Faunistic analysis and seasonal fluctuation of ladybeetles in an agro-ecological system installed for organic vegetable production

Thiago  Sampaio de Souza; Elen de Lima Aguiar-Menezes; José Guilherme  Marinho Guerra; Vinicius José  Fernandes; Aline  Gomes Pimenta; Carlos Antonio  Alves dos Santos

doi:10.14393/BJ-v37n0a2021-53540

Authors

Thiago Sampaio de Souza Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro https://orcid.org/0000-0003-1604-5521
Elen de Lima Aguiar-Menezes Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro https://orcid.org/0000-0003-3634-0202
José Guilherme Marinho Guerra Embrapa Agrobiologia https://orcid.org/0000-0002-3532-9661
Vinicius José Fernandes Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro https://orcid.org/0000-0002-3979-1722
Aline Gomes Pimenta Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro https://orcid.org/0000-0002-9602-3631
Carlos Antonio Alves dos Santos Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro https://orcid.org/0000-0002-7748-5267

DOI:

https://doi.org/10.14393/BJ-v37n0a2021-53540

Keywords:

Agroecological principles, Coccinellidae, Faunistic indexes, Population fluctuation, Vegetable diversity.

Abstract

Plans for an agro-ecological system for agricultural production must consider vegetal diversification in agricultural properties because, among other advantages, it can help the biological control of pests when it focuses on such an end. Predator ladybeetles (Coleoptera: Coccinellidae) can be found in different environments; they play an important role in biological control. The aims of the present study were to feature ladybeetle populations through faunistic analysis and determine their fluctuations in an agro-ecological system comprising seven sub-systems subjected to different cultivation systems in Seropédica County, RJ. The experiment was conducted from December/2018 to December/2019 at Módulo de Cultivo Orgânico Intensivo de Hortaliças (MCOIH), which is located at Sistema Integrado de Produção Agroecológica (SIPA). In total, 1,231 adult ladybeetles were captured, distributed into 13 species, 3 genera and 2 tribes of Coccinellidae, which resulted in S (taxon richness) = 19, Shannon-Wiener diversity index (H’) = 0.65 (at 0 to 1 scale) and Margalef diversity index (α) = 2.53 (values lower than 2.0 represent low diversity sites). Equitability was low (E = 0.22), since one of the ladybeetle species has prevailed: Cycloneda sanguinea (most frequent, dominating and constant) in MCOIH, as well as in each of the sub-systems. However, the simplest sub-systems installed for vegetable production (monoculture gardens) were not favorable for ladybeetle diversity, whereas sub-systems installed for polyculture of leafy vegetables recorded the greatest taxa diversity of ladybeetles, including species that predate in aphids that attack vegetables [Coleomegilla maculata, Coleomegilla quadrifasciata, Cycloneda sanguinea, Eriopis connexa, Harmonia axyridis, Hippodamia convergens and Hyperaspis (Hyperaspis) festiva]. The sub-system comprising gliricidia was used to produce fertilization biomass and favored the predominance of C. sanguinea in comparison to the other ladybeetle species in MCOIH. Spring was the season mostly favoring the occurrence of C. sanguinea and H. convergens adults; which were dominant species in ladybeetle assemblage in MCOIH; however, C. sanguinea was constant and H. convergens was accessory.

Downloads

Download data is not yet available.

References

AGUIAR-MENEZES, E.L. Diversidade vegetal: uma estratégia para o manejo de pragas em sistemas sustentáveis de produção agrícola. Documentos, 177. Seropédica: Embrapa Agrobiologia, 2004.

AGUIAR-MENEZES, E.L., 2017. Manejo fitossanitário em sistemas orgânicos de produção no Brasil. In: NICOLI, C.F. et al. org. Agronomia: colhendo as safras do conhecimento. Alegre: UFES, CAUFES, pp. 63-92. Available from: https://periodicos.ufes.br/seagro/issue/view/845

ALHADIDI, S.N., GRIFFIN, J.N. and FOWLER, M.S. Natural enemy composition rather than richness determines pest suppression. BioControl. 2018, 63, 575-584. https://doi.org/10.1007/s10526-018-9870-z

ALTIERI, M. and NICHOLLS, C. Biodiversity and pest management in agroecosystems. 2th ed. Boca Raton: CRC Press, 2018.

ALTIERI, M.C., SILVA, E.N. and NICHOLLS, C.I. O papel da biodiversidade no manejo de pragas. Ribeirão Preto: Holos, 2003.

AMARAL, D.S.S.L., et al. Non-crop vegetation associated with chili pepper agroecosystems promote the abundance and survival of aphid predators. Biological Control. 64(3), 338-346. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2012.12.006

ANDOW, D.A. Vegetational diversity and arthropod population response. Annual Review of Entomology. 1991, 36, 561-586. https://doi.org/10.1146/annurev.en.36.010191.003021.

BENNETT, F.D. First records of hymenopterous parasites of aphids from Trinidad, West Indies. Florida Entomologist. 1985, 68(1), 227-228. https://journals.flvc.org/flaent/article/view/58001/55680

BERNARDI, O. et al. Levantamento populacional e análise faunística de lepidoptera em Eucalyptus spp. no município de Pinheiro Machado, RS. Ciência Florestal. 2011, 21(4), 735-744. https://doi.org/10.5902/198050984517

BLAAUW, B.R. and ISAACS, R. Wildflower plantings enhance the abundance of natural enemies and their services in adjacent blueberry fields. Biological Control. 2015, 91, 94-103. http://dx.doi.org/10.1016/j.biocontrol.2015.08.003

BEGON, M., HARPER, J.L. and TOWNSEND, C.R. Ecology: individuals, populations and communities. 3rd ed. Oxford: John Wiley & Sons, 1996.

BugGuid Net (BUGGUIDE). Iowa State University, 2020. Available from: http://bugguide.net

CARVALHO, D.F., et al. Avaliação da evapotranspiração de referência na região de Seropédica-RJ, utilizando lisímetro de pesagem. Revista Brasileira de Agrometeorologia. 2006, 14(2), 108-116.

DRUMOND, M.A. and CARVALHO FILHO, O.M. Gliricídia. In: KIILL, L.H.P. and MENEZES, E.A., eds. Espécies Vegetais Exóticas com Potencialidades para o Semi-árido Brasileiro. Brasília: EMBRAPA, 2005, pp. 301-321.

ESCALONA, H.E. et al. Molecular phylogeny reveals extreme food plasticity in evolution of true ladybird beetles (Coleoptera: Coccinellidae: Coccinellini). BMC Evolutionary Biology. 2017, 17(151), 1-11. https://doi.org/10.1186/s12862-017-1002-3

EVANS, E.W. Searching and reproductive behaviour of female aphidophagous lady birds (Coleoptera: Coccinellidae): a review. European Journal of Entomology. 2003, 100(1), 1-10. https://doi.org/10.14411/eje.2003.001

GIORGI, J.A., et al. The evolution of food preferences in Coccinellidae. Biological Control. 2009, 51(2), 215-231. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2009.05.019

GLIESSMAN, S.R. Agroecologia: processos ecológicos em agricultura sustentável. 2th ed. Porto Alegre: Universidade, UFRGS, 2001.

GOTT, R.M., et al. Flutuação populacional de Chrysomelidae e Coccinellidae em Crotalaria juncea supressora de plantas daninhas. In: Congresso Brasileiro de Ciência das Plantas Daninhas, Ribeirão Preto. Ribeirão Preto: CBCPD. p.27, 2010.

HAGEN, K.S. Biology and ecology of predaceous Coccinellidae. Annual Review of Entomology. 1962, 7, 289-326. https://doi.org/10.1146/annurev.en.07.010162.001445

HARTERREITEN-SOUZA, É.S., et al. Seasonal fluctuation in the population of Harmonia axyridis (Pallas, 1773) (Coleoptera: Coccinellidae) and co-occurrence with other Coccinellids in the Federal District of Brazil. Papéis Avulsos de Zoologia. 2012, 52(11), 133-139. https://doi.org/10.1590/S0031-10492012001100001

HODEK, I. Bionomics and ecology of predaceous Coccinellidae. Annual Review of Entomology. 1967, 12, 76-104. https://doi.org/10.1146/annurev.en.12.010167.000455

HODEK, I. Biology of Coccinellidae. Prague: Academic of Sciences, 1973.

HODEK, I. and EVANS, E.W., 2012. Food relationships. In: HODEK, I., VAN EMDEN, H.F. and HONEK, A., eds. Ecology and behavior of the ladybug beetles (Coccinellidae). West Sussex: Blackwell Publishing, pp. 141-274.

HOFFMANN, M.P. and FORDSHAM, A.C. Natural enemies of vegetable insect pests. Ythaca: Cornell Cooperative Extension, Cornell University, 1993.

LIXA, A.T. Bioecologia de joaninhas predadoras em sistema orgânico diversificado e efeitos de defensivos alternativos sobre Coleomegilla maculata (Coleoptera: Coccinellidae) em laboratório. Tese de Doutorado. Seropédica: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, 2013.

LIXA, A.L. Coccinellidae (Coleoptera) usando plantas aromáticas como sítios de sobrevivência e reprodução em sistema agroecológico, e aspectos biológicos em condições de laboratório. Dissertação de Mestrado. Seropédica: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, 2008.

LIXA, A.T., et al. Diversidade de Coccinellidae (Coleoptera) em plantas aromáticas (Apiaceae) como sítios de sobrevivência e reprodução em sistema agroecológico. Neotropical Entomology. 2010, 39(3), 354-359. https://doi.org/10.1590/S1519-566X2010000300007

MARGALEF, R. Homage to Evelyn Hutchinson, or why is there an upper limit to diversity. Transactions of the Connecticut Academy of Sciences and Arts. 1972, 44, 211-235. http://hdl.handle.net/10261/166281

MARGURRAN, A.E. Ecological diversity and its measurement. 1st ed. Princeton: Princeton University, 1988.

MEDEIROS, M.A. Papel da biodiversidade no manejo da traça-do-tomateiro Tuta absoluta (Meyrick, 1917) (Lepidoptera: Gelechiidae). Tese de Doutorado. Brasília: Universidade de Brasília, 2007.

NEVES, M.C.P., et al., 2005. Sistema integrado de produção agroecológica ou Fazendinha Agroecológica km 47. In: AQUINO, A.M. and ASSIS, R.L., eds. Agroecologia: princípios e técnicas para uma agricultura orgânica sustentável. Brasília: Embrapa Informação Tecnológica, pp. 147-172.

OBRYCKI, J.J., et al. Aphidophagy by Coccinellidae: application of biological control in agroecosystems. Biological Control. 2009, 51(2), 244-254. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2009.05.009

ODUM, E.P. Ecology: link between the natural and the social sciences. 2nd ed. New York: Holt, Rinehart and Winston, 1975.

ODUM, E.P. Basic ecology. Philadelphia: Saunders College Pub., 1983.

OLIVEIRA, R.E.G. and RANDO, J.S.S. Diversidade de insetos em plantas hospedeiras próximas às áreas de cultivo de milho e algodão. Revista de Agricultura Neotropical. 2017, 4(3), 35-40. https://doi.org/10.32404/rean.v4i3.1602

PATT, J.M., HAMILTON, G.C. and LASHOMB, J.H. Impact of strip insectary intercropping with flowers on conservation biological control of the Colorado potato beetle. Advances in Horticultural Science. 1997, 11(4), 175-181. https://www.jstor.org/stable/42883179

PEREIRA, W. and MELO, W.F. Manejo de plantas espontâneas no sistema de produção orgânica de hortaliças. Circular Técnica, 62. Brasília: Embrapa Hortaliças, 2008.

PINTO-COELHO, R.M. Fundamentos em ecologia. 1st ed. Porto Alegre: Artmed, 2000.

RESENDE, A.L.S., et al. Primeiro registro de Lipaphis pseudobrassicae Davis (Hemiptera: Aphididae) e sua associação com insetos predadores, parasitóides e formigas em couve (Cruciferae) no Brasil. Neotropical Entomology. 2006, 35(4), 551-555. https://doi.org/10.1590/S1519-566X2006000400019

RESENDE, A.L.S., et al. Estrutura populacional de joaninhas predadoras no consórcio de couve e coentro em comparação ao monocultivo da couve, sob manejo orgânico. Boletim de Pesquisa e Desenvolvimento, 39. Seropédica: Embrapa Agrobiologia, 2009.

RESENDE, A.L.S., et al. Ocorrência de insetos predadores de pulgões em cultivo orgânico de couve em sistema solteiro e consorciado com adubos verdes. Comunicado Técnico, 101. Seropédica: Embrapa Agrobiologia, 2007.

RESENDE, A.L.S., et al. Consórcio couve-coentro em cultivo orgânico e sua influência nas populações de joaninhas. Horticultura Brasileira. 2010, 28(1), 41-46. https://doi.org/10.1590/S0102-05362010000100008

RICKLEFS, R.E. A economia da natureza. 3th ed. Rio de Janeiro: Guanabara-Koogan, 2003.

RODRIGUES, W.C., et al. Riqueza de espécies de inimigos naturais de pragas associadas ao cultivo de tangerina orgânica em Seropédica – Rio de Janeiro, Brasil. EntomoBrasilis. 2008, 1(1), 6-9. https://doi.org/10.12741/ebrasilis.v1i1.4

ROOT, R.B. Organization of plant-arthropod association in simple and diverse habitats: the fauna of collards (Brassicae oleraceae). Ecology Monograph. 1973, 43(1), 95-124. https://doi.org/10.2307/1942161

SANTOS-CIVIDANES, T.M. and CIVIDANES, F.J. Ocorrência de Psyllobora confluens (Fabricius) (Coleoptera: Coccinellidae) em quiabeiro Abelmoschus esculentus L. em Andradina, SP. Arquivos do Instituto Biológico. 2009, 76(4), 741-743.

SHANKER, C., et al. Flora surrounding rice fields as a source of alternative prey for coccinellids feeding on the pests of rice. European Journal of Entomology. 2018, 115, 364-371. https://doi.org/10.14411/eje.2018.036

SILVA, D.C., et al. Ocorrência sazonal de joaninhas predadoras (Coleoptera, Coccinellidae) coletadas num pomar cítrico com tratos culturais ecológicos, em Montenegro, Rio Grande do Sul. Pesquisa Agropecuária Gaúcha. 2005, 11(1), 85-88. http://revistapag.agricultura.rs.gov.br/ojs/index.php/revistapag/article/view/290

SILVA, F.S. Prospecção de plantas espontâneas com potencial alimentício e avaliação agroeconômica de um módulo de cultivo orgânico. Dissertação de Mestrado. Seropédica: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, 2018.

SILVA, F.S., et al. Desafios e reflexões sobre a experiência de um Módulo de Cultivo Orgânico Intensivo de Hortaliças nas condições da Baixada Fluminense. Cadernos de Agroecologia. 2018, 13(1), 1-7. http://cadernos.aba-agroecologia.org.br/index.php/cadernos/article/view/1873/102

SNYDER, W.E. Coccinellids in diverse communities: Which niche fits? Biological Control. 2009, 51(2), 323-335. http://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2009.05.010

SOUTHWOOD, T.R.E. Ecological methods: with particular reference to the study of insect populations. 2th ed. London: Chapman & Hall, 1995.

SOUTHWOOD, T.R.E. and WAY, M.J., 1970. Ecological background to pest management. In: RABB, R.L. and GUTHRIE, F.E., eds. Concepts of pest management. Raleigh: North Carolina State University, pp. 231-243.

SOUZA, P.R.B., CRISPIM, B.A. and CANESIN, A. Faunistic analysis of fruit flies (Diptera: Tephritidae) in a guava orchard and semideciduous forest fragment in Central-West Region of Brazil. Revista Chilena de Entomología. 2020, 46(1), 31-39.

SPOLIDORO, M.V., et al. Diversidade de predadores em pomar de tangerina cv. Poncã, na Fazendinha Agroecológica, Seropédica (Embrapa/UFRuralRJ). Anais da XIV Jornada de Iniciação Científica da UFRuralRJ . 2004, 14(1), 114-117.

STARY, P. and CERMELI, M. Parasitóides (Hymenoptera, Aphidiidae) de áfidos en plantas cultivadas de Venezuela. Boletín de Entomología Venezolana. 1989, 5(10), 77-80.

STEPHENS E.J. and LOSEY, J.E. Comparison of Sticky Cards, Visual and Sweep Sampling of Coccinellid Populations in Alfalfa. Environmental Entomology. 2004, 33(3), 535-539. https://doi.org/10.1603/0046-225X-33.3.535

TOGNI, P.H.B., et al. Conservação de inimigos naturais (Insecta) em tomateiro orgânico. Arquivos do Instituto Biológico. 2010, 77(4), 669-676.

URAMOTO, K., WALDER, J.M.M. and ZUCCHI, R.A. Análise quantitativa e distribuição de populações de espécies de Anastrepha (Diptera: Tephritidae) no campus Luiz de Queiroz, Piracicaba, SP. Neotropical Entomology. 2005, 34(1), 33-39. https://doi.org/10.1590/S1519-566X2005000100005

VANDERMEER, J. and PERFECTO, I. Breakfast of biodiversity: the truth about rainforest destruction. Oakland: Food First Book, 1995.

WALKER, D., 1989. Diversity and stability. In: CHERRETT, J.M., ed. Ecological concepts. Oxford: Blackwell Scientific Public, pp. 115-146.