Ecotoxicological effects of commercial herbicides on the reproductive system of aquatic arthropod Limnocoris submontandoni (Hemiptera: Naucoridae)

Abstract Worldwide, conventional agriculture makes extensive use of pesticides. Although the effects of herbicides are relatively well known in terms of environmental impacts on non-target organisms, there is very little scientific evidence regarding the impacts of herbicide residues on aquatic arthropods from tropical conservation areas. This study evaluates for the first time the toxicity of the herbicides ametryn, atrazine, and clomazone on the aquatic insect Limnocoris submontandoni (Hemiptera: Naucoridae). The lethal concentration (LC50) of herbicides was evaluated for these insects, as well as the effect of the herbicides on the insects tissues and testicles. The estimated LC50 was 1012.41, 192.42, and 46.09 mg/L for clomazone, atrazine, and ametryn, respectively. Spermatocyte and spermatid changes were observed under the effect of atrazine, and effects on spermatogenesis were observed for some concentrations of clomazone, with apparent recovery after a short time. Our results provide useful information on the effects of herbicide residues in aquatic systems. This information can help minimize the risk of long-term reproductive effects in non-target species that have been previously overlooked in ecotoxicology studies.

Resumo Em todo o mundo, a agricultura convencional faz uso extensivo de pesticidas. Embora os efeitos dos herbicidas sejam relativamente bem conhecidos em termos de impactos ambientais em organismos não-alvo, há pouca evidência científica sobre os impactos de resíduos de herbicidas em artrópodes aquáticos de áreas de conservação tropicais. Este estudo avalia pela primeira vez a toxicidade dos herbicidas ametryn, atrazine e clomazone sobre o inseto aquático Limnocoris submontandoni (Hemiptera: Naucoridae). A concentração letal (LC50) de herbicidas foi avaliada para esses insetos, bem como o efeito dos herbicidas nos tecidos e testículos dos insetos. A LC50 estimada foi de 1012,41, 192,42 e 46,09 mg/L para clomazone, atrazine e ametryn, respectivamente. Alterações nos espermatócitos e espermátides foram observadas sob o efeito de atrazine, e efeitos na espermatogênese foram observados para algumas concentrações de clomazone, com aparente recuperação após um curto período de tempo. Nossos resultados fornecem informações úteis sobre os efeitos de resíduos de herbicidas em sistemas aquáticos. Essas informações podem ajudar a minimizar o risco de efeitos reprodutivos de longo prazo em espécies não-alvo que foram negligenciadas anteriormente em estudos de ecotoxicologia.

Insects and spiders on Acacia mangium (Fabaceae) saplings as bioindicators for the recovery of tropical degraded areas

Abstract Acacia mangium is a pioneer species with fast growth and frequently used in the recovery of degraded areas. The objectives were to evaluate insects and spiders, their ecological indices and interactions on A. mangium saplings in a tropical degraded area in recovering process. The experimental design was completely randomized with 24 replications, with treatments represented by the first and second years after A. mangium seedling planted. Numbers of leaves/branch, branches/sapling, and ground cover by A. mangium saplings, Hemiptera: Phenacoccus sp. and Pachycoris torridus; Hymenoptera: Tetragonisca angustula and Trigona spinipes, Brachymyrmex sp., Camponotus sp. and Cephalotes sp.; Blattodea: Nasutitermes sp. and Neuroptera: Chrysoperla sp.; abundance, species richness of pollinating insects, tending ants, and the abundance of Sternorrhyncha predators were greatest in the second year after planting. Numbers of Hemiptera: Aethalium reticulatum, Hymenoptera: Camponotus sp., Cephalotes sp., Polybia sp., T. angustula, T. spinipes, tending ants, pollinating insects, Sternorrhyncha predators and species richness of tending ants were highest on A. mangium saplings with greatest numbers of leaves or branches. The increase in the population of arthropods with ground cover by A. mangium saplings age increase indicates the positive impact by this plant on the recovery process of degraded areas.

Resumo Acacia mangium é uma espécie pioneira, de rápido crescimento e utilizada na recuperação de áreas degradadas. Os objetivos foram avaliar insetos e aranhas, seus índices ecológicos e interações com plantas de A. mangium em área tropical degradada em processo de recuperação. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com 24 repetições, com os tratamentos representados pelos primeiro e segundo anos após a plantio de A. mangium. Os números de folhas/galhos, galhos/plantas e cobertura do solo por plantas de A. mangium, de Hemiptera: Phenacoccus sp. e Pachycoris torridus; Hymenoptera: Tetragonisca angustula e Trigona spinipes, Brachymyrmex sp., Camponotus sp. e Cephalotes sp.; Blattodea: Nasutitermes sp. e Neuroptera: Chrysoperla sp.; a abundância, riqueza de espécies de insetos polinizadores, formigas cuidadoras e a abundância de predadores de Sternorrhyncha foram maiores no segundo ano após o plantio. Os números de Hemiptera: Aethalium reticulatum, Hymenoptera: Camponotus sp., Cephalotes sp., Polybia sp., T. angustula, T. spinipes, formigas cuidadoras, insetos polinizadores, predadores de Sternorrhyncha e a riqueza de espécies de formigas cuidadoras foram maiores em plantas de A. mangium com maior altura e número de folhas ou galhos. O aumento populacional de artrópodes e da cobertura do solo com o processo de envelhecimento das plantas de A. mangium indicam impacto positivo dessa planta na recuperação de áreas degradadas.

Insects and spiders on Acacia mangium (Fabaceae) saplings as bioindicators for the recovery of tropical degraded areas / Insetos e aranhas em plantas de Acacia mangium (Fabaceae) como bioindicadores na recuperação de área tropical degradada

Abstract Acacia mangium is a pioneer species with fast growth and frequently used in the recovery of degraded areas. The objectives were to evaluate insects and spiders, their ecological indices and interactions on A. mangium saplings in a tropical degraded area in recovering process. The experimental design was completely randomized with 24 replications, with treatments represented by the first and second years after A. mangium seedling planted. Numbers of leaves/branch, branches/sapling, and ground cover by A. mangium saplings, Hemiptera: Phenacoccus sp. and Pachycoris torridus; Hymenoptera: Tetragonisca angustula and Trigona spinipes, Brachymyrmex sp., Camponotus sp. and Cephalotes sp.; Blattodea: Nasutitermes sp. and Neuroptera: Chrysoperla sp.; abundance, species richness of pollinating insects, tending ants, and the abundance of Sternorrhyncha predators were greatest in the second year after planting. Numbers of Hemiptera: Aethalium reticulatum, Hymenoptera: Camponotus sp., Cephalotes sp., Polybia sp., T. angustula, T. spinipes, tending ants, pollinating insects, Sternorrhyncha predators and species richness of tending ants were highest on A. mangium saplings with greatest numbers of leaves or branches. The increase in the population of arthropods with ground cover by A. mangium saplings age increase indicates the positive impact by this plant on the recovery process of degraded areas.

Resumo Acacia mangium é uma espécie pioneira, de rápido crescimento e utilizada na recuperação de áreas degradadas. Os objetivos foram avaliar insetos e aranhas, seus índices ecológicos e interações com plantas de A. mangium em área tropical degradada em processo de recuperação. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com 24 repetições, com os tratamentos representados pelos primeiro e segundo anos após a plantio de A. mangium. Os números de folhas/galhos, galhos/plantas e cobertura do solo por plantas de A. mangium, de Hemiptera: Phenacoccus sp. e Pachycoris torridus; Hymenoptera: Tetragonisca angustula e Trigona spinipes, Brachymyrmex sp., Camponotus sp. e Cephalotes sp.; Blattodea: Nasutitermes sp. e Neuroptera: Chrysoperla sp.; a abundância, riqueza de espécies de insetos polinizadores, formigas cuidadoras e a abundância de predadores de Sternorrhyncha foram maiores no segundo ano após o plantio. Os números de Hemiptera: Aethalium reticulatum, Hymenoptera: Camponotus sp., Cephalotes sp., Polybia sp., T. angustula, T. spinipes, formigas cuidadoras, insetos polinizadores, predadores de Sternorrhyncha e a riqueza de espécies de formigas cuidadoras foram maiores em plantas de A. mangium com maior altura e número de folhas ou galhos. O aumento populacional de artrópodes e da cobertura do solo com o processo de envelhecimento das plantas de A. mangium indicam impacto positivo dessa planta na recuperação de áreas degradadas.

Ecotoxicological effects of commercial herbicides on the reproductive system of aquatic arthropod Limnocoris submontandoni (Hemiptera: Naucoridae) / Efeitos ecotoxicológicos de herbicidas comerciais no sistema reprodutivo do artrópode aquático Limnocoris submontandoni (Hemiptera: Naucoridae)

Abstract Worldwide, conventional agriculture makes extensive use of pesticides. Although the effects of herbicides are relatively well known in terms of environmental impacts on non-target organisms, there is very little scientific evidence regarding the impacts of herbicide residues on aquatic arthropods from tropical conservation areas. This study evaluates for the first time the toxicity of the herbicides ametryn, atrazine, and clomazone on the aquatic insect Limnocoris submontandoni (Hemiptera: Naucoridae). The lethal concentration (LC50) of herbicides was evaluated for these insects, as well as the effect of the herbicides on the insects' tissues and testicles. The estimated LC50 was 1012.41, 192.42, and 46.09 mg/L for clomazone, atrazine, and ametryn, respectively. Spermatocyte and spermatid changes were observed under the effect of atrazine, and effects on spermatogenesis were observed for some concentrations of clomazone, with apparent recovery after a short time. Our results provide useful information on the effects of herbicide residues in aquatic systems. This information can help minimize the risk of long-term reproductive effects in non-target species that have been previously overlooked in ecotoxicology studies.

Resumo Em todo o mundo, a agricultura convencional faz uso extensivo de pesticidas. Embora os efeitos dos herbicidas sejam relativamente bem conhecidos em termos de impactos ambientais em organismos não-alvo, há pouca evidência científica sobre os impactos de resíduos de herbicidas em artrópodes aquáticos de áreas de conservação tropicais. Este estudo avalia pela primeira vez a toxicidade dos herbicidas ametryn, atrazine e clomazone sobre o inseto aquático Limnocoris submontandoni (Hemiptera: Naucoridae). A concentração letal (LC50) de herbicidas foi avaliada para esses insetos, bem como o efeito dos herbicidas nos tecidos e testículos dos insetos. A LC50 estimada foi de 1012,41, 192,42 e 46,09 mg/L para clomazone, atrazine e ametryn, respectivamente. Alterações nos espermatócitos e espermátides foram observadas sob o efeito de atrazine, e efeitos na espermatogênese foram observados para algumas concentrações de clomazone, com aparente recuperação após um curto período de tempo. Nossos resultados fornecem informações úteis sobre os efeitos de resíduos de herbicidas em sistemas aquáticos. Essas informações podem ajudar a minimizar o risco de efeitos reprodutivos de longo prazo em espécies não-alvo que foram negligenciadas anteriormente em estudos de ecotoxicologia.

Phytophagous insects and natural enemies on Sapindus saponaria L. (Sapindales: Sapindaceae) plants fertilized with or without dehydrated sewage sludge.

Management programs and efficient techniques are necessary to recover degraded ecosystems. The sewage sludge is rich in nitrogen (N) and with the potential to fertilize Sapindus saponaria L. (Sapinales: Sapindaceae), used in the recovery of degraded areas; this can affect the insect fauna. The study's objective was to evaluate, for 24 months, the abundance of chewing insects, dipterans, pollinators, and predators on S. saponaria plants fertilized with or without dehydrated sewage sludge in a degraded area. The experimental design was completely randomized (with the same characteristics) with two treatments (with or without dehydrated sewage sludge) and 24 replicates, each with one plant. The abundance of Anastrepha sp. (Tephritidae), Cerotoma sp. (Chrysomelidae), Curculionidae, Musca domestica L. (Muscidae), Mantis religiosa L. (Mantodea: Mantidae), Oxyopidae, Salticidae, Tettigoniidae (Orthoptera), and Teudis sp. (Anyphaenidae) was higher on fertilized plants. The abundances of Teudis sp. and Tmarus sp. (Thomisidae) and M. religiosa and Teudis sp. were positively correlated with chewing insects and Diptera, respectively. The population increase of insects and spiders on S. saponaria plants fertilized with dehydrated sewage sludge (bigger crowns) has shown to be suitable for recovering degraded areas with a higher number of niches and better food quality, improving the ecological indices of the area.

Spatial distribution, ecological indices and interactions of arthropods on Sapindus saponaria (Sapindaceae) plants.

Sapindus saponaria L. (Sapindaceae) is a pioneer species used in programs to recover degraded areas. The trees also assist in the pest control of some insects due to the composition of saponins on their leaves. In addition, these chemical components are important to pharmaceutical product production. The objective was to evaluate the impact of spatial distribution, indices and ecological relationship of arthropods on S. saponaria leaves to preserve the balance of biodiversity. Aggregated distribution of arthropods was observed; the numbers of phytophagous arthropods were higher on the adaxial leaf face than on the abaxial part. Only Aleyrodidae (Hemiptera) had a higher presence on the abaxial leaf face of S. saponaria saplings. Abundance, diversity, and species richness of natural enemies correlated positively with phytophagous and pollinators insects. On the other hand, the number of Lyriomyza sp. mines correlated negatively with Pseudomyrmex termitarius (Smith) (Hymenoptera: Formicidae). All this information can assist and guide integrated pest management programs.

Distribution pattern of arthropods on the leaf surfaces of Acacia auriculiformis saplings / Padrão de distribuição de artrópodes nas superfícies foliares de plantas de Acacia auriculiformis

Acacia auriculiformis A. Cunn. Ex Benth. (Fabaceae), a non-native pioneer species in Brazil with fast growth and rusticity, is used in restoration programs. Our goal was to assess during a 24-month survey the pattern of arthropods (phytophagous insects, bees, spiders, and predator insects) on the leaf surfaces of A. auriculiformis saplings. Fourteen species of phytophagous, two of bees and eleven of predators were most abundant on the adaxial surface. The values of the ecological indexes (abundance, diversity, and species richness) and the rarefaction, and k-dominance curves of phytophagous, bees and arthropod predators were highest on the adaxial leaf surface of A. auriculiformis. The k-dominance and abundance of Aleyrodidae (Hemiptera) (both leaf surfaces), the native stingless bee Tetragonisca angustula Latreille (Hymenoptera: Apidae) (both leaf surfaces) and the ant Brachymyrmex sp. (adaxial surface) and Pheidole sp. (Hymenoptera: Formicidae) (abaxial surface) were the highest between the taxonomic groups of phytophagous, bees, and predators, respectively on A. auriculiformis saplings. The ecological indexes and rarefaction, abundance, and k-dominance curves of phytophagous insects, bees, and predators were highest on the adaxial leaf surface. The preference of phytophagous insects for the adaxial leaf surface is probably due to the lower effort required to move on this surface. Understanding the arthropod preferences between leaf surfaces may help to develop sampling and pest management plans for the most abundant phytophagous insects on A. auriculiformis saplings. Also, knowledge on the preference pattern of bees and predators may be used to favour their conservation.

Acacia auriculiformis A. Cunn. Ex Benth. (Fabaceae), espécie pioneira com rápido crescimento e rusticidade, é utilizada em programas de recuperação de áreas degradadas. O objetivo deste trabalho foi avaliar, durante 24 meses, o padrão de distribuição de artrópodes (insetos fitófagos, abelhas, aranhas e insetos predadores) nas superfícies foliares de A. auriculiformis. Quatorze espécies de fitófagos, duas de abelhas e onze de predadores foram mais abundantes na superfície adaxial. Índices ecológicos (abundância, diversidade e riqueza de espécies) e curvas de rarefação e dominância-k de fitófagos, abelhas e artrópodes predadores foram maiores na face adaxial de folhas de A. auriculiformis. A dominância-k e a abundância de Aleyrodidae (Hemiptera) (ambas as superfícies foliares), da abelha nativa sem ferrão Tetragonisca angustula Latreille (Hymenoptera: Apidae) (ambas as superfícies foliares) e das formigas Brachymyrmex sp. (superfície adaxial) e Pheidole sp. (Hymenoptera: Formicidae) (superfície abaxial) foram as maiores entre os grupos taxonômicos de fitófagos polinizadores e predadores, respectivamente, em plantas jovens de A. auriculiformis. A abundância, diversidade e riqueza e as curvas de rarefação e dominância-k de artrópodes fitófagos, abelhas e predadores foram maiores nas superfícies adaxiais das folhas dessa árvore. A preferência pela superfície adaxial da folha se deve, provavelmente, ao menor esforço para se movimentarem na mesma. Compreender as preferências dos artrópodes pelas superfícies foliares pode auxiliar no desenvolvimento de planos de amostragem e manejo de pragas em A. auriculiformis. Além disso, o conhecimento da distribuição de abelhas e predadores pode favorecer a conservação desses insetos.

Chewing insects, pollinators, and predators on Acacia auriculiformis A. Cunn. ex Beth (Fabales: Fabaceae) plants fertilized with dehydrated sewage sludge / Insetos mastigadores, polinizadores e predadores em plantas de Acacia auriculiformis A. Cunn. ex Beth (Fabales: Fabaceae) fertilizada com lodo de esgoto desidratado

Fertilization with dehydrated sewage sludge can speed up the recovery process of degraded areas due to nutrients concentration, favoring the development of pioneer plants such as Acacia auriculiformis A. Cunn. ex Beth (Fabales: Fabaceae) and the emergence of insects. This study aimed the evaluation of chewing, pollinating insects, predators, their ecological indices and relationships on A. auriculiformis plants fertilized with dehydrated sewage sludge. The experimental design was completely randomized with two treatments (with and without dehydrated sewage sludge) and 24 repetitions. The prevalence of chewing insects Parasyphraea sp. (Coleoptera: Chrysomelidae), Nasutitermes sp. (Blattodea: Termitidae), and Tropidacris collaris (Stoll, 1813) (Orthoptera: Romaleidae), defoliation, and ecological indices of abundance of Coleoptera and Orthoptera were observed on fertilized A. auriculiformis. Acacia auriculiformis plants, with a superior number of branches/tree, revealed greater abundance of Coleoptera and Orthoptera, species richness of pollinating insects, defoliation, numbers of Parasyphraea sp. and T. collaris. The ones with larger leaves/branches displayed greater abundance of species richness of Coleoptera and Diabrotica speciosa (Germar, 1824) (Coleoptera: Chrysomelidae). Therefore, the use of A. auriculiformis plants, fertilized with dehydrated sewage sludge, is promising in the recovery of degraded areas due to the ecological indices increase of chewing and pollinators insects and spiders in the analyzed area.

A fertilização com lodo de esgoto desidratado pode acelerar o processo de recuperação de áreas degradadas devido à concentração de nutrientes, favorecendo o desenvolvimento de plantas pioneiras tais como Acacia auriculiformis A. Cunn. ex Beth (Fabales: Fabaceae) e de seus insetos. O objetivo deste trabalho foi avaliar os insetos mastigadores, polinizadores e predadores e seus índices e relações ecológicas em plantas de A. auriculiformis fertilizadas com lodo de esgoto desidratado, em área degradada, durante 24 meses. O delineamento foi inteiramente casualizados com dois tratamentos (com e sem adubação com lodo de esgoto desidratado) e 24 repetições (uma repetição = uma planta). O maior número de insetos mastigadores Parasyphraea sp. (Coleoptera: Chrysomelidae), Nasutitermes sp. (Blattodea: Termitidae) e Tropidacris collaris (Stoll, 1813) (Orthoptera: Romaleidae), de desfolha, e do índice ecológico abundância de Coleoptera e de Orthoptera foram maiores em plantas de A. auriculiformis fertilizadas do que nas não fertilizadas com lodo de esgoto desidratado. Plantas de A. auriculiformis, com maior quantidade de galhos/árvore, apresentaram maiores abundâncias de Coleoptera e Orthoptera, riqueza de espécies de insetos polinizadores, desfolha e números de Parasyphraea sp. e T. collaris, e as com maior folhas/galho os de riqueza de espécies de Coleoptera e Diabrotica speciosa (Germar, 1824) (Coleoptera: Chrysomelidae). Por tanto, a utilização de A. auriculiformis, adubada com lodo de esgoto desidratado, é promissora na recuperação de áreas degradadas devido ao aumento dos índices ecológicos de insetos mastigadores, polinizadores e aranhas na área.