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Ecologia de Plantas DaninhasProf. Dr. Arthur Arrobas Martins Barroso
REPRODUÇÃO
Sementes – Resultado da reprodução sexuada. Óvulo
maduro e já fecundado.
Diásporos – Unidade de dispersão compota por uma
semente mais um tecido adicional que auxilie sua dispersão.
Propágulos - Estrutura de reprodução vegetativa,
assexuada.
Dissemínulos – Estruturas reprodutivas sexuadas e
vegetativas. Sementes, bulbos, rizomas e estolões.
Sexuada
SementesAzevém, Buva, Caruru, etc
▪ Produção genótipos variados
▪ Adaptabilidade ecológica a novos ambientes
Cada semente contém uma combinação de alelos
▪ Vigor híbrido - Menor quantidade alelos deletérios
▪ Fecundação interespecífica (Ex: Buva)
▪ Menor chance de competição com os parentais
Reprodução Sexual Vantagens
▪ Risco de quebrar o ciclo de plantas bem adaptada
▪ Alocação de recursos para partes sexuais
Ex: Milkweed
(37% dos fotoassimilados)
Reprodução Sexual Desvantagens
▪ Seleção de resistência em baixas doses
▪ Transmissão da resistência (genes dominantes ou semi-dominantes).
Reprodução Sexual
Absorção Metabolismo
F1
Absorção e Metabolismo
Polinização
Animais
Polinização
Vento
Flores escuras, sem pétalas, sem néctar
Requerem menor gasto energético para produção
Correlação quantidade (Whitehead, 1983)
Produzem muito pólen
Vento
Polinização
Água
Plantas aquáticas submersas
Processo ineficiente
Não é regra para aquáticas
AssexuadaPropágulos
Tiririca, Massambará, etc
▪ A reprodução assexuada se dá pela produção de novos indivíduossem a formação de sementes ou esporos.
▪ Não combinam-se genes, e os novos indivíduos são clones daplanta de origem.
▪ A reprodução vegetativa é mais comum em espécies perenes,mas algumas plantas anuais podem apresentar este tipo dereprodução (70% monocotiledôneas; 28% eudicotiledôneas) –Leakey, 1981.
Reprodução Assexual
▪ Menor número de estruturas
▪ Menor alcance de propágulos e
menor viabilidade
▪ Diversidade genética limitada
Reprodução assexuada
Vantagens Desvantagens
Tolerância as táticas de
controle
Competitividade elevada
Perpetuação de genótipos
superiores
Reprodução assexuada
Estolão – caule desenvolvido formando raízes adventícias e parte aérea na região dos nós
Cynodon dactylon
Reprodução assexuada
Rizoma – caule subterrâneos que produz raízes adventícias e parte aérea
Sorghum halepense
Reprodução assexuada
Tubérculo – Porção terminal de um rizoma com reservas e gemas
Cyperus rotundus
Reprodução assexuada
Bulbos – Gemas subterrâneas modificadas consistindo de caule e folhas
Oxalis latifolia
Reprodução assexuada
Rebrota caules
Guanxumas, Conyza spp.
Somatório de Mecanismos
Ex: Tiririca
▪ A tiririca (C. rotundus)
Reprodução:
sementes
rizomas
tubérculos
bulbos basais
Trapoeraba (Commelina benghalensis)
Reprodução:
Sementes subterrâneas
localizadas em rizomas,
Partenocarpia +
Germinação nós de ramos
Casos particulares
Conyza spp. – mais de 200.000 sementes por planta
Cyperus spp. – mais de 4 toneladas de rizomas e tubérculos por hectare em 20 cm de solo.
Brachiaria plantaginea
Alves, P.L.C.A.
Adaptado de Vismara et al., 2007
Dinâmica de dissemínulos
Plantas
Chuva de Sementes
Propagação Vegetativa
Dispersão
Dormentes ou
Não dormentesGerminação
Produção Tamanho e Número
Portulaca oleraceae Ipomoea spp.
Produção Tamanho e Número
Implicações
Plantas em competição reduzem as sementes produzidas
Impedir o desenvolvimento das daninhas diminui as sementes produzidas
Sementes maiores com maior reserva energética
Maior capacidade de emergir a grandes profundidades
Maior capacidade de sobreviver a doses de herbicidas
Produção Tamanho e Número
Problema
“One year’s seeding makes seven years weeding”
No crop Never
Oportunidades de
controle cultural
Lutman, 2002
DISPERSÃO
TEMPO OU ESPAÇO
Autocoria
Abertura dos frutos ou lançamento de sementes como
em Euphorbia heterophylla
Alocoria
Vento, água, animais, homem
Dispersão
Junior.
Máquinas ?
Rew et al., 2018
Animais
Existe um pico de germinação ótima à espécie
A germinação pode ocorrer no claro ou no escuro
Flutuações térmicas podem estimular a germinação
Germinação
Germinação
Porque baixa
germinação ?
Germinação▪ Desuniformidade germinação
Dormência de propágulos
Distribuição no perfil do solo
▪ Viabilidade
Sementes
Dormência – A semente não germina, mesmo com todas as condições
ambientais favoráveis. Regulada por processos internos da semente ou
processos induzidos.
Função - Garante a germinação da espécie em vários fluxos
Se inata – Fisiológica, física, combinada, morfológica ou morfofisiológica
Quiescência ou dormência induzida – A semente não germina
devido a condições ambientais desfavoráveis, mesmo que o embrião
esteja desenvolvido e não dormente.
É um processo causado por condições ambientais
Tipo Mecanismo Embrião
FisiológicaInibição fisiológica da germinação presente
no embriãoDesenvolvido mas dormente
Física Tegumento da semente impermeável à água Desenvolvido e não dormente
Combinada
Tegumento da semente impermeável à água
e mecanismo de inibição fisiológica da
germinação presente no embrião
Desenvolvido e dormente
Morfológico Embrião em desenvolvimento Imaturo
Morfofisiológico
Embrião em desenvolvimento e mecanismo
de inibição fisiológica da germinação
presente no embrião
Imaturo
Tipos de dormência
Blanco, 2014.
Akter et al., 2016
Banco de Sementes
O enterrio de sementes pode
Elevar longevidade da sementes
Diminuir a predação
Estimular a dormência
Sendo assim, o plantio direto pode
Estimular predação das sementes
Estimular o controle biológico
Predação de daninhas por besouros
A degradação também
pode ocorrer via
Outros insetos
Bactérias
Fungos
Propágulos
Estimativa por hectare – Entre 300 a 3,5 bilhões por hectare (Koch, 1969)
95% propágulos de plantas anuais
5% de perenes
Viabilidade – 100 – 600 – 30.000 anos
Papaver sp. germinando em trincheiras
após a I Guerra Mundial, onde não era
plantada a mais de 30 anos
LEVANTAMENTO DO BANCO DE DIÁSPOROS
Área mínima ?
Áreas experimentais – 10 a 90 amostras
Profundidade – 5 primeiros cm
Métodos
1. Germinação amostras
Métodos
2. Extração física
Amostra de solo – água e peneira – tetrazólio nas sementes
3. Extração química
Amostra de solo – secagem ao ar – peneira de 10 mesh – retirada
material inerte e agregados – solução de carbonato de potássio
(K2CO3). Deixa em repouso um dia, retira sobrenadante, passado em
peneira de 50 mesh e colocados em papel filtro para secagem.
Sementes identificadas e quantificadas.
K2CO3 – Eleva a densidade da solução e separa o material orgânico da parte mineral do solo
Número de sementes
Número de plântulas
Peso da Amostra (kg)
Número de sementes viáveis por m²
130 kg
Fatia de solo de 1 m² com
10 cm de profundidade
pesa em média 130 kg
4. Modelagem
SeedChaser
WeedCast
Taxa germinação
Em média, 2 a 10% do banco germina por ano, o que depende
muito da espécie
DINÂMICA DE POPULAÇÕES
Análise de ComunidadesFitossociologia:
Densidade e Densidade Relativa
Frequência e Frequência Relativa
Dominância e Dominância Relativa
Importância Relativa
Diversidade
Equitabilidade
Importante ?
Sim, identificação de problemas !
Worst 10 weeds.
2016 - WSSAAmaranthus palmeri
Chenopodium album
Conyza ssp.
Ipomoea ssp.
Amaranthus
Cyperus
Ambrosia artemisiifolia
Solanum americanum
Weed Shifting – Alterações de Comunidades
Resposta a mudanças no habitat e a mudança dos fatores
ambientais, como a entrada de herbicidas, fertilização, etc.
1. SoloFertilidade do solo, pH
2. Sementes e equipamentos limpos
3. Rotação de Culturas
4. HerbicidasMaior uso, menor diversidade de espécie
5. Cultivo do solo
Etc.
Weed Shifting
Rare Weed Trait SyndromePequena altura
Sementes grandes
Florescimento tardio
Diminuição com:
Fertilização
Herbicidas
Intensificação Agrícola
Área mínima ?
a) Curva de área mínima - Blanquet
Jogam-se quadrados, anotam-se as espécies novas encontradas (estruturas ferro de 0,25 a 1 m²).
b)Valores empíricos (Ellenberg, 1974).
Floresta – 200 a 500 m²
Pastagens – 5 a 10 m²
Culturas – 25- 100 m²
Josias Braun-Blanquet
Problema, não leva em consideração
variações e ambientes com fortes
interferências
Diferenças para agricultura
Análise mais agronômica do que ecológica
Áreas mais restritas
Levar em consideração que a pressão de seleção ocorre de maneira muito mais intensa
Seleção momentânea, muda todo ano
Quadrados ao acaso
Americano - Área de ~2 m² Europeu – Área de ~ 3 m²
Espécies
Área (m²)2 4 6 80
2
4
6
8
10
12
Fitossociologia
FitossociologiaCiência da comunidade de plantas e as relações com oambiente e processos que modificam as comunidades.
ComunidadeAssociações de espécies que habitam mesma área em determinado momento,
que coexiste no tempo, interagindo entre si.
Clements – SUPERORGANISMO – Mudanças abruptas
Gleason - + ALEATÓRIO – Independente. A ocorrência é proporcional ao estresse
tolerado
Superorganismo ?
Independência ?
Densidade Relativa
𝐷𝑒. 𝑅 =𝐷𝑒.𝑛
𝐷𝑒.𝑛* 100
Frequência Relativa
Fq. 𝑅 =𝐹𝑞.𝑛
𝐹𝑞.𝑛* 100
Dominância Relativa
Do. 𝑅 =𝐷𝑜.𝑛
𝐷𝑜.𝑛* 100
Densidade e Frequência
Métodos não destrutivos.
Consome muito tempo.
Correta identificação - não sub nem sobrestima.
Não leva em conta massa dos indivíduos.
Dominância e Cobertura
Dominância – Preciso, porém destrutivo.
Cobertura – Rápida, não destrutiva, porém subjetiva.
Cobertura x Desenvolvimento
Índice Valor de Importância (IVI)
𝐼𝑅. 𝑛 =𝐼𝑉𝐼. 𝑛
𝐼𝑉𝐼. 𝑛
Importância Relativa (IR)
𝐼𝑉𝐼 = 𝐷𝑒. 𝑅 + 𝐷𝑜. 𝑅 + 𝐹𝑞. 𝑅
Oliveira e Freitas, 2008.
O que é H’ e E ?▪ H = Diversidade – Índice de Shannon Weiner
H’ = - ∑[ Pi x ln (Pi)] ou Hm’ = - ∑[ Mi x ln (Mi)]
Pi = proporção de indivíduos da espécie i dividido pelo total de indivíduos da amostra
Pode ser calculado em relação a densidade de plantas e a massa
SEP – Shannon Weiner e proporção uniformidade
▪SEP = H’m / H’
SEP = 1
Ausência de seleção no ambiente
Longevidade do sistema ?
E o E ??
▪ E = Equitabilidade
E = H’/H’max
Representa quanto a comunidade está igual ou não
Se igual a 1 – Todos indivíduos apresentam densidades e massa semelhantes
Quanto menor – maior a dominância de alguma espécie.
E se ?
Área de Matologia - HERBAE
Tamanho da área Quantidade de blocos percorridos (%)
Menor que 15.000 ha 40 %
Entre 15.001 e 30.000 ha 35 %
Entre 30.0001 a 45.000 ha 30 %
Maior que 45.0001 ha 25 %
Tamanho do bloco Quantidade de talhões a serem vistoriados
Até 50 ha 4
De 50 a 100 ha 6
De 100 a 200 ha 8
Maior que 200 ha 10
Número de fazendas (blocos de produção) a serem vistoriadas de acordo com o tamanho da área de
produção de cana-de-açúcar da unidade
Número de talhões a serem adentrados e vistoriados de acordo com o tamanho da fazenda
(bloco) de produção de cana-de-açúcar
Kuva, M.
ESCALA DE NOTAS PARA DIAGNÓSTICO DE PLANTAS DANINHAS
0 (zero): nenhuma planta observada
1 (um): poucas plantas (é possível quantificar numa vistoria rápida)
e observadas em poucos talhões (frequência < 50%).
2 (dois): poucas plantas (é possível quantificar numa vistoria
rápida) em vários talhões (frequência > 50%).
3 (três): muitas plantas (não é possível quantificar numa vistoria
rápida) em poucos talhões (frequência <50%).
4 (quatro): muitas plantas (não é possível quantificar numa vistoria
rápida) em muitos talhões (frequência > 50%).
5 (cinco): muitas plantas (não é possível quantificar numa vistoria
rápida) em todos os talhões (frequência = 100%).
Kuva, M.
Kuva, M.
Kuva, M.
Análise composta ? Multivariada
Agrupamento de
plantas
Ferreira et al., 2011.
Kuva et al., 2008
Análise composta ? Multivariada
Componentes principais Gulden et al., 2010.
E após a aplicação de herbicidas ?
Todas análises citadas podem ser feitas após a aplicação de herbicidas
Avaliação específica de controle:
Escala SBCPD (Controle Visual)
Escala ALAM (fitotoxicidade)
Mortalidade de Plantas
Biomassa seca
Problemas ? Análise pessoal ? Problema da massa seca.
Munaro, 2018
PLANTAS DANINHAS E BIODIVERSIDADE
Diversidade
Nível Intraespecífico - Espécie
Nível Interespecífico - Espécies
Nível de habitat - Redes ecológicas
Diversidade de plantas daninhas
x
Diversidade promovida por plantas daninhas
Agricultura que contribua para a Biodiversidade
x
Biodiversidade que contribua para a Agricultura
Benefícios Malefícios
Suporte a vida
selvagem
Redução
produtividade
Fonte polinização Alergias
Desvio patógenos Atrair patógenos
Desvio de pragas Atrair pragas
Alelopatia Alelopatia
Qualidade do solo Qualidade do solo
Fitorremediação Intoxicações
Diversidade Genética
Medida por
- Proporção de locus polimórficos
- Riqueza total de alelos por locus
- Heterozigose
- Efeito do tamanho da população
- Herdabilidade
- Variabilidade genética
- Etc.
Mas,,,,
A diversidade é boa ?
1. Uma comunidade mais diversa é mais competitiva ?
Diferenças fenotípicas contrastam a habilidade da comunidade em
competir por diferentes recursos, mas...
E se estas espécies
forem similares as
culturas?
2. Uma comunidade mais diversa é um indicador de
sustentabilidade
Fatores atuais seleção
Herbicidas
Solo
Emissão de gases
Diminuição da biodiversidade
Necessidades de maiores pesquisas
3. Espécies daninhas com tratos raros
Tolerância a seca
Tolerância ao estresse salino
Etc.
International
Weed
Genomics
Consortium
Evolução
Identificação
Resistência
Dispersão
Tratos
Manejo
AULA PRÁTICA - HOJE
Cada grupo lançará 2 quadrados - 0,5 m²
Identificar em cada saco (1 espécie por saco)
GRUPO + Período + Espécie + Número de plantas por espécie
EXEMPLO. Grupo 2 – Tarde – Nabiça – 3 plantas
Arthur Arrobas Martins BarrosoDepartamento de Fitotecnia e Fitossanitarismo
Virologista. Primeira cientista a clonar o HIV e determinar a função de seus genes
PERGUNTAS ?