Scarítes anthracinus (coleoptera: carabidae): efecto tóxico de clorpirifos y de cipermetrina en bioensayos de laboratorio

Carla Salvio*; Pablo Luis Manetti; Natalia Liliana Clemente & Alicia Noemí López

Facultad de Ciencias Agrarias - Universidad Nacional de Mar del Plata: Unidad Integrada Balcarce, Argentina.
*Autor de contacto: salvio.carla@inta.gob.ar

Recibido: 13-11-14
Recibido con revisiones: 30-03-15
Aceptado: 30-03-15

RESUMEN

Los carábidos predadores se concentran en la superficie del suelo y se encuentran expuestos a los efectos adversos a la aplicación de los insecticidas. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de Clorpirifos y de Cipermetrina sobre Scarites anthracinus (Coleoptera: Carabidae). Se realizaron dos bioensayos por separado en donde se evaluaron distintas dosis de Clorpirifos (concentrado emulsionable (CE), 48% de ingrediente activo (i.a.) y de Cipermetrina (CE, 25% de i.a.). La unidad experimental consistió en colocar un S. anthracinus en un recipiente con 500 g de suelo húmedo y 24 g de residuo vegetal. Para el bioensayo con Clorpirifos los tratamientos fueron 0; 24; 48; 120; 240; 480; 960 y 1440 g de i.a. ha^-1 y para Cipermetrina: 0; 12,5; 25; 50; 75 y 100 g de i.a. ha^-1. El diseño fue completamente aleatorizado con 12 repeticiones y los recipientes se colocaron en una cámara a 20 ± 2 °C y 14L:10O. La proporción de individuos muertos aumentó a medida que las dosis de ambos insecticidas fueron mayores. A partir de 120 g de Clorpirifos ha^-1 se alcanzó el 100% de mortalidad a las 120 horas después de la aplicación y su dosis letal media (DL₅₀) fue 60,44 g de i.a. ha^-1. Con 100 g de Cipermetrina ha^-1 se obtuvo la proporción mayor de muertos 0,6 y su DL₅₀ fue 99,52 g de i.a. ha^-1. Clorpirifos fue muy tóxico para S. anthracinus ya que con una dosis 8 veces menor que la recomendada a campo se redujo la población a la mitad, mientras que Cipermetrina fue menos perjudicial debido a que su DL₅₀ fue el doble de la dosis recomendada.

Palabras clave. Carábido; organofosforado; piretroide.

Scarites anthracinus (COLEOPTERA: CARABIDAE): TOXIC EFFECT OF CHLORPYRIFOS AND CYPERMETHRIN IN LABORATORY BIOASSAYS

ABSTRACT

Carabid predators are mainly located on the soil surface and they are exposed to the negative effects of insecticides. The aim of this study was to evaluate the effect of Chlorpyrifos and Cypermethrin on Scarites anthracinus (Coleoptera: Carabidae). Two bioassays were conducted separately using different doses of Chlorpyrifos (emulsifiable concentrate (EC), 48% active ingredient (a.i.)) and Cypermethrin (CE, 25% a.i.). Each experimental unit consisted of a container filled with 500 g of wet soil and 24 g of vegetal residue where one individual of S. anthracinus was placed. In the Chlorpyrifos bioassay treatments were 0; 24; 48; 120; 240; 480; 960 and 1440 g of a.i. ha^-1 while in the Cypermethrin biassay rates were 0; 12.5; 25; 50; 75 and 100 g of a.i. ha^-1. A complete randomized experimental design with 12 replicates was set up. Containers were placed in a chamber at 20 ± 2 °C and 14L: 10O. The proportion of dead individuals increased as doses of both insecticides raised. Using a rate of 120 g Chlorpyrifos ha^-1 100% mortality at 120 hours after application was achieved and its median lethal dose (LD₅₀) was 60.44 g a.i. ha^-1. On the other hand, the highest proportion of dead individuals (i.e. 0.6) was achieved using a rate of Cypermethrin of 100 g of a.i. ha^-1 and LD₅₀ was 99.52 g of a.i. ha^-1. Chlorpyrifos was very toxic to S. anthracinus because population was reduced to a half by using a dose less than 8 times the recommended for production. Cypermethrin was less harmful since LD₅₀ was only twice the recommended dose.

Key words. Carabid; organophosphate; pyrethroid.

INTRODUCCIÓN

Los coleópteros son un grupo numeroso dentro de la macrofauna, con una considerable riqueza y diversidad, que junto con los dípteros e himenópteros, constituyen más de los dos tercios de la artropodofauna existente en los agroecosistemas (Marasas, 2001). Los coleópteros se encuentran en todos los niveles tróficos y comprenden más de 100 familias, siendo Carabidae la más numerosa (Lóvei & Sunderland, 1996; Marasas, 2002). Esta familia tiene hábitos fundamentalmente ligados al suelo y por esta razón, son ampliamente conocidos como ''escarabajos del suelo'' (Richards & Davies, 1984; Hatteland et ai., 2010). Asimismo, los coleópteros se comportan como predadores específicos o inespecíficos de organismos considerados plagas en los cultivos, consumiendo por día aproximadamente su propio peso en masa de alimento (Krooss & Schaefer, 1998; Marasas, 2001). Además, son mejora-dores de la estructura y fertilidad del suelo, ya que a través de sus secreciones y deyecciones promueven la creación de un microhábitat edáfico propicio para el desarrollo de aquellas comunidades de microorganismos directamente involucrados en la degradación de la materia orgánica. El conjunto de estas actividades favorecen la aireación e infiltración del agua creando condiciones favorables para un crecimiento adecuado de las raíces de los cultivos (Gassen, 2000).

Por otro lado, los carábidos reaccionan sensiblemente a los cambios antropogénicos que afectan a la calidad del hábitat y por lo tanto, pueden ser considerados como bioindicadores (Kromp, 1989; Rainio & Niemelá, 2003; Holland, 2004; Koivula, 2011; Schwerk & Szyszko, 2011). Entendiéndose como bioindicadores a aquellos organismos que cambian sus características fisiológicas y/o me-tabólicas al modificarse las condiciones ambientales (Ratte et al., 2003).

Dentro de Carabidae, se encuentra Scarites anthracinus (Dejean, 1831) un predador muy voraz cuya alimentación consiste principalmente en orugas de lepidópteros. La presa es consumida sobre la superficie o dentro de los túneles donde pasa la mayor parte del tiempo este predador. Es una especie primaveral que hiberna en estado adulto y larval. Paulatinamente, a partir de septiembre comienza a aumentar su actividad, siendo máxima durante octubre-noviembre y declina notoriamente hacia el verano (Marasas, 2001).

Entre las prácticas agrícolas que afectan a las poblaciones de carábidos se encuentran el uso continuo de plaguicidas y fertilizantes como así también, los distintos tipos de labranzas (Huusela- Veistola, 1996; van Toor, 2006) . Tanto en la Argentina como en otras regiones del mundo, Clorpirifos y Cipermetrina son los insecticidas más utilizados en sistemas de cultivos bajo siembra directa (Jergentz et al., 2005; Casabé et al., 2007). La aplicación foliar de estos plaguicidas causa efectos sobre la supervivencia de estos predadores ya que se concentran cerca o en la superficie del suelo (Stinner & House, 1990). A su vez, los insecticidas ocasionan efectos indirectos debido a que su aplicación disminuye el número de presas disponibles para los carábidos alterando de este modo su alimentación (Fountain et al., 2007; Frampton & van den Brink, 2007) . De acuerdo a lo expuesto, se hipotetiza que Clorpirifos y Cipermetrina a las dosis recomendadas en el campo disminuyen la supervivencia de Scarites anthracinus y en consecuencia, el objetivo de este estudio fue determinar el efecto letal de ambos insecticidas sobre este predador.

MATERIALES Y MÉTODOS

Para los dos bioensayos se recolectaron adultos de S. anthracinus mediante trampas de caída (Spence & Niemelá, 1994). Cada trampa de caída consistió en un recipiente de plástico de 1000 cc enterrado con la boca a nivel de la superficie del suelo. Cada una fue colocada en lotes bajo siembra directa ubicados en la Estación Experimental Agropecuaria (EEA) Balcarce del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA), Argentina (37°45'S; 58°18'O, 120 m snm.). Las trampas se revisaron diariamente y los individuos capturados se colocaron individualmente en recipientes de plástico con tapa de 20 cm x 20 cm con 500 g de suelo y 24 g de residuos vegetales. Los carábidos se alimentaron con pulgones vivos y se llevaron a una cámara a 20 ± 2 °C y con un fotoperíodo de 14L: 10O. Los ejemplares se mantuvieron una semana para su aclimatación y luego se utilizaron para los diferentes bioensayos.

La unidad experimental (UE) de cada bioensayo consistió en colocar un adulto de S. anthracinusdentro de un recipiente de plástico con tapa, de 20 cm x 20 cm, con 500 g de suelo húmedo y 24 g de residuo vegetal (trigo). Las propiedades físicas y químicas del suelo utilizado fueron las siguientes: 5,1% de materia orgánica; 20,9% de arcilla; 34,9% de limo; 44,2% de arena; pH=7,7; conductividad 0,6 mmhos cm^-1 y capacidad de intercambio catiónica (C.I.C.) 29,3 meq 100 g^-1. Se probaron dos insecticidas por separado Clorpirifos (concentrado emul-sionable (CE), 48% de ingrediente activo (i.a.)) y Cipermetrina (CE, 25 de i. a.). Los tratamientos fueron: 0; 24; 48; 120; 240; 480; 960 y 1440 g de Clorpirifos ha^-1 y 0; 12,5; 25; 50; 75 y 100 g de Cipermetrina ha^-1. Para cada bioensayo se realizaron diluciones en agua destilada para lograr las dosis adecuadas de g de i.a. por kg de suelo de peso seco, teniendo en cuenta que el peso de una hectárea equivale a 600.000 kg con una densidad aparente de 1,2 M m^-3 y una profundidad de 5 cm. La aplicación de los diferentes tratamientos de cada insecticida se realizó sobre la superficie mediante un asperjador manual, manteniendo el mismo volumen final de aplicación en cada UE.

El diseño para ambos bioensayos fue completamente aleatorizado con 12 repeticiones y los recipientes se colocaron en la cámara de cría mencionada con anterioridad. Las observaciones se realizaron a las 24, 48, 72, 96 y 120 horas después de la aplicación (HDA) y se determinaron el número de individuos vivos y muertos así como, los síntomas de intoxicación.

Para determinar la relación entre la proporción de S. an-thracinus muertos y la dosis de cada uno de los plaguicidas a las 120 horas después de la aplicación se ajustó un modelo no lineal con una función logística de dos parámetros. La función es simétrica en su punto de inflexión y tiene un límite inferior igual a 0 (donde no se encuentran individuos muertos cuando la dosis es igual a 0) y un límite superior igual a 1 (donde se encuentran todos los individuos muertos con la dosis mayor). La función se expresa de la siguiente manera:

x: es la dosis de cada insecticida (g de i.a. ha^-1); b: pendiente y e: es la dosis letal media (DL₅₀) o punto de inflexión.

El ajuste se realizó a través del paquete drm (dose-response models) del programa R 2.15.2 (R Development Core Team, 2012) y para cada uno de los insecticidas se estimaron las DL₅₀ en g de i.a. ha^-1 y sus respectivos intervalos del 95% de confianza.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La proporción de individuos muertos de S. anthracinus aumentó a medida que la dosis de Clorpirifos fue mayor. Con 120, 480, 960 y 1440 g de i.a. ha^-1 se alcanzó el 100 % de mortalidad a las 120 HDA (Fig. 1). Por lo tanto, con la dosis recomendada en el campo que es de 480 g de i.a. ha^-1 se observó el efecto letal sobre S. anthracinusa las 120 HDA (Fig. 1).

La dosis de Clorpirifos necesaria para matar el 50 % de la población de S. anthracinus, es decir, su DL₅₀ fue 60,44 g de i.a. ha^-1 (Tabla 1). En consecuencia, este insecticida fue muy tóxico para S. anthracinusya que con una dosis 8 veces menor que la recomendada, Clorpirifos redujo la población a la mitad.

En coincidencia con estos resultados y en condiciones controladas, Floate et al. (1989) determinaron que 480 g de Clorpirifos ha^-1 es muy tóxico sobre los carábidos predadores Bembidion obscurellumy B. quadrimaculatumde-bido a que causa una mortalidad de 83 a 100% y además, su toxicidad residual se mantiene elevada después de una semana. Asimismo, en varios ensayos a campo se observó que 720 g de Clorpirifos ha^-1 disminuye la densidad activa de los carábidos (Clements et al., 1988; Asteraki et al., 1992). De igual manera, Curtis & Horne (1995) estudiaron los efectos de Clorpirifos sobre los carábidos predadores y encuentran que se reduce su densidad activa luego de los 6 días de su aplicación. Comparando dichos resultados con la dosis de aplicación recomendada del insecticida y la utilizada en este bioensayo 480 g de i.a. ha^-1, se determinó que el insecticida es letal para S. anthracinus.

Figura 1. Curva dosis respuesta de la proporción de individuos muertos de Scarites anthracinus a las distintas dosis de Clorpirifos (g de i.a. ha-1)
a las 120 horas después de la aplicación. • Promedio Dosis letal 50 (DL50).
Figure 1. Dose response curve of the proportion of death individuals Scarites anthracinus as related to different doses of Chlorpyrifos (g a.i. ha-1) 120 hours after insecticide application. • Mean Lethal dose 50 (LD50).

Tabla 1. Dosis letal media (DL₅₀), desvío estándar e intervalo de confianza de Clorpirifos y de Cipermetrina para Scarites anthracinus.
Table 1. Mean lethal dose (LD₅₀), standard deviation and confidence interval of Chlorpyrifos and Cypermethrin for Scarites anthracinus.

A diferencia de los resultados obtenidos en este estudio, Turner et al. (1990) confirmaron que la dosis recomendada de Clorpirifos para su utilización en el campo no causa mortalidad sobre Pterostichus melanarius, en cambio con una dosis 4 veces mayor se observó un aumento de su mortalidad.

Por otra parte, los plaguicidas pueden ocasionar efectos indirectos sobre los carábidos debido a que su aplicación disminuye el número de presas disponibles para los organismos alterando de este modo su alimentación (Asteraki et al., 1992). Aunque en este estudio no se evaluaron aquellos efectos indirectos hay varios trabajos que demuestran que tanto la diversidad como la riqueza de los colémbolos, que sirven de alimento a P. oblongopunctatus, se reducen con la aplicación de Clorpirifos (Fountain et al., 2007; Frampton & van den Brink, 2007). A su vez, los carábidos pueden consumir presas intoxicadas con los plaguicidas causándoles efectos letales. En efecto, Mauchline et al. (2004) observaron mortalidad significativa en las especies P. madidus, P. melanarius y Nebria brevicollis cuando ingirieron áfidos intoxicados con el insecticida Dimetoato.

Se han realizado varios estudios con otros insecticidas organofosforados que producen efectos tóxicos sobre los carábidos. Por ejemplo, Lee et al. (2001) encontraron que la aplicación de Terbufos reduce la densidad activa de estos organismos. Holland & Luff (2000) y Kennedy et al. (2001) observaron que Dimetoato produce el mismo efecto. A su vez, Freuler et al. (2003) detectaron que Fonofos y Dimetoato reducen la densidad de los carábidos pero no produce cambios en la composición de las especies. Por lo tanto, se evidencia que los insecticidas organofosforados poseen un efecto letal sobre los carábidos predadores.

Figura 2. Curva dosis respuesta de la proporción de individuos muertos de Scarites anthracinus a las distintas dosis de Cipermetrina (g de i.a. ha⁴) a las 120 horas después de la aplicación. • Promedio ADosis letal 50 (DL₅₀).
Figure 2. Dose response curve of the proportion of death individuals Scarites anthracinus as related to different doses of Cypermethrin (g a.i. ha^-1) 120 hours after application. • Mean A Lethal dose 50 (LD₅₀).

Con respecto a Cipermetrina se observó que la proporción de individuos muertos aumentó a medida que la dosis del plaguicida fue mayor, si bien no se alcanzó el 100% de mortalidad de los individuos con las dosis utilizadas (Fig. 2). Con la dosis mayor 100 g de i. a. ha^-1 se obtuvo la proporción mayor de muertos 0,6 y con la dosis utilizada ha-bitualmente en el campo 50 g de i. a. ha^-1 una proporción de 0,25 individuos muertos (Fig. 2).

La DL₅₀ de Cipermetrina fue 99,52 g de i.a. ha^-1 (Tabla 1) observándose que el plaguicida fue menos perjudicial sobre S. anthracinuscon respecto a Clorpirifos, ya que la DL₅₀ fue aproximadamente el doble de la dosis de aplicación recomendada en el campo que es 50 g de i.a. ha^-1.

Al igual que los resultados obtenidos en este bioensayo, Shires (1985) observó que la aplicación de 100 g de Cipermetrina ha^-1 disminuye en un 50 % aproximadamente el número de carábidos después de una semana de su aplicación. Los autores observaron que su densidad se recupera entre la cuarta y la sexta semana después de la aplicación. Por otro lado, Purvis et al. (1988) observaron que solamente 5 g i.a. ha^-1 de Deltametrina y de Cipermetrina ocasionan sobre la densidad de los carábidos una reducción de 70% con respecto al testigo en un período de dos meses. De igual manera, Curtis & Horne (1995) detectaron que 10 g de Cipermetrina ha^-1 disminuye la densidad activa de los carábidos a los 6 días después de su aplicación. Asimismo, Freuler et al. (2003) determinaron que el mismo piretroide si bien no modifica la composición de las especies, reduce el número de los organismos, principalmente de B. quadrimaculatum. No obstante, y a diferencia de los resultados obtenidos en este estudio, Slachta & Vokoun (2010) determinaron que 150 g de Cipermetrina ha^-1 no causa efectos adversos sobre la abundancia, composición y dominancia de las especies de carábidos en condiciones de campo. De igual manera, Gyldenkaerne et al. (2000) observaron que una dosis de Cipermetrina 8 veces mayor que la aplicada en el campo no produce efectos letales sobre P. melanariusy Calathuserratus. Otros piretroides como Lambdacialotrina produce una reducción en la densidad activa de los carábidos aunque sus efectos desaparecen luego de un año (Wiek & Freier, 2000, en van Toor, 2006). También, Deltametrina produce efectos semejantes después de la segunda y cuarta semana de su aplicación (Huusela-Veistola, 2000).

Los síntomas de intoxicación observados en S. an-thracinusluego de la exposición a Clorpirifos y Cipermetrina fueron: hiperactividad, convulsiones, parálisis y luego la muerte. Tales síntomas fueron informados porJensen et al. (1997) para P. cupreusexpuesto a otro organofos-forado como Dimetoato. Por otra parte, Kivimägi et al. (2009) evaluaron el efecto de Cipermetrina sobre Platynus assimilisyencontraron que el plaguicida produce la parálisis del carábido luego de los 3 días de su aplicación. Asimismo, Prasifka et al. (2008) observaron inicialmente aumento en la actividad de S. quadriceps y luego una inhibición en su movimiento después de la exposición a Teflutrina y Lambdacialotrina.

La mayoría de los trabajos realizados con Clorpirifos y Cipermetrina se han probado sobre diversos carábidos y por lo tanto, este estudio aporta información valiosa de los efectos letales que causan aquellos insecticidas sobre S. an-thracinus, carábido presente en nuestro sistema de cultivo.

CONCLUSIONES

Clorpirifos resultó muy tóxico para S. anthracinusya que con una dosis 8 veces menor que la recomendada en el campo, 480 g i.a. ha^-1, se redujo la población a la mitad. Mientras que, Cipermetrina fue menos perjudicial debido a que su DL₅₀ fue aproximadamente el doble de la dosis de aplicación recomendada en el campo, 50 g de i.a. ha^-1. En consecuencia, si bien los insecticidas producen reducción de las especies plaga, también producen efectos adversos sobre los organismos benéficos del suelo alterando el funcionamiento del agroecosistema. Por lo tanto, se debería utilizar dichos insecticidas en el momento oportuno y a la dosis adecuada de aplicación.

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