LGN 478/479 Genética e Questões Socioambientais

Apresentação em tema: "LGN 478/479 Genética e Questões Socioambientais"— Transcrição da apresentação:

1 LGN 478/479 Genética e Questões Socioambientais
Universidade de São Paulo Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" Departamento de Genética Disciplina: LGN 478/479 Genética e Questões Socioambientais Docente Responsável: Dra. Silvia Maria Guerra Molina

2 Agrotóxicos como Poluentes Agroidustriais O presente texto consiste num resumo, tradução e adaptação do capítulo 7 de: Merrington, G.; Winder, L; Parkinson R.; Redman, M. Agricultural Pollution. London/New York: Spon Press. 2002, 243p

3 Vimos: - resumo dos diferentes tipos de agrotóxicos e seu modo de ação Vamos agora: - identificar os problemas de poluição que eles podem causar e - discutir as opções práticas para minimizar seu impacto ambiental:

4 As causas da poluição por agrotóxicos: O impacto ambiental dos diferentes agrotóxicos é ligado ao método, forma e periodicidade de aplicação e seu efeito sobre o ambiente natural varia amplamente. As conseqüências ambientais do uso dos agrotóxicos tornaram-se objeto de amplo interesse público pela primeira vez nos anos 60 (do século XX), especial devido a publicação do famoso livro de Rachel Carson, Primavera Silenciosa (1962).

5 O uso dos agrotóxicos em agroindústria tem se expandido principalmente devido a: - Relativo baixo custo e altos retornos, comumente combinados com incentivos de financiamentos externos na forma de subsídios - Intensificação da agricultura, incluindo a introdução de variedades de alto rendimento que requerem maiores aplicações de agroquímicos - Práticas inadequadas devido à não compreensão sobre as conseqüências do uso dos agroquímicos - Tendência a buscar e alcançar proteção total contra pragas (controle cosmético) em cultivos de alto valor, tais como frutas e vegetais

6 Um agrotóxico “ideal’ deveria afetar somente o organismo-alvo, ser não-persistente e não apresentar efeito nocivo ao ambiente. Entretanto, a maioria dos agrotóxicos não apresenta essas características e conseqüentemente podem ser diretamente tóxicos a organismos não-alvo, acumular-se no ecossistema ou causar rupturas no mesmo.

7 Agrotóxicos podem causar poluição pontual ou difusa, pelos seguintes meios: - Contaminação direta do solo e águas superficiais - Contaminação do solo e subseqüente lixiviação dentro do mesmo e águas superficiais, enxurradas/carreamento de superfície e(ou) erosão do solo - Contaminação de organismos não-alvo por resíduos ou componentes dos agrotóxicos

8 Fontes pontuais de poluição freqüentemente estão associadas a práticas agrícolas inadequadas e incluem: - vazamento das instalações de armazenamento - perdas durante o preenchimento dos equipamentos - fluxos de água de lavagens durante limpezas - disposição inadequada de agrotóxicos não utilizados

9 A poluição difusa pode ocorrer mesmo quando práticas agrícolas adequadas são adotadas, porque uma proporção significativa de agrotóxicos aplicados não alcança o organismo-alvo (menos que 0,1% de fato alcançam)

10 Resistência: Quando expostos regularmente e amplamente a um agrotóxico específico, os organismos que se pretende eliminar freqüentemente adquirem resistência ao mesmo por um processo de seleção. Os insetos podem desenvolver resistência adquirindo cutículas menos permeáveis; retendo toxinas de modo mais eficiente no tecido gorduroso ou por melhores sistemas enzimáticos para metabolizar as toxinas. Indivíduos resistentes geralmente são raros nas populações de pragas, e assim, inicialmente os agrotóxicos são muito efetivos.

11 Resistência - 2: O uso continuado, entretanto, favorece os indivíduos resistentes e a eficácia do agrotóxico pode ser reduzida. Além disso, o ciclo de vida curto e o grande número dos insetos torna-os particularmente aptos a desenvolverem resistência, o que também é evidente em muitos outros organismos incluindo plantas, mamíferos e fungos. À medida que agrotóxico específico se torna não-efetivo, muitos agricultores são forçados inevitavelmente a um ciclo vicioso, aplicando mais e mais agrotóxicos para tentar manter os rendimentos, contribuindo dessa forma para que a resistência àquele agrotóxico aumente no organismo-alvo.

12 Ressurgência: Outra conseqüência do uso de agrotóxicos é a ressurgência de populações de pragas, especialmente aquelas com resistência. Esse fenômeno é causado pela aplicação de agrotóxicos de largo-espectro que controlam as pragas, mas que ao mesmo tempo também destroem seus inimigos naturais. Na ausência de inimigos naturais, as populações de pragas podem aumentar rapidamente, causando um problema maior que aquele que ocorreria se o agrotóxico não tivesse sido aplicado.

13 Comportamento de Pesticidas no Ambiente: Persistência: refere-se ao tempo necessário para degradar o agrotóxico em produtos menos perigosos Em alguns casos as características lipofílicas de alguns agrotóxicos permitem que sejam adsorvidos em plásticos, borrachas e alguns polímeros, já tendo ocorrido problemas na Dinamarca com o sistema de plásticos para água de consumo humano

14 Comportamento de Pesticidas no Ambiente - 2: Eventos associados ao solo: Interação de sua persistência e degradação com vários processos, incluindo degradação bioquímica, volatilização, adsorção, lixiviação e absorção pelas plantas. Perdas de agrotóxicos do solo: lixiviação, carreamento de superfície

15 Problemas Ambientais causados por Resíduos de Agrotóxicos: Agrotóxicos em águas superficiais e subterrâneas: As águas tanto superficiais como subterrâneas são vulneráveis à poluição por agrotóxicos e um grande número de diferentes ingredientes ativos tem sido detectado em pesquisas de qualidade de água no UK – a incidência vem se elevando em 35% desde os anos 90 (do século XX), principalmente devido às categorias mais sérias de acidentes com agrotóxicos.

16 Problemas Ambientais causados por Resíduos de Agrotóxicos - 2: Efeitos crônicos geralmente devem-se a fontes difusas de agrotóxicos ou de seus metabólitos secundários que lixiviaram nos solos. Águas subterrâneas são particularmente suscetíveis à poluição crônica e resíduos de agrotóxicos são detectados regularmente nessas águas.

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18 Em um estudo com resíduos de atrazina, metolachlor e cyanazine aplicados em períodos de 2 a 3 anos, respectivamente em taxas de 2,2; 1,2 e 2,5 kg ha-1, encontrou-se que 4 anos após a aplicação desses herbicidas, havia resíduos e metabólitos no solo em quantidades suficientes para contaminar águas superficiais e subterrâneas.

19 Embora (no Reino Unido) a atrazina tenha sido banida no início dos anos 90, havia pouca ou nenhuma indicação de que as concentrações estão declinando nos sítios de água subterrânea monitorados, dez anos depois. Isso indica o caráter de longo prazo das contaminação dos aqüíferos por pesticidas e o reforça a importância de regulamentação no uso desses produtos. A natureza da poluição por agrotóxicos varia de acordo com a produção local.

20 Efeitos sobre organismos não relacionados à agroindústria: Embora os agrotóxicos destinem-se a poucos organismos-alvo, sua aplicação comumente gera impactos sobre amplos agroecossistemas, afetando organismos não–alvo. Estudos em águas superficiais, com resíduos de organofosforados, mostram que há significativa redução nas famílias de comunidades de invertebrados abaixo do ponto de aplicação do agrotóxico (seu maior número é indicador de qualidade da água).

21 Efeitos sobre organismos não relacionados à agroindústria -2: Há preocupação com relação aos efeitos sobre a vida selvagem da exposição por longo-prazo aos agrotóxicos, concluindo-se que a redução no uso desses produtos seria benéfica para a conservação da natureza Seres humanos também se constituem numa categoria de organismos não-alvo com envenenamentos acidental ou ocupacional e resíduos em alimentos podem ser uma causa da exposição aos agrotóxicos, reunindo-se amplas evidências de que resíduos desses produtos estão presentes na cadeia alimentar (ex: em queijos, em cenouras).

22 Efeitos sobre organismos não relacionados à agroindústria -3: Outros organismos afetados podem ser polinizadores, organismos do solo, inimigos naturais das pragas, além de animais domésticos e selvagens. O envenenamento pode ser direto (ex: pássaros granívoros) ou indireto (predadores, como a coruja, que se alimentem com um animal contaminado). Um outro efeito sobre a vida selvagem é a redução da qualidade e disponibilidade de seu alimento, especialmente com relação ao uso de herbicidas (ex: eliminação de borboletas azuis -Polyommatus icarus - pela morte das larvas que dependem da planta eliminada como fonte de alimento).

23 Efeitos sobre organismos não relacionados à agroindústria -4: Aplicações de herbicidas podem afetar também a ecologia de habitats semi-naturais adjacentes a agroindústrias, que fornecem locais para ninhos e refúgios, bem como alimento. Herbicidas podem reduzir a diversidade de flores e com isso a diversidade da comunidade ecológica que delas dependia. Um exemplo dos efeitos adversos é o sério declínio no número de pássaros observados no UK nos últimos 25 anos.

24 Efeitos sobre organismos não relacionados à agroindústria -5: Inseticidas contribuem somente com 3% do volume de todos os produtos agroquímicos destinados à proteção das culturas agrícolas mas têm um considerável impacto sobre a população de pássaros. O declínio dos insetos que são fontes de alimento aos pássaros deve-se à elevação na qualidade de inseticidas, e aos efeitos indiretos de herbicidas e fungicidas. Uma vez que muitos insetos dependem de plantas daninhas e fungos para se alimentar, o número de insetos diminui à medida que aqueles são destruídos nos campos cultivados.

25 Soluções Práticas: Práticas adequadas – boas práticas agrícolas (BPA): A adoção de BPA vem conseguindo reduzir a poluição ambiental decorrente dos sistemas agroindustriais modernos. Há na Europa um código de boas práticas que guia fazendeiros, comerciantes e aqueles que dão orientações e assistência com relação às leis e regulamentações vigentes e envolve aspectos tais como: - treinamento para uso - planejamento e preparação ( ter certeza se de fato o agrotóxico é necessário). Há incentivo à busca de controle biológico ou manejo integrado de pragas.

26 Soluções Práticas - 2: Práticas adequadas – boas práticas agrícolas (BPA) - 2: É preciso identificar corretamente o organismo-alvo, informar-se sobre experiências prévias com o problema, selecionar um agrotóxico adequado e garantir uma aplicação efetiva. Antes da aplicação deve-se verificar se: - o equipamento de aplicação está funcionando corretamente, - o produto usado é o indicado para o problema, - o ambiente está sendo protegido, - providências de emergência foram planejadas e - a disposição das embalagens (após tríplice lavagem) será adequada.

27 Soluções Práticas - 3: Trabalhando com agrotóxicos: Problemas com agrotóxicos freqüentemente ocorrem durante a aplicação. É preciso adotar medidas de controle, identificar agrotóxicos perigosos, necessidades de precaução para o manuseio de produtos ao preencher equipamentos de aplicação.

28 Além disso, considerações especiais devem ser dirigidas à(s): - proteção de animais particularmente sensíveis, como abelhas melíferas - prevenção da deriva dos agrotóxicos (especialmente onde existem ventos moderados ou mesmo fracos e a proteção de vizinhos e transeuntes) - áreas vizinhas, cursos de água e canais de drenagem de superfície, não deveriam receber agrotóxicos e deveriam ser protegidos de deriva, possivelmente deixando-se uma parte da margem da cultura sem receber agrotóxicos para prevenir a deriva para fora de sua área - (ao)/ monitoramento da exposição: deve ser feito após o uso e também, deve ser dada atenção à manutenção dos equipamentos e monitoramento da saúde

29 Disposição adequada dos Resíduos (incluindo a tríplice lavagem das embalagens) Manutenção de registros sobre estoques, aplicação e disposição de agrotóxicos, bem como de contaminações acidentais de pessoas, abelhas, outros organismos, terra, água e vegetais não-alvo.

30 Outras considerações e orientações: Água: Instalações para armazenamento de agrotóxicos não devem ser construídas onde há risco de poluir águas superficiais e subterrâneas. Se vazamentos ocorrerem, ações rápidas devem estar previstas, incluindo notificação a agência adequada. Agrotóxicos nunca devem ser aplicados quando pode ocorrer deriva para águas, a menos que aprovação específica seja concedida. Deve-se prever disposição específica para agrotóxicos (concentrados e diluídos), disposição de embalagens e materiais contaminados.

31 Solo: A maioria dos agrotóxicos são de natureza orgânica e são degradáveis, de modo que apresentam poucos efeitos de longo prazo no solo. Por lei (européia) esses componentes só devem ser aplicados a taxas e de modos especificados em suas autorizações de uso. Alguns agrotóxicos baseados em materiais inorgânicos, tais como cobre, podem também causar contaminação do solo e cuidados especiais são necessários.

32 Ar: Embora a queima de embalagens contendo agrotóxicos seja permitida sob certas circunstâncias, há poucas circunstâncias em que outros métodos exeqüíveis de disposição não podem ser encontrados e em que esses (outros) métodos de disposição não sejam mais recomendáveis.

33 Novas Tecnologias: Reduções no uso de agrotóxicos e maior eficiência nos custos podem ser alcançadas por meio de mudanças relativamente simples na tecnologia de aplicação. Os sistemas convencionais de tanques e bombas geram gotas de diversos tamanhos. Algumas muito pequenas que são facilmente levadas pelo vento (promovendo e facilitando a deriva do agrotóxico) e outras muito grandes, que podem por isso apresentar elevado impacto e se deslocar pela superfície do solo. Sistemas mais modernos podem regular o tamanho das gotas para reduzir a deriva pelo ar ou superfície do solo

34 Outra alternativa é somente aplicar herbicidas, por exemplo, sobre agrupamentos de plantas daninhas e não em toda a área, numa abordagem de agricultura de precisão, considerando a variabilidade individual de cada campo por meio de mapeamento, facilitando dessa forma uma aplicação controlada de agrotóxicos.

35 Adjuvantes: Outra abordagem para melhorar a eficiência da aplicação e dessa forma a segurança ambiental do uso do agrotóxico é a adição de adjuvantes, substâncias químicas inertes que afetam as propriedades físicas de um spray de pesticida. Há muitos tipos diferentes de adjuvantes, alguns são produtos químicos sintéticos (como umidificadores não-iônicos), outros são derivados de produtos naturais (como óleo de semente de mostarda emulsificado).

36 Adjuvantes-2: Podem melhorar o comportamento ambiental e agronômico dos agrotóxicos de diversas formas: - Protegendo contra condições de tempo adversas, especialmente quedas de temperatura - Reduzindo perdas devido ao arrasto pela chuva, que pode deslocar o agrotóxico de seu alvo - Reduzindo a deriva pela elevação do tamanho das gotas do spray (jato de aplicação) - Aumentando a retenção do pesticida na planta - Aumentando a atividade química do agrotóxico

37 Adjuvantes-3: O emprego de óleos como emulsificante vegetal biodegradável pode otimizar as dimensões das gotas dos jato de aplicação do agrotóxico e dessa forma reduzir em grande medida as perdas devidas à deriva. Conseqüentemente pode haver grande economia financeira (especialmente com herbicidas), concomitante à redução do impacto ambiental, sem comprometer a eficácia do controle de plantas daninhas.

38 Novas formulações: Um outro modo de reduzir o impacto ambiental dos produtos usados como agrotóxicos é torná-los mais seguros pelo uso de formulações mais específicas para o organismo-alvo e menos persistentes. Exemplos de agrotóxicos específicos incluem o inseticida carbamato pirimicar, o qual apresenta relativamente baixa toxidez a mamíferos e alta seletividade para seus organismos-alvo, os afídios (pulgões: tanto consomem diversas plantas cultivadas como além disso espalham vírus responsáveis por doenças que as atacam).

39 Alternativas a agrotóxicos sintéticos: O uso de agrotóxicos naturais baseados em plantas é uma alternativa. OBS: Alguns componentes como Derris sp. (“Timbó”) e piretrina apresentam persistência relativamente baixa no ambiente, MAS eles apresentam um amplo espectro de ação e podem colocar em risco um grande número de organismos (são por exemplo, altamente tóxicos para peixes).

40 Alternativas a agroquimicos sintéticos -2: Foram identificados anti-nutricionais que deixam as plantas não-atrativas e não-palatáveis a pragas, como promissores componentes de pesticidas baseados em plantas. Por exemplo, derivados químicos do neem (Azadirachta indica), fenugreek (Trigonella, erva da família das ervilhas, cujas sementes são usadas para dar flavour ao curry) e açafrão (Curcuma longa) são também fortes repelentes a insetos herbívoros.

41 Pesticidas Microbianos Igualmente promissores em termos de seletividade e poluição ambiental mínima são os pesticidas microbianos (bactérias, fungos, protozoários e vírus).

42 Pesticidas Microbianos Ex: Bacillus turigiensis (Bt), descoberto em 1901 e usado comercialmente nos anos 30 (século XX), contra lagartas. Outras linhagens são hoje disponíveis contra moscas e besouros. O Bt é comumente formulado como um pó que pode ser misturado com água para aplicações em spray. A bactéria deve ser ingerida pelo organismo-alvo. Uma vez dentro de seu intestino, a bactéria produz um componente cristalino contendo várias proteínas tóxicas (endotoxinas) que causa paralisia e interrupção da alimentação.

43 Ex: alguns fungos são adaptados a viverem sobre insetos e dessa forma mostram potencial como pesticidas microbianos. Esse é o caso do Verticillium lecanii, um fungo patogênico que infecta naturalmente os afídios e outros insetos em regiões tropicais e sub-tropicais. Desde os anos 80 esse organismo está comercialmente disponível no UK para o controle de Trialeurodes vaporariorum (mosca branca de casa de vegetação), um problema comum em cultivos.

44 A aplicação de esporos do fungo em spray permite que esses ao germinarem penetrem a cutícula dos insetos e seus corpos se tornam fluffy (~ aparência cotonosa) à medida que o fungo cresce, de 6 a 12 dias após a aplicação dos esporos. Sob condições favoráveis, mais esporos serão produzidos e realizarão novas infecções, a partir dos insetos já infectados controlando os insetos por várias semanas com uma única aplicação.

45 A principal desvantagem é o alto grau de habilidade e controle ambiental exigido para garantir que seu uso seja totalmente efetivo (umidade relativa alta após a aplicação dos esporos para haver germinação dos mesmos, infecção e posterior dispersão de novos esporos). Até que sejam desenvolvidas linhagens menos exigentes, as aplicações, ao menos em climas temperados, permanecerão limitadas (maior tolerância a condições ambientais adversas, ciclos de infecção mais curtos).

46 Controle não-químico de plantas daninhas Antes da disseminação do uso de herbicidas, uma importante estratégia para controlar as populações de plantas daninhas era o uso de rotação de culturas para produzir uma ambiente agronômico diversificado pela adoção de diferentes épocas de plantio, períodos de crescimento e operações de cultivo reduzem a probabilidade de algumas plantas daninhas se estabelecerem e se tornarem um problema agronômico.

47 Outras alternativas podem ser: Cultivo apropriado: seqüências de cultivo que alternam cereais com cultivares com muita folhagem (deixa-se que as daninhas germinem antes e então sejam destruídas no plantio do cultivar de interesse). É preciso deixar tempo suficiente entre os cultivos para permitir a germinação das plantas daninhas para que essa abordagem seja efetiva. No cultivo de plantas com muita folhagem têm-se como alvo destruir gramíneas e no cultivo de cereais, destruir plantas daninhas folhosas.

48 Cultivo noturno: pode ser adotado para reduzir a germinação de plantas daninhas. Muitas de suas sementes requerem exposição à luz do sol para indução da germinação. Cultiva-se no escuro ou em pouca luz (na Alemanha obteve-se reduções de 2 a 80% nas plantas daninhas, com cultivo noturno). Não tem sido aplicado com sucesso no UK.

49 Intervenção térmica: controle pós-emergência; aplicação de calor suficiente para danificar severamente as células das plantas daninhas levando-as à morte (100ºC por 0,1 segundo, envolvendo contato com chama – mais barato para adquirir e mais eficiente, mas emprega combustível mais caro - ou infra-vermelho, liberado por superfície radiante). A cenoura, por exemplo, que demora a emergir, pode ser tratada dessa forma, dado que as plantas daninhas emergirão antes.

50 Intervenção mecânica: cultivo inter-fileiras (intercalado) é uma forma comum de controle mecânico de plantas daninhas nas fileiras de plantas cultivadas e há vários modelos de cultivo disponíveis. É preciso garantir que a cultura principal esteja bem estabelecida para evitar prejuízos à mesma.

51 Controle não-químico de pragas: O uso de variedades resistentes ou misturas de variedades são bem-estabelecidos para o controle de insetos e doenças. Muitas dessas técnicas têm permanecido integradas às estratégias modernas de controle embora sua importância tenha diminuído à medida que a relação custo-benefício dos agrotóxicos encorajou os empreendedores agrícolas a adotar o controle químico.

52 O interesse nessas estratégias é agora aumentado como abordagens equilibradas para o controle de pragas e doenças. Essas incluem: - variedades resistentes - cobertura flutuante de cultivos (caras, pouco duráveis, reduzem os rendimentos, difícil integrar a outros controles) - separação espacial de cultivos semelhantes (nem sempre é possível) - estratégias de colheita (ex: manter cenouras por mais tempo no solo)

53 As pragas dos cultivos agrícolas são atacadas por uma ampla gama de inimigos naturais. O objetivo do controle com o uso de inimigos naturais não é erradicar a população da praga, mas reduzi-la a um nível economicamente viável e mantê-la nesse nível. Em comparação com o uso de agrotóxicos, uma população de pragas pode ser maior e pode flutuar mais, mas o controle tende a ser mais barato e mais durável.

54 O uso de inimigos naturais para o controle de pragas geralmente é denominado controle biológico. Há uma importante distinção entre controle biológico clássico envolvendo a liberação direta de um inimigo natural novo ou exótico no cultivo e o incentivo a populações existentes de inimigos naturais pela melhoria do ambiente onde eles vivem. Há vantagens em aplicar o controle biológico em casa de vegetação: ambiente facilmente controlado garantindo que os organismos introduzidos sobrevivam e alcancem o efeito desejado de controle da população de pragas.

55 Aplicar os métodos do controle biológico clássico em escala comercial, em campo, não é tão fácil, embora tenham ocorrido sucessos notáveis: - Trichogramma – controle de pragas de milho - Ostrinia nubilalis – em milho, na França, Suíça e Alemanha

56 Uma alternativa à abordagem de explorar os inimigos naturais para o controle de pragas em escala comercial no campo é melhorar o ambiente no qual eles vivem. Especificamente, populações de inimigos naturais de um dado agroecossistema podem ser encorajadas pela remoção de fatores adversos (ex: inseticidas de amplo-espectro) tanto quanto possível e elevando a diversidade do agroecossistema e do ambiente semi-natural vizinho estimulando plantas cultivadas e selvagens que sejam favoráveis aos inimigos naturais.