversity. pp. 98@14-

/lint, M. ". y 0oberts, 3. ). 19. 'sing crop diversity to manage pest problems some

alifornia e+amples.American 6ournal of Alternative Agriculture5 1=*@1=8.

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/ry, &. 199-. "andscape ecology of insect movement in arable ecosystems. $n Ecologyand integrated farming systems. ;. M. &len et al. (eds.!. ohn 7iley and 6ons, :ristol, '?.

&liesman, 6.0. 199. )groecology ecological process in sustainable agriculture. )nn )tber 3ress, helsea, M$.

er, . :. and 3.6. Messenger. 198=. Theory and 3ractice of :iological control. Be Cor>. )cademic 3ress.

?areiva, 3. 19=. Trivial movement and foraging by crop colonizers. $n ?ogan, M. (ed.!."cological Theory and /ntegrated Pest %anagement Practice. . 7iley F 6ons, Be Cor>, pp. -9@.

"andis, ;.)., 6.;. 7ratten and &.). &urr. 444.

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Manejo

/igura . 0elacion entre biodiversidad planeada y biodiversidad asociada

/igura 5. Efectos de las pr cticas agr colas y del mane%o del agroecosistema en las poblaciones de insectos plaga y enemigos naturales