Guardaespaldas de nuestros cultivos: interacciones tritróficas

Guardaespaldas de nuestros cultivos: interacciones tritróficas

3 septiembre, 2022 0
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Por: Angel Eliezer Bravo-Monzón* y Cristina Montiel-González** 

Desde la invención de la agricultura, hace aproximadamente 10 000 años, los seres humanos hemos tenido que defender nuestros campos de cultivo del ataque de una gran diversidad de organismos entre los que se encuentran insectos, ácaros, nemátodos, roedores, moluscos, aves, bacterias, hongos, y virus. Se estima que tan solo las plantas comestibles son atacadas por más de 10 000 especies de insectos, 100 000 enfermedades y 1 000 especies de nemátodos, de acuerdo a un estudio de Dhaliwal y colaboradores en 2010.

Una opción para reducir las poblaciones de las plagas de insectos o ácaros consiste en utilizar a sus enemigos naturales para que actúen como guardaespaldas de las plantas que cultivamos. Los enemigos pueden ser depredadores, que matan de inmediato a su presa, o parasitoides que depositan huevecillos en el organismo plaga y su progenie se alimenta de él. Esta técnica de control biológico tiene tres variantes: 1) Conservación, consiste en generar las condiciones ambientales que requieren los enemigos naturales ya presentes para hacer su trabajo; 2) Incremento, si los enemigos naturales son muy escasos se aumenta su número a través de liberaciones controladas; 3) Introducción, cuando los enemigos naturales nativos son inexistentes o poco eficientes se recurre a introducirlos de otros sitios.

Antes de liberar a estos guardaespaldas en los cultivos, debemos asegurarnos que serán efectivos y para ello es preciso entender la relación de tres niveles tróficos o alimentarios: I) las plantas, II) los herbívoros y III) los carnívoros (Figura 1).  Sabemos que las interacciones de este sistema tritrófico están moduladas por compuestos orgánicos volátiles emitidos principalmente por las plantas (primer nivel trófico), que proporcionan información sobre la salud de la planta a los herbívoros (segundo nivel trófico) y/o a los enemigos naturales (tercer nivel trófico). Los enemigos naturales utilizan señales químicas para encontrar a su presa u hospedero, y su eficiencia dependerá de que se cumplan varias condiciones.

Figura 1. Niveles alimentarios en un sistema tritrófico. Las flechas azules indican las relaciones tróficas, las flechas punteadas indican la transmisión de información a través de compuestos volátiles.

La planta debe emitir una señal confiable

La señal química liberada por una planta atacada por herbívoros debe ser distinguible del olor de las plantas sanas y de otros olores presentes en el ambiente (Figura 2). Esto se logra elevando la concentración de volátiles liberados o produciendo una mezcla de volátiles diferente. La evidencia reunida hasta ahora nos indica que en algunos casos los volátiles sí son una señal confiable para los depredadores. Sin embargo, debido a que la confiabilidad de la señal es específica en cada sistema tritrófico, resulta indispensable estudiar caso por caso. La relevancia biológica de pequeñas diferencias en la mezcla de compuestos volátiles dependerá finalmente de la percepción del enemigo natural, en este sentido los estudios de comportamiento nos pueden señalar si los volátiles son indicadores confiables para los depredadores.

Figura 2. Condiciones que favorecen un control biológico efectivo. A) La planta produce una señal confiable. B) El enemigo natural detecta y es atraído por la señal. C) El herbívoro es afectado negativamente por el enemigo natural.

El enemigo natural debe percibir y ser atraído por la señal

En general, los enemigos naturales son muy buenos detectando las señales químicas a pesar de que suelen ir acompañadas de señales no útiles o de que algunos factores ambientales provocan variación en los volátiles emitidos por las plantas.  Además, son capaces de discriminar entre mezclas que varían en componentes minoritarios y pueden encontrar a su presa/hospedero, aunque se encuentre en plantas de distinta especie. Experimentos en campo indican que la emisión de volátiles produce la atracción de cantidades considerables de enemigos naturales y que éstos son capaces de aprender de sus experiencias volviéndose así depredadores más efectivos (Figura 3).

Figura 3. Ejemplos de depredadores y parasitoides de insectos y ácaros. A) Hippodamia convergens, (adulto y larva) mariquita depredadora de pulgones; B) Diachasmimorpha longicaudata, avispa parasitoide de la mosca de la fruta; C) Phytoseiulus persimilis, ácaro carnívoro depredador de ácaros herbívoros.

El enemigo natural atraído debe producir un impacto negativo en el herbívoro

Se ha observado que los volátiles emitidos en respuesta a la herbivoría incrementan la tasa de depredación y parasitismo tanto en el laboratorio como en el campo. Pero, no todos los sistemas estudiados han mostrado el mismo éxito, en algunos el incremento en la mortalidad del herbívoro es apenas ligeramente significativo, especialmente con los parasitoides debido a que no matan de inmediato a su presa. En estos casos, la reducción de las poblaciones de herbívoros nocivos es más bien un beneficio que se observa a largo plazo, pero que puede incluso llegar a la erradicación de la plaga en las zonas donde se liberan frecuentemente a los agentes de control biológico.

Debe haber un balance positivo entre el costo y el beneficio

Sabemos que la producción y emisión de volátiles no es costosa, según los investigadores Dicke y Sabelis (1989), ésta representa solamente 0.001% del costo de la hoja. Por otra parte, en plantas de maíz, tabaco y yuca, se ha encontrado que la atracción de depredadores y parasitoides disminuye el daño causado por los herbívoros, lo que a su vez se traduce en una mayor cantidad de flores y semillas. Sin embargo, el costo para las plantas puede ser alto si los volátiles son usados por los herbívoros para encontrar alimento o sitios de oviposición.

En México existen varios casos exitosos del empleo de enemigos naturales para controlar plagas. Por ejemplo, la mosca prieta de los cítricos (Aleurocanthus woglumi) que provoca daños económicos importantes en huertos de naranja, limón, toronja y mandarina, y que se mantiene bajo control a partir de 1949 cuando se introdujeron desde Asia cuatro avispas parasitoides. De manera similar, las poblaciones de la mosca mexicana de la fruta (Anastrepha ludens) que ataca huertos de cítricos y mango, se han podido disminuir con la liberación de varias especies de avispas parasitoides. Para el control biológico del gorgojo Hypothenemus hampei, conocido como “la broca del café”, también se han utilizado avispas parasitoides con muy buenos resultados. Estos casos demuestran que el uso de guardaespaldas es una estrategia viable, y que su aplicación en otros sistemas tritróficos merece investigarse seriamente.

Podemos concluir que los guardaespaldas (depredadores y parasitoides) en nuestros cultivos nos proveen un servicio que tiene un gran potencial de aplicación a nivel comercial. Sin embargo, para que sean efectivos y reduzcan el costo económico provocado por las plagas requerimos conocer la identidad de los compuestos volátiles involucrados en cada interacción tritrófica de manera que podamos usarlos para incrementar la presencia de depredadores/parasitoides, o implementar trampas para los herbívoros con atrayentes sintéticos. Si utilizamos el control biológico en conjunto con otras estrategias de manejo integrado de plagas, la efectividad de esta herramienta promete ser aún mayor.

Fuentes consultadas:

de Lange, E. S., Farnier, K., Degen, T., Gaudillat, B., Aguilar-Romero, R., Bahena-Juárez, F., … Turlings, T. C. J. (2018). Parasitic Wasps Can Reduce Mortality of Teosinte Plants Infested With Fall Armyworm: Support for a Defensive Function of Herbivore-Induced Plant Volatiles. Frontiers in Ecology and Evolution, 6(MAY), 1–13.

Dhaliwal, G. S., Jindal, V., & Dhawan, A. K. (2010). Insect pest problems and crop losses: changing trends. Indian Journal of Ecology, 37(1), 1–7.

Dicke, M., & Sabelis, M. . W. (1989). Does it pay plants to advertise for bodyguards? Towards a cost-benefit analysis of induced synomone production. In H. Lambers, M. L. Cambridge, H. Konings, & T. L. Pons (Eds.), Causes and consequences of variation in growth rate and productivity of higher plants (pp. 341–358). The Hague, The Netherlands: The HagueSPB Academic Publishing.

Gutierrez Ramirez, A., Robles Bermudez, A., Santillan Ortega, C., Ortiz Caton, M., & Cambero Campos, O. J. (2013). Control biológico como herramienta sustentable en el manejo de plagas y su uso en el estado de Nayarit, Mexico. Revista Bio Ciencias, 2(3), 102–112.


* Profesor de asignatura en la ENES campus Mérida. Biólogo egresado de la UMSNH. Doctor en Ciencias Biológicas por la UNAM. Especialista en interacciones planta-consumidor mediadas por señales químicas. abravomonzon@gmail.com

**Investigadora asociada en ECOSUR unidad Campeche. Bióloga egresada de la FES Zaragoza. Doctora en Ciencias Biológicas por la UNAM. Especialista en almacenes y flujos de nutrientes en sistemas terrestres suelo-planta-microorganismo. cristina.montiel@ecosur.mx