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12.2B: Diversidade agrícola - Biologia


Manter a biodiversidade genética de espécies selvagens de nossas plantações relacionadas às espécies domesticadas garante nosso suprimento contínuo de alimentos.

objetivos de aprendizado

  • Avalie as interações da biodiversidade com a diversidade agrícola

Pontos chave

  • A diversidade agrícola é impulsionada pelas demandas da topografia, o movimento limitado de pessoas e as necessidades de rotação de culturas de variedades que se dão bem em diferentes campos.
  • A resistência a doenças é o principal benefício para a manutenção da biodiversidade das lavouras; a falta de diversidade em espécies de culturas corre o risco de uma cultura inteira ser exterminada por uma doença à qual é suscetível.
  • A capacidade de criar novas variedades de culturas depende da diversidade de variedades disponíveis e da acessibilidade de formas selvagens relacionadas à planta da cultura que podem ser cultivadas com variedades existentes.
  • As empresas de sementes devem produzir continuamente novas variedades para acompanhar a evolução dos organismos de pragas.

Termos chave

  • praga: qualquer uma das muitas doenças de plantas que causam danos ou a morte de folhas, frutos ou outras partes

Diversidade Agrícola

Desde o início da agricultura humana, há mais de 10.000 anos, grupos humanos têm criado e selecionado variedades de culturas. Esta diversidade de cultivo combinou com a diversidade cultural de populações altamente subdivididas de humanos. Por exemplo, as batatas foram domesticadas há cerca de 7.000 anos na região central dos Andes do Peru e da Bolívia. As batatas cultivadas naquela região pertencem a sete espécies, enquanto o número de variedades está provavelmente na casa dos milhares. Cada variedade foi cultivada para prosperar em altitudes e condições de solo e clima específicas. A diversidade é impulsionada pelas demandas da topografia, o movimento limitado de pessoas e as demandas criadas pela rotação de culturas para diferentes variedades que terão um bom desempenho em diferentes campos e microclimas.

As batatas são apenas um exemplo da diversidade gerada pelo homem. Cada planta, animal e fungo que foi cultivado por humanos foi criado a partir de espécies ancestrais selvagens originais em diversas variedades decorrentes das demandas por valor alimentar, adaptação às condições de cultivo e resistência a pragas. A batata é um exemplo bem conhecido dos riscos da baixa diversidade de culturas. A trágica fome irlandesa da batata ocorreu quando a única variedade cultivada na Irlanda tornou-se suscetível à praga da batata, destruindo a safra. A perda da safra levou à fome, morte e emigração em massa. A resistência a doenças é o principal benefício para a manutenção da biodiversidade das lavouras; a falta de diversidade nas espécies agrícolas contemporâneas acarreta riscos semelhantes. As empresas de sementes, que são a fonte da maioria das variedades de colheitas nos países desenvolvidos, devem produzir continuamente novas variedades para acompanhar a evolução dos organismos de pragas. Essas mesmas empresas de sementes, no entanto, participaram do declínio do número de variedades disponíveis, pois se concentraram na venda de menos variedades em mais áreas do mundo.

A capacidade de criar novas variedades de culturas depende da diversidade de variedades disponíveis e da acessibilidade de formas selvagens relacionadas à planta da cultura. Essas formas selvagens costumam ser a fonte de novas variantes de genes que podem ser cruzadas com variedades existentes para criar variedades com novos atributos. A perda de espécies selvagens relacionadas a uma cultura significará a perda de potencial no melhoramento da cultura. Manter a diversidade genética de espécies selvagens relacionadas às espécies domesticadas garante nosso suprimento contínuo de alimentos.

Desde a década de 1920, os departamentos de agricultura do governo mantêm bancos de sementes de variedades de culturas como uma forma de manter a diversidade das culturas. Às vezes, porém, os bancos de sementes são perdidos em acidentes; não há como substituí-los. Em 2008, o Svalbard Global Seed Vault começou a armazenar sementes de todo o mundo como um sistema de backup para os bancos regionais de sementes. Se um banco regional de sementes armazenar variedades em Svalbard, as perdas podem ser repostas daquelas armazenadas aqui. A abóbada de sementes está localizada nas profundezas da rocha de uma ilha ártica. As condições dentro da abóbada são mantidas em temperatura e umidade ideais para a sobrevivência das sementes, mas a localização subterrânea profunda da abóbada no ártico significa que a falha dos sistemas da abóbada não comprometerá as condições climáticas dentro da abóbada.


Richard Lewontin

Richard Charles "Dick" Lewontin (nascido em 29 de março de 1929) é um biólogo evolucionista americano, matemático, geneticista e comentarista social. Líder no desenvolvimento da base matemática da genética populacional e da teoria evolutiva, ele foi o pioneiro na aplicação de técnicas de biologia molecular, como a eletroforese em gel, a questões de variação genética e evolução.

Em um par de artigos seminais de 1966 em co-autoria com J.L. Hubby no jornal Genética, [3] [4] Lewontin ajudou a preparar o terreno para o campo moderno da evolução molecular. Em 1979, ele e Stephen Jay Gould introduziram o termo "spandrel" na teoria da evolução. De 1973 a 1998, ele ocupou uma cadeira dotada de zoologia e biologia na Universidade de Harvard e, desde 2003, é professor pesquisador lá.


Diversidade Agrícola

Desde o início da agricultura humana, há mais de 10.000 anos, grupos humanos têm criado e selecionado variedades de culturas. Essa diversidade de culturas correspondia à diversidade cultural de populações humanas altamente subdivididas. Por exemplo, as batatas foram domesticadas há cerca de 7.000 anos na região central dos Andes do Peru e da Bolívia. As batatas cultivadas naquela região pertencem a sete espécies e o número de variedades provavelmente está na casa dos milhares. Cada variedade foi cultivada para prosperar em altitudes e condições de solo e clima específicas. A diversidade é impulsionada pelas diversas demandas da topografia, o movimento limitado de pessoas e as demandas criadas pela rotação de culturas para diferentes variedades que terão um bom desempenho em diferentes campos.

As batatas são apenas um exemplo da diversidade gerada pelo homem. Cada planta, animal e fungo que foi cultivado por humanos foi criado a partir de espécies ancestrais selvagens originais em diversas variedades decorrentes das demandas por valor alimentar, adaptação às condições de cultivo e resistência a pragas. A batata demonstra um exemplo bem conhecido dos riscos da baixa diversidade de cultivo: a trágica fome irlandesa de batata quando a única variedade cultivada na Irlanda tornou-se suscetível à praga da batata, destruindo a safra. A perda da safra levou à fome, morte e emigração em massa. A resistência a doenças é o principal benefício para a manutenção da biodiversidade das culturas, e a falta de diversidade nas espécies de culturas contemporâneas acarreta riscos semelhantes. As empresas de sementes, que são a fonte da maioria das variedades de colheitas nos países desenvolvidos, devem produzir continuamente novas variedades para acompanhar a evolução dos organismos de pragas. Essas mesmas empresas de sementes, no entanto, participaram do declínio do número de variedades disponíveis, pois se concentraram na venda de menos variedades em mais áreas do mundo.

A capacidade de criar novas variedades de culturas depende da diversidade de variedades disponíveis e da acessibilidade de formas selvagens relacionadas à planta da cultura. Essas formas selvagens costumam ser a fonte de novas variantes de genes que podem ser cruzadas com variedades existentes para criar variedades com novos atributos. A perda de espécies selvagens relacionadas a uma cultura significará a perda de potencial no melhoramento da cultura. Manter a diversidade genética das espécies selvagens relacionadas às espécies domesticadas garante nosso suprimento contínuo de alimentos.

Desde a década de 1920, os departamentos de agricultura do governo mantêm bancos de sementes de variedades de culturas como uma forma de manter a diversidade das culturas. Esse sistema apresenta falhas porque, com o tempo, os bancos de sementes se perdem em acidentes e não há como substituí-los. Em 2008, o Svalbard Global Seed Vault (veja a figura abaixo) começou a armazenar sementes de todo o mundo como um sistema de backup para os bancos de sementes regionais. Se um banco regional de sementes armazenar variedades em Svalbard, as perdas podem ser substituídas em Svalbard. A abóbada de sementes está localizada nas profundezas da rocha de uma ilha ártica. As condições dentro da abóbada são mantidas em temperatura e umidade ideais para a sobrevivência das sementes, mas a localização subterrânea profunda da abóbada no ártico significa que a falha dos sistemas da abóbada não comprometerá as condições climáticas dentro da abóbada.

Art Connection

O Svalbard Global Seed Vault é uma instalação de armazenamento de sementes de diversas culturas da Terra. (crédito: Mari Tefre, Svalbard Global Seed Vault)

O Svalbard Global Seed Vault está localizado na ilha de Spitsbergen, na Noruega, que tem um clima ártico. Por que um clima ártico pode ser bom para o armazenamento de sementes?

O sucesso da colheita depende muito da qualidade do solo. Embora alguns solos agrícolas se tornem estéreis com o uso de cultivo controverso e tratamentos químicos, a maioria contém uma enorme diversidade de organismos que mantêm os ciclos de nutrientes - decompondo a matéria orgânica em compostos nutritivos de que as lavouras precisam para crescer. Esses organismos também mantêm a textura do solo que afeta a dinâmica da água e do oxigênio no solo, necessários para o crescimento das plantas. Se os agricultores tivessem que manter o solo arável usando meios alternativos, o custo dos alimentos seria muito mais alto do que é agora. Esses tipos de processos são chamados de serviços ecossistêmicos. Eles ocorrem dentro de ecossistemas, como ecossistemas de solo, como resultado das diversas atividades metabólicas dos organismos que vivem ali, mas fornecem benefícios para a produção de alimentos humanos, disponibilidade de água potável e ar respirável.

Outros serviços essenciais do ecossistema relacionados à produção de alimentos são a polinização de plantas e o controle de pragas nas plantações. Mais de 150 safras nos Estados Unidos requerem polinização para produzir. Uma estimativa do benefício da polinização das abelhas nos Estados Unidos é de US $ 1,6 bilhão por ano, outros polinizadores contribuem com até US $ 6,7 bilhões a mais.

Muitas populações de abelhas são gerenciadas por apicultores que alugam os serviços de suas colmeias aos agricultores. As populações de abelhas na América do Norte têm sofrido grandes perdas causadas por uma síndrome conhecida como desordem do colapso das colônias, cuja causa não é clara. Outros polinizadores incluem uma grande variedade de outras espécies de abelhas e vários insetos e pássaros. A perda dessas espécies tornaria o cultivo de safras que requerem polinização impossível, aumentando a dependência de outras safras.

Finalmente, os humanos competem por sua comida com as pragas das plantações, a maioria das quais são insetos. Os pesticidas controlam esses competidores. No entanto, os pesticidas são caros e perdem sua eficácia com o tempo, conforme as populações de pragas se adaptam. Eles também levam a danos colaterais ao matar espécies não-pragas e colocar em risco a saúde dos consumidores e trabalhadores agrícolas. Os ecologistas acreditam que a maior parte do trabalho na remoção de pragas é, na verdade, feito por predadores e parasitas dessas pragas, mas o impacto não foi bem estudado. Uma revisão descobriu que em 74% dos estudos que procuraram um efeito da complexidade da paisagem sobre os inimigos naturais das pragas, quanto maior a complexidade, maior o efeito dos organismos supressores de pragas. Um estudo experimental descobriu que a introdução de múltiplos inimigos dos pulgões da ervilha (uma importante praga da alfafa) aumentou significativamente o rendimento da alfafa. Este estudo mostra a importância da diversidade da paisagem através da questão de saber se uma diversidade de pragas é mais eficaz no controle do que uma única praga. Os resultados mostraram que esse é o caso. A perda de diversidade nos inimigos das pragas tornará inevitavelmente mais difícil e caro o cultivo de alimentos.


Colapso recente de cinturões de plantações e declínio da diversidade da agricultura dos EUA desde 1840

Michael S. Crossley, 120 Cedar St., 413 Biological Sciences Bldg., Athens, GA 30602, EUA.

Instituto Nelson de Estudos Ambientais, Universidade de Wisconsin-Madison, Madison, WI, EUA

Departamento de Entomologia, Universidade de Wisconsin-Madison, Madison, WI, EUA

SILVIS Lab, Departamento de Ecologia Florestal e da Vida Selvagem, Universidade de Wisconsin-Madison, Madison, WI, EUA

Departamento de Entomologia, Universidade da Geórgia, Athens, GA, EUA

Michael S. Crossley, 120 Cedar St., 413 Biological Sciences Bldg., Athens, GA 30602, EUA.

Instituto Nelson de Estudos Ambientais, Universidade de Wisconsin-Madison, Madison, WI, EUA

Departamento de Entomologia, Universidade de Wisconsin-Madison, Madison, WI, EUA

SILVIS Lab, Departamento de Ecologia Florestal e da Vida Selvagem, Universidade de Wisconsin-Madison, Madison, WI, EUA

Resumo

No último século, a agricultura dos Estados Unidos se intensificou muito e se tornou industrializada, aumentando os insumos e os rendimentos, enquanto diminuía na área total de terras cultiváveis. No setor industrial, os efeitos da aglomeração espacial são típicos, mas tais mudanças nos padrões de tipos de culturas e diversidade teriam implicações importantes para a resiliência dos sistemas alimentares às mudanças globais. Aqui, investigamos até que ponto a industrialização agrícola nos Estados Unidos foi acompanhada pela aglomeração de tipos de culturas, não apenas da área total de terras agrícolas, bem como declínios na diversidade de culturas. Com base em análises em nível de condado da área de cobertura de terra de cultivo individual no interior dos Estados Unidos de 1840 a 2017, encontramos uma concentração espacial forte e abrupta da maioria dos tipos de cultivo em anos muito recentes. Para 13 das 18 principais safras, os cinturões generalizados que caracterizavam a agricultura dos EUA no início do século 20 entraram em colapso, com a concentração espacial aumentando 15 vezes após 2002. O número de condados que produzem cada safra diminuiu de 1940 a 2017 em até 97%, e sua área total diminuiu em até 98%, apesar do aumento da produção total. Concomitantemente, a diversidade de tipos de culturas dentro dos condados despencou: em 1940, 88% dos condados cultivaram & gt10 safras, mas apenas 2% o fizeram em 2017, e combinações de tipos de culturas que antes caracterizavam regiões agrícolas inteiras são perdidas. É importante ressaltar que o declínio da diversidade de culturas com o aumento da área de cultivo é um fenômeno recente, sugerindo que os efeitos ambientais correspondentes em condados dominados pela agricultura mudaram fundamentalmente. Por exemplo, a concentração espacial da agricultura tem consequências importantes para a disseminação de pragas agrícolas, uso de agroquímicos e mudanças climáticas. Em última análise, o colapso recente da maioria dos cinturões agrícolas e a perda da diversidade de culturas sugerem uma maior vulnerabilidade dos sistemas alimentares dos EUA às mudanças ambientais e econômicas, mas a concentração espacial da agricultura também pode oferecer benefícios ambientais em áreas que não são mais cultivadas.


Museu C. P. Gillette da Diversidade de Artrópodes

O Museu C.P. Gillette de Diversidade de Artrópodes abriga mais de três milhões e meio de espécimes e tem uma representação excelente da maioria das ordens de insetos, especialmente com uma forte cobertura de espécies das Montanhas Rochosas, mas também espécies do sudoeste. A coleção abriga acervos de importância nacional nas ordens de insetos aquáticos, os lepidópteros (borboletas e mariposas), os dípteros (moscas, mosquitos e mosquitos) e os himenópteros (formigas, abelhas, vespas e parentes. A coleção abriga 83 tipos primários e mais de 2.000 tipos secundários (Baker, Evans, Gillette, James, Fisher, Kondratieff, Opler, Palmer e outros). A Biblioteca da Família Bruner associada contém literatura sistemática importante. Pesquisa, treinamento de graduação e pós-graduação e atividades de extensão são proeminentes entre Atividades relacionadas.

O Dr. Clarence P. Gillette, um entomologista de reputação internacional, estabeleceu uma coleção de insetos no final de 1800 para ajudar o College of Agricultural Sciences no cumprimento de suas missões de ensino, pesquisa e extensão. Ao longo de sua história, o C. P. Gillette Museum of Arthropod Diversity (CSUC) está disponível para pesquisa e bolsa de estudos com restrições mínimas para alunos, professores, cientistas visitantes (incluindo pesquisadores internacionais), o público em geral e outras pessoas interessadas. A Gillette expandiu e fez a curadoria do CSUC de 1891 até cerca de 1930. Desde então, os entomologistas internacionalmente reconhecidos, George List, TO Thatcher, Howard E. Evans, Paul A. Opler, Don Bright e Don Givens continuaram aprimorando e expandindo a coleção . B. C. Kondratieff atua como diretor do CSUC desde 1986. Atualmente, o CSUC inclui mais de três milhões e meio de espécimes e é considerado a décima quarta maior coleção de insetos institucionais nos Estados Unidos. A coleção pertence ao Departamento de Biologia Agrícola da Colorado State University. O Departamento (Dra. Amy Charkowski, Chefe) é administrado pelo College of Agricultural Sciences e Colorado.

O CSUC inclui mais de três milhões e meio de espécimes, com ampla cobertura da região sul das Montanhas Rochosas, além de excelente representação de muitos taxa norte-americanos (Tabela 1). Aproximadamente 5% do CSUC inclui material coletado de fora da América do Norte, principalmente do México e de países selecionados da América Central e do Sul. Atualmente, é considerada a décima quarta maior coleção de insetos afiliada a uma universidade dos EUA nos EUA. Muito do material foi identificado por especialistas em gênero ou espécie, o que o torna muito valioso em termos de qualidade do material.

Atualmente abrigado no CSUC é uma extensa biblioteca de pesquisa taxonômica de livros e publicações essenciais (The Bruner Family Library). A biblioteca inclui aproximadamente 1.200 livros e 12.000 boletins, reimpressões e outros itens da literatura que tratam da sistemática dos artrópodes. Literatura primária e catálogos estão disponíveis para a maioria dos grupos de insetos norte-americanos com acervos especiais da literatura mundial de pulgões. O CSUC produz uma série de publicações científicas: “Contribuições do C. P. Gillette Museum of Arthropod Diversity.” Os títulos estão disponíveis no site do Departamento de Biologia Agrícola da CSU. A maioria dos títulos está disponível online como acesso aberto pela biblioteca digital CSU da Biblioteca Morgan.

O CSUC agora está localizado em 600 Hughes Way. (O antigo Centro de Saúde Hartshorn).


Importância da Diversidade Genética na Agricultura

O World Vegetable Center abriga a maior coleção pública de germoplasma vegetal do mundo. Germoplasma são recursos genéticos vivos, como sementes ou tecidos, que são mantidos para uso no melhoramento de plantas. A coleção protege a diversidade genética de culturas vegetais que podem ser úteis no futuro. Jack Harlan, um agrônomo e botânico disse certa vez, em relação à biodiversidade dentro das espécies de cultivo (diversidade genética), "está entre nós e a fome catastrófica em uma escala que não podemos imaginar." De acordo com a Organização das Nações Unidas para a Alimentação e Agricultura, 75% de toda a diversidade genética das culturas foi perdida desde o século anterior, principalmente devido a mudanças no sistema alimentar agrícola que valoriza a uniformidade. Dos 25% restantes, espera-se que um terço seja extinto até 2050. Diversidade genética é o número total de características genéticas no genoma de uma espécie. Os curadores da diversidade genética de culturas incluem bancos de sementes, bancos de genes e instituições de pesquisa agrícola que abrigam coleções de sementes e material propagativo. Essas coleções abrigam as ferramentas do mundo para lidar com novos desafios em nosso sistema alimentar. A diversidade genética agrícola é fundamental para fornecer um sistema de segurança alimentar robusto, capaz de se adaptar a pragas e estressores ambientais. A diversidade genética permite que os criadores de plantas agrícolas e animais se adaptem às variáveis ​​variáveis.

De acordo com o International Development Research Center, o abastecimento global de alimentos “depende de cerca de 150 espécies de plantas. Destes, apenas 12 fornecem três quartos da comida mundial. Mais da metade da energia alimentar mundial vem de um número limitado de variedades de três “megaculturas”: arroz, trigo e milho ”. O abastecimento global de alimentos está cada vez mais ameaçado pelas mudanças climáticas, pelo crescimento da população mundial e pela introdução ou expansão do alcance de doenças e insetos. A diversidade genética é necessária para salvaguardar características potencialmente vitais que poderiam ser usadas para combater uma praga futura inesperada ou se adaptar às necessidades do suprimento mundial de alimentos. Os melhoristas de plantas utilizam a diversidade genética para criar variedades de cultivo melhoradas com características como rendimento, resistência a pragas e estresse ambiental.

Para armazenar a diversidade genética de forma adequada, é importante que as coleções de germoplasma sejam bem mantidas e que as coleções de backup sejam criadas para garantir sua sobrevivência em caso de desastre natural ou agitação política. Sementes e tecidos vegetais são armazenados in-situ, ou seja, armazenados em um ambiente controlado, como armazenamento refrigerado ou instalação de cultura de tecidos. O armazenamento in situ requer um espaço relativamente pequeno para acomodar uma grande quantidade de material. Enquanto o material propagativo de plantas como árvores, arbustos e colheitas propagadas clonalmente são armazenados ex situ, o que significa que as colheitas são preservadas em um ambiente externo. O armazenamento ex situ requer muito espaço e é vulnerável a pragas, desastres naturais e natureza humana. Essas lavouras são as que mais correm o risco de extinção e a maioria das coleções ainda não foi estudada.

Existem parcerias com instituições privadas e governamentais de banco de sementes para preservar as safras que podem ser armazenadas in-situ por longos períodos na forma de sementes no Svalbard Global Seed Bank, localizado ao norte do Círculo Polar Ártico. O Svalbard Global Seed Bank atua como um cofre que permite às instituições depositar e retirar suas coleções de sementes de reserva, caso sua coleção principal seja perdida ou seriamente danificada. Existem algumas parcerias regionais e nacionais em relação às culturas ex situ nos Estados Unidos e no exterior, mas as parcerias internacionais são difíceis de conduzir devido às restrições de quarentena de plantas e à possível importação de pragas. Até que novos métodos eficientes sejam desenvolvidos para limitar a transferência de pragas, há uma necessidade de maior financiamento e esforço para criar mais locais de coleta de backup espalhados por todo o mundo. É importante que a diversidade genética de culturas não coletadas remanescente de parentes de culturas selvagens, populações únicas de plantas com baixa representação em bancos de genes e culturas menores localizadas em regiões remotas do mundo, sejam coletadas e preservadas antes de serem extintas. Os parentes das colheitas selvagens são os ancestrais das nossas colheitas domesticadas. Eles podem conter características genéticas importantes, que podem ter sido perdidas durante o processo de domesticação. Características como resistência à seca ou pragas serão cruciais na adaptação às mudanças climáticas. Muitas espécies de culturas selvagens estão em risco de extinção devido à destruição do habitat ou à invasão da expansão urbana. Populações únicas de plantas que atualmente estão sub-representadas em bancos de genes precisam ser coletadas devido ao material atual limitado a alguns indivíduos, o que não representa adequadamente toda a diversidade genética dentro dessa população. Essas populações estão localizadas em pequenos bolsões, que são extremamente vulneráveis ​​à extinção por pragas ou atividade humana.

O Sistema de Germoplasma de Plantas dos Estados Unidos atualmente abriga quase 580.000 acessos de material de cultivo. Nos últimos 8 anos, ganhou quase 60.000 mais acessos. Um acesso é um cultivar individual ou variedade de uma cultura. Durante o mesmo período, o orçamento permaneceu relativamente estagnado. Com um aumento tão grande na quantidade de acessos sendo curados, os recursos dedicados a programas importantes, como expedições de plantas, infraestrutura, regeneração e desenvolvimento de práticas de conservação aprimoradas são tensos. A diversidade genética é um recurso importante que precisa ser coletado e conservado adequadamente para as gerações futuras.

A diversidade genética terá um papel crucial no desenvolvimento de safras adaptadas às mudanças climáticas e na produção de alimentos para a crescente população mundial. Para garantir que esses recursos estejam disponíveis para os melhoristas de plantas no futuro, é necessário mais financiamento público em bancos de sementes e instituições agrícolas. O público precisa ser informado sobre a importância de nossos recursos genéticos para melhorar o sistema alimentar global.


Notícias e eventos da Penn State College of Agricultural Sciences

Quatro homenageados por compromisso com a diversidade na Faculdade de Ciências Agrárias

Quatro indivíduos receberam o prêmio 2021 Dr. William Henson Diversity Achievement do Penn State College of Agricultural Sciences, uma honra que reconhece ensino, pesquisa, extensão ou trabalho criativo distinto e excelente que promove a diversidade na faculdade.

Novo estudo analisa o comércio de crédito de nitrogênio para estimular o crescimento de barreiras ribeirinhas

O comércio de créditos de nutrientes em toda a bacia hidrográfica foi sugerido como um mecanismo para reduzir a poluição que entra na Baía de Chesapeake, mas um novo estudo realizado por pesquisadores da Penn State sugere que o alto custo de produção de créditos de nitrogênio por meio do estabelecimento de barreiras ribeirinhas nas fazendas da Pensilvânia atualmente não oferece um incentivo para estabelecimento de buffer.


Efeito do uso generalizado de produtos químicos agrícolas na diversidade de borboletas nas províncias turcas

Institute for Conservation Research, San Diego Zoo Global, 15600 San Pasqual Valley Road, Escondido, CA, 92027 U.S.A.

Institute for Conservation Research, San Diego Zoo Global, 15600 San Pasqual Valley Road, Escondido, CA, 92027 U.S.A.

Resumo

Embora a intensificação da agricultura seja considerada uma ameaça significativa para as espécies, pouco se sabe sobre seu papel na perda de biodiversidade em escalas regionais. Eu avaliei os efeitos de um componente importante da intensificação agrícola, uso de produtos químicos agrícolas e cobertura da terra e variáveis ​​climáticas na diversidade de borboletas em 81 províncias da Turquia, onde a agricultura é praticada extensivamente, mas com vários graus de intensidade. Eu determinei a presença de espécies de borboletas em cada província a partir de dados sobre distribuições conhecidas de borboletas e calculei o uso de produtos químicos agrícolas como a proporção de famílias agrícolas que usam fertilizantes químicos e pesticidas. Usei análises de correspondência restrita e inferência multimodal baseada em regressão para determinar o efeito das variáveis ​​ambientais na composição e riqueza de espécies, respectivamente. A variação na composição das espécies de borboletas nas províncias foi amplamente explicada (78%) pela combinação do uso de produtos químicos agrícolas, particularmente pesticidas, e variáveis ​​climáticas e de cobertura da terra. Embora a riqueza geral de borboletas tenha sido explicada principalmente por variáveis ​​climáticas e de cobertura da terra, como a área de cobertura vegetal natural, a riqueza de borboletas ameaçadas e o número relativo de espécies de borboletas ameaçadas diminuíram substancialmente conforme a proporção de famílias agrícolas que usam pesticidas aumentou. Essas descobertas sugerem que o uso generalizado de produtos químicos agrícolas, ou outros componentes da intensificação agrícola que podem ser colineares com o uso de pesticidas, representam uma ameaça iminente para a biodiversidade da Turquia. Conseqüentemente, as políticas que mitigam a intensificação agrícola e promovem práticas agrícolas de baixo consumo são cruciais para proteger as espécies ameaçadas de extinção em nações de rápida industrialização, como a Turquia.

Efectos del Uso Extensivo de Agroquímicos sobre la Diversidad de Mariposas en Provincias Turcas

Resumo

Aunque se piensa que la intensificación agrícola representa una amenaza express para las especies, se sabe poco sobre seu papel en la pérdida de biodiversidad en escalas regionales. Avalie os efeitos de um componente principal da intensificação agrícola, o uso de agroquímicos, a cobertura de suelo e as variáveis ​​climáticas sobre a diversidade de mariposas em 81 províncias de Turquia, donde a agricultura se prática extensivamente pero com diferentes niveles de intensidad. Determinar a presença de espécies mariposas em cada província a partir de dados de distribuições conocidas e medi o uso de agroquímicos como a proporção de agricultores que utilizam fertilizantes e pesticidas químicos. Use a análise de correspondência construída e inferência com multimodelos basados ​​em regressões para determinar o efeito das variáveis ​​ambientais sobre a composição e a riqueza das espécies, respectivamente. A variação na composição de espécies mariposas nas províncias fue explicada principalmente (86%) pela combinação do uso de agroquímicos, particularmente pesticidas, e as variáveis ​​climáticas e de cobertura de suelo. Aunque la riqueza total de mariposas fue explicada primariamente por variáveis ​​climáticas y de cobertura de suelo, como la superficie de cubierta vegetal natural, la riqueza de mariposas amenazadas y el número relativo de espécies de mariposas amenazadas disminuyó sustancialmente a medida que incrementó la proporción de produtores que utilizam pesticidas. Estes resultados sugerem que o uso extensivo de agroquímicos, outros componentes de intensificação agrícola usados ​​com pesticidas, representam uma amenaza para a biodiversidade de Turquia. En consecuencia, las políticas que mitigan la intensificación agrícola y promueven las prácticas agrícolas de bajo insumo son cruciales to la protección de species amenazadas en países con industrialización acelerada como Turquía.


A importância das terras agrícolas para as aves do Himalaia no inverno

Woodrow Wilson School, Princeton University, Princeton, NJ, 08544 U.S.A.

Departamento de Ecologia e Biologia Evolutiva, Princeton University, Princeton, NJ 08544 U.S.A.

Endereço atual: Departamento de Ciência, Política e Gestão Ambiental, Universidade da Califórnia, Berkeley, Berkeley, CA 94720, EUA. Email [email protected] Pesquise mais artigos deste autor

Himal Prakriti, Village Sarmoli, Munsiari, Pithoragarh, Uttarakhand, 262554 Índia

Instituto de Vida Selvagem da Índia, Dehradun, Uttarakhand, 248001 Índia

Departamento de Ecologia e Biologia Evolutiva, Princeton University, Princeton, NJ 08544 U.S.A.

Woodrow Wilson School, Princeton University, Princeton, NJ, 08544 U.S.A.

Departamento de Ecologia e Biologia Evolutiva, Princeton University, Princeton, NJ 08544 U.S.A.

Endereço atual: Departamento de Ciência, Política e Gestão Ambiental, Universidade da Califórnia, Berkeley, Berkeley, CA 94720, EUA. Email [email protected] Pesquise mais artigos deste autor

Himal Prakriti, Village Sarmoli, Munsiari, Pithoragarh, Uttarakhand, 262554 Índia

Instituto de Vida Selvagem da Índia, Dehradun, Uttarakhand, 248001 Índia

Departamento de Ecologia e Biologia Evolutiva, Princeton University, Princeton, NJ 08544 U.S.A.

Resumo

Os impactos das mudanças no uso da terra sobre a biodiversidade no Himalaia são pouco conhecidos, apesar do desmatamento generalizado e da intensificação da agricultura nesta região de alta biodiversidade. Embora florestas primárias intactas abriguem muitos pássaros do Himalaia durante a reprodução, um grande número de espécies de pássaros usam terras agrícolas durante o inverno. Nós avaliamos como a riqueza, abundância e composição de espécies de pássaros do Himalaia durante o inverno são afetadas pela perda de floresta decorrente da agricultura e pastagem. Bird surveys along 12 elevational transects within primary forest, low-intensity agriculture, mixed subsistence agriculture, and intensively grazed pastures in winter revealed that bird species richness and abundance were greatest in low-intensity and mixed agriculture, intermediate in grazed pastures, and lowest in primary forest at both local and landscape scales over twice as many species and individuals were recorded in low-intensity agriculture than in primary forest. Bird communities in primary forests were distinct from those in all other land-use classes, but only 4 species were unique to primary forests. Low-, medium-, and high-intensity agriculture harbored 32 unique species. Of the species observed in primary forest, 80% had equal or greater abundance in low-intensity agricultural lands, underscoring the value of these lands in retaining diverse community assemblages at high densities in winter. Among disturbed landscapes, bird species richness and abundance declined as land-use intensity increased, especially in high-intensity pastures. Our results suggest that agricultural landscapes are important for most Himalayan bird species in winter. But agricultural intensification—especially increased grazing—will likely result in biodiversity losses. Given that forest reserves alone may inadequately conserve Himalayan birds in winter, comprehensive conservation strategies in the region must go beyond protecting intact primary forests and ensure that low-intensity agricultural lands are not extensively converted to high-intensity pastures.

Resumo

La Importancia de las Tierras Agrícolas para las Aves del Himalaya en el Invierno

Resumen

Los impactos del cambio de uso de suelo sobre la biodiversidad en el Himalaya son poco conocidos, a pesar de la deforestación extendida y la intensificación agrícola en esta región altamente biodiversa. Aunque los bosques primarios intactos albergan a muchas aves del Himalaya durante la época reproductiva, un gran número de especies de aves utilizan las tierras agrícolas durante el invierno. Valoramos cómo la riqueza, abundancia y composición de especies de aves del Himalaya durante el invierno son afectadas por la pérdida del bosque a partir de la agricultura y el pastoreo. Los censos de aves a lo largo de doce transectos de altitud dentro del bosque primario, de la agricultura de baja intensidad, de la agricultura de subsistencia mixta y de las zonas de pastoreo intensivo en invierno revelaron que la riqueza de especies de aves y la abundancia fueron mayores en la agricultura de baja intensidad y en la mixta, intermedias en las zonas de pastoreo, y más bajas en el bosque primario tanto en la escala local como la de paisaje más del doble de especies y de individuos se registraron en la agricultura de baja intensidad que en el bosque primario. Las comunidades de aves en el bosque primario fueron distintas de aquellas en todos los demás tipos de uso de suelo, pero sólo cuatro especies fueron únicas de los bosques primarios. La agricultura de intensidad baja, media y alta albergó 32 especies únicas. De las especies observadas en el bosque primario, el 80 % tuvo una abundancia igual o mayor en los suelos de baja intensidad agrícola, enfatizando el valor de estos suelos en la retención de ensamblajes diversos de comunidades a densidades altas durante el invierno. Entre los paisajes perturbados, la riqueza de especies y la abundancia declinaron conforme incrementó la intensidad del uso de suelo, especialmente en las pasturas de alta intensidad. Nuestros resultados sugieren que los paisajes agrícolas son importantes para la mayoría de las especies de aves del Himalaya durante el inverno aunque la intensificación agrícola – especialmente el pastoreo incrementado – probablemente resultará en la pérdida de la biodiversidad. Dado que las reservas de bosques por sí solas pueden conservar inadecuadamente a las aves del Himalaya en inverno, las estrategias integrales de conservación en la región deben ir más allá de proteger los bosques primarios intactos y asegurar que los suelos de uso agrícola de baja intensidad no sean convertidos extensivamente a zonas de pastoreo de alta intensidad.


Lack of crop diversity and increasing dependence on pollinators may threaten food security

Honey bee worker and a male Andrena sp on apple blossom. Credit: Martin Husemann

A multinational team of researchers has identified countries where agriculture's increasing dependence on pollination, coupled with a lack of crop diversity, may threaten food security and economic stability. The study, which was published in the journal Biologia de Mudança Global on July 11, 2019, is the first global assessment of the relationship between trends in crop diversity and agricultural dependence on pollinators.

Using annual data from the U.N. Food and Agriculture Organization from 1961 to 2016, the study showed that the global area cultivated in crops that require pollination by bees and other insects expanded by 137%, while crop diversity increased by just 20.5%. This imbalance is a problem, according to the researchers, because agriculture dominated by just one or two types of crops only provides nutrition for pollinators during a limited window when the crops are blooming. Maintaining agricultural diversity by cultivating a variety of crops that bloom at different times provides a more stable source of food and habitat for pollinators.

"This work should sound an alarm for policymakers who need to think about how they are going to protect and foster pollinator populations that can support the growing need for the services they provide to crops that require pollination," said David Inouye, professor emeritus of biology at the University of Maryland and a co-author of the research paper.

Globally, a large portion of the total agricultural expansion and increase in pollinator dependence between 1961 and 2016 resulted from increases in large-scale farming of soybean, canola and palm crops for oil. The researchers expressed concern over the increase in these crops because it indicates a rapid expansion of industrial farming, which is associated with environmentally damaging practices such as large monocultures and pesticide use that threaten pollinators and can undermine productivity.

Bumble bee on a thistle flower. Credit: David Inouye/University of Maryland

Particularly vulnerable to potential agricultural instability are Brazil, Argentina, Paraguay and Bolivia, where expansion of pollinator-dependent soybean farms has driven deforestation and replaced rich biodiversity that supports healthy populations of pollinators with large-scale single-crop agriculture (monoculture). Malaysia and Indonesia face a similar scenario from the expansion of oil palm farming.

"Farmers are growing more crops that require pollination, such as fruits, nuts and oil seeds, because there's an increasing demand for them and they have a higher market value," Inouye said. "This study points out that these current trends are not great for pollinators, and countries that diversify their agricultural crops are going to benefit more than those that expand with only a limited subset of crops."

Although the study found that countries replacing forests and diverse, heterogeneous agricultural landscapes with extensive with pollinator-dependent monoculture are most vulnerable, other countries also face risks from growing dependence on pollinators.

In Europe, farmland is contracting as development replaces agriculture, but pollinator-dependent crops are replacing non-pollinator-dependent crops such as rice and wheat (which are wind pollinated). According to the study, increasing need for pollination services without parallel increases in diversity puts agricultural stability at risk in places like Australia, the United Kingdom, Germany, France, Austria, Denmark and Finland.

Leaf cutter bee on lupine. Credit: David Inouye / University of Maryland

In the U.S., agricultural diversity has not kept pace with expansion of industrial-scale soybean farming.

"This work shows that you really need to look at this issue country by country and region by region to see what's happening because there are different underlying risks," Inouye said. "The bottom line is that if you're increasing pollinator crops, you also need to diversify crops and implement pollinator-friendly management."

Inouye said the researchers are hoping this work will spur policymakers and resource managers to reevaluate current trends and practices to introduce more pollinator-friendly management such as reducing insecticide use, planting edge rows and flower strips to provide nest sites and food for pollinators, and restoring seminatural and natural areas adjacent to crops.