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

arrobas@ufpr.brwww.nomato.wordpress.com

Virologista. Primeira cientista a clonar o HIV e determinar a função de seus genes

PERGUNTAS ?