Parasitoide de ovos de Mesomphallini com comportamento de cuidado materno

Nos grupos controle (presença da mãe) do experimento de remoção da fêmea guardiã para as três espécies avaliadas, os ovos não foram removidos. No entanto, para todas as espécies observadas, os ovos foram parasitados por Emersonella pubipennis Hansson 2002 (Hymenoptera: Eulophidae), uma vespa forética, que aguarda sobre o élitro das fêmeas o momento da oviposição em ovos do hospedeiro (Figura 24).

A A

A B

Figura 24 - A) Emersonella pubipennis se direcionando a ovos de Paraselenis dichroa; B)

Sobre o élitro de P. flava; C) Se direcionando a ovos de P. decipiens; D) Sobre o élitro de Omaspides pallidipennis. Fotos: Thiago Marinho Alvarenga.

Foram observadas ocorrencias (n > 20) onde varios adultos de E. pubipennis se direcionavam para ovos de P. flava ao mesmo tempo. Uma sequência de imagens foi possível constatar a aproximação de um parasitoide pela parte posterior da fêmea, enquanto essa tenta se livrar de outros 12 parasitoides à sua frente, agitando suas antenas (Figura 25).

Figura 25 - A a D - Sequência de imagens evidenciando a aproximação de adultos de

Emersonella pubipennis aos ovos de Paraselenis flava. Fotos: Thiago Marinho Alvarenga, 2015.

Em campo, foi possivel distinguir ovos parasitados e não parasitados (ver Capítulo 1) pela abertura lateral feita por indivíduos de E. pubipennis ao romperem o córion (Figura

26).

A B

Figura 26 - Ovos de Paraselenis flava. A) Desova com indicativo de emergência de larvas de

besouros: ovos branco-amarelados; abertura no apice dos ovos; marcas de raspagem do limbo foliar por larvas. B) Ovos com corion rompido na lateral e bordas irregulares indicando a saída do parasitoide.

O ocorrencia de E. pubipennis sobre ovos de Acromis sp. também foi observado em uma Convolvulaceae não identificada no Campus da Universidade Federal de Mato Grosso, Cuiabá, MT. Diferente das outras espécies observadas, as vespas voavam em volta dos ovos e na maioria das vezes pousavam diretamente sobre eles (Figura 27). Em seguida, a fêmea do besouro tentava proteger os ovos agitando as antenas.

Figura 27 - A e B – Adulto de Emersonella pubipennis em voo nas proximidades dos ovos de

de Acromis sp. em uma Convolvulaceae não identificada. Foto: Thiago Marinho Alvarenga.

5.6 Discussão

No presente estudo, foram obtidas oviposições de duas espécies simpátricas utilizando a mesma espécie de planta hospedeira (Jacquemontia sp. – Convolvulaceae). Tanto Hilarocassis evanida (Boheman, 1850) quanto Hilarocassis albida (Germar, 1824) depositam seus ovos de maneira agrupada sem evidencias de cuidado materno, apesar da amostra pequena. Cuignet e colaboradores (2007) descrevem os ovos de Hilarocassis evanida apenas como agrupados, sem mencionar a presença do cuidado materno. Chaboo e colaboradores (2014), discutiram a origem do cuidado materno e sugeriram que provavelmente o gênero Hilarocassis apresentam esse comportamento.

Em todas as espécies de Mesomphaliini que depositavam ovos agrupados, suas larvas continuavam seu ciclo de forma agregada e muitas vezes apresentando o comportamento de cicloalexia. Segundo Dury (2013) a evolução desse comportamento entre os besouros herbívoros pode estar ligada à presença de formigas nas plantas. Foi ainda ressaltado que as defesas químicas aliadas a esse comportamento é um mecanismo defensivo importante contra predadores (formigas) e parasitoides, como mencionado por Weinstein (1989).

Larvas de primeiro ínstar de Stolas lineaticollis (Boheman, 1850) tem sido encontradas de forma agregada em I. saopaulista O'Donell e Merremia macrocalyx (Ruiz & Pav.) O'Donell (Convolvulaceae). No entanto, as oviposições não foram observadas, sugerindo duas possibilidades de estratégias na deposição de ovos. A primeira é que os ovos são

B

depositados de forma agregada nas plantas vizinhas ou de suporte da planta hospedeira; a segunda é que após a eclosão das larvas os resíduos de córion, são consumidos por formigas que patrulham a planta. Algumas oviposições agrupadas de C. cribaria foram observadas em plantas vizinhas de suas hospedeiras e essa parece ser uma maneira efetiva de contornar o encontro dos ovos por predadores que visitam os NEFs da planta hospedeira. Esse comportamento não foi efetivo contra o parasitismo por E. niveipes. A mesma estratégia foi observada para Botanochara sp. No entanto, fêmeas depositavam ovos isolados ou pequenos grupos de dois a três em gramíneas próximo à sua planta hospedeira I. aristolochiifolia.

Estratégias na deposição de ovos que podem proteger a prole da presença de inimigos naturais podem ser utilizados como caracteres em estudos de filogenia. Os aspectos comportamentais são muito úteis em trabalhos de sistemática filogenética e esta prática deve ser vista como um importante conjunto adicional de informações, que permitem aos pesquisadores obter uma topologia mais robusta (MALAVASI et al., 2012). As estratégias, como comportamento, podem ser utilizadas como unidade filogenética, obedecendo às seguintes diretrizes: unidade fenotipicamente estável, desenvolvimento autônomo e dentro de um clado particular (WAINWRIGHT e FRIEL, 2001). No entanto, tem sido evidenciado correlações entre a filogenia e comportamentos, como o cuidado materno (WINDSOR e CHOE, 1994; CHABOO, 2007; CHABOO et al., 2014).

De acordo com Buzzi (1988), estudos sobre parasitoides de ovos de Cassidinae s. str. são limitados. Passadas mais de duas décadas, o conhecimento sobre esses parasitoides ainda se limita a informações de taxonomia e distribuição (HANSSON, 2002; HANSSON e NISHIDA, 2004; MONTES e COSTA, 2011). Estudos das interações entre Cassidinae e Emersonella seguem na tentativa de encontrar e compreender padrões ecologicos e filogenéticos, como em Cuignet e colaboradores (2008).

Cuignet e colaboradores (2008) coletaram diversas espécies de Emersonella não descritas. Isso indica que muitas espécies desses organismos ainda é desconhecida e documentada para outros Cassidinae s. str. tropicais. Alvarenga (2013) encontrou diversas espécies de Emersonella não descritas para o Brasil e demonstrou a importância da coleta ativa das oviposições para obtenção de dados de hospedeiros, de forma a contribuir não somente para a taxonomia do grupo, mas também para o conhecimento de sua ecologia.

Apesar do novo registro de Emersonella albicoxa para o Brasil, para muitas espécies não foi possível a identificação. Assim, em função da extensa área tropical e subtropical, existe um mosaico de ecossistemas e não seria surpreendente que este pais abrigue a mais ampla diversidade de insetos na Terra (RAFAEL et al., 2012). Possívelmente muitas

espécies de Emersonella registradas para a Região Neotropical não o sejam para o Brasil devido à falta de levantamento sistematizado sobre esse grupo na América do Sul. Segundo Hansson (2002), é esperado que o número de espécies de Eulophidae em regiões tropicais seja superior constituindo-se de um grupo diverso pouco estudado nessa região. As expedições visando coletas sistematizadas tanto dos parasitoides quanto dos herbívoros em suas plantas hospedeiras são um importante processo para a aquisição e construção do conhecimento científico (PATACA e PINHEIRO, 2005).

Os significados adaptativos comportamentais em Emersonella permanecem desconhecidos, como é o caso da forésia. Esse comportamento foi confirmado em seis dos 26 parasitoides de ovos (Emersonella planiceps Hansson, E. carballoi Hansson, E. rotunda (Ashmead), E. pubipennis Hansson, E. planiscuta Hansson, e Emersonella sp.) coletados por Cuignet e colaboradores (2008). Esse comportamento é caracterizado pela presença de vespas nos élitros de besouros adultos por um período considerável de tempo, aparentemente esperando até que o hospedeiro deposite seus ovos, tendo o parasitoide a oportunidade de fazer a oviposição em um ovo recém-depositado (CUIGNET et al., 2008). Segundo Cuignet e colaboradores (2007), parece razoável pensar que este comportamento possa facilitar a localização dos ovos quando os hospedeiros são raros ou não emitem sinalizações químicas, como ovos solitários ou quando os ovos não são depositados dentro de uma estrutura análoga a ooteca. Na presente pesquisa foram observadas espécies de Emersonella foréticas. No entanto não foi possivel a identificação de parasitoides que apresentaram esse comportamento com o tipo de oviposição. Apesar de estudos pontuais demonstrando a atratividade de parasitoides por fêmeas de C. reimoseri aptas para a reprodução (MASSUDA e TRIGO, 2014), ainda faltam informações para entender esse comportamento nesse grupo de insetos.

Diferentes índices de predação de ovos foram encontrados para as plantas avaliadas, indicando que defesas indiretas devem ser importantes na remoção de herbívoros generalistas ocasionais. Esse tipo de defesa utilizada pela planta e mediada por predadores, principalmente da família Formicidae (Hymenoptera), parece não causar impacto suficiente para inibir a presença e reprodução dos cassidíneos associados, embora tenham sido sobservadas diversas situações de predação de ovos. A mesma situação foi observada por Windsor e Choe (1994), Gomes e colaboradores (2012) e Gomes e Frieiro-Costa (2015) para Mesomphaliini com cuidado materno. Beckmann e Stucky (1981), em um estudo com Ipomoea pandurata (L.) G. Mey., apontaram que formigas que visitam nectários podem expulsar herbívoros comuns de plantas como Deloyala guttata (Olivier, 1790) (Cassidinae s. str.: Cassidini). Selman (1988) afirmou que Cassidinae s. str. depositam pequenos grupos de ovos em uma dura estrutura

análoga a ooteca, o que lhes dá proteção quase total contra predadores. No entanto, como demonstrado nesse estudo, Cassidinae s. str. neotropicais apresentam diferentes formas de oviposição e estão suceptíveis a diversos predadores e parasitoides.

A diferença encontrada no potencial de predação pode estar diretamente relacionada com a composição e abundância de formigas que visitam os NEFs peciolares das plantas avaliadas alem de, claro, variações aleatórias ou relativas às condições experimentais. Como não houve especificidade de formigas que visitam essas estruturas, é possível que, em ambientes com escassez de recursos alimentares, a diversidade e abundância desses organismos aumentem, devido ao néctar fornecido. Assim, nessas condições, as formigas podem exercer um impacto maior na população de herbívoros tanto generalistas como específicos. Outros estudos podem apontar em quais circunstâncias os predadores visitantes de NEFs podem utilizar um herbívoro especialista como alimento.

Segundo Chaboo e colaboradores (2014), ambientes estressantes versus recursos concentrados estáveis são ecologicamente contraditórios. Para os Chrysomelidae que apresentam comportamento de cuidado materno, a planta hospedeira pode apresentar um recurso estável que atende a muitos indivíduos por um período prolongado, mas pode ser improprio se as folhas forem destruidas antes que ocorra o desenvolvimento da larva ou devido à competição com outros herbívoros na planta. Dessa forma, o risco de predação de herbívoros generalistas (0.35 a 1,0) em plantas com nectário extrafloral aponta que as formigas limitam a atuação de herbívoros generalistas por um longo período e, consequentemente, diminui o número de competidores interespecíficos.

Existem hipóteses que pressupõem que os especialistas alimentares têm vantagens seletivas gerais (FUTUYMA e MORENO, 1988; MENKEN, 1996). A principal delas é que os herbívoros especializados se beneficiam por escapar ou se defenderem mais efetivamente contra diversos inimigos naturais (BERNAYS e GRAHAM, 1988).

Segundo Vencl e colaboradores (2011) predadores e parasitoides são importantes fatores de mortalidade por herbívoros. De acordo com a hipótese do "espaço livre do inimigo", os inimigos naturais causam a mortalidade diferencial de um herbívoro entre as espécies hospedeiras potenciais, e o herbívoro evolui para se alimentar apenas, ou preferencialmente, das plantas onde sofre menor mortalidade (PRICE et al., 1980; BERNAYS e GRAHAM, 1988). Ainda de acordo com Vencl e colaboradores (2011), existem três possíveis vantagens da especialização: 1° - A planta fornece refúgio físico; 2° - O predador não se infiltra na planta; 3° - A planta fornece ao herbívoro produtos químicos que podem ser usados para sua própria defesa. A terceira possibilidade é identificada em diversos estudos com Cassidinae s. str.

neotropicais (NOGUEIRA-DE-SÁ, 2004; NOGUEIRA-DE-SÁ e TRIGO, 2005; MASSUDA e TRIGO, 2014).

Outra hipótese envolvida na importância das defesas indiretas mediadas por NEFs peciolares é a presença de formigas na planta até o surgimento de nectários extranupciais fazendo com que as formigas tenham um impacto maior na predação e remoção de insetos florívoros e broqueadores de sementes (KEELER e KAUL, 1984).

Em síntese, a diversidade de estratégias reprodutivas observadas em Mesomphaliini parece ter evoluído em relação a pressões seletivas mediadas pelos NEFs e predadores atraídos pela planta. Dentre essas estratégias pode-se destacar o fato de depositar ovos em plantas vizinhas, colocar ovos isolados como mecanismo para reduzir a probabilidade de encontro por predadores, depositar ovos agrupados em ootecas com defesas mecânicas e químicas e formação de anéis de defesa em larvas e cuidado maternal.

A presença de NEFs e predadores associados gera uma condição adversa a herbívoros generalistas, abrindo um espaço livre de outros competidores, possibilitando a Mesomphaliini evoluir e apresentar diversas estratégias de defesa e reprodutiva.

Todas as plantas hospedeiras de Mesomphaliini com cuidado materno estudadas possuíam nectários extraflorais e evidente patrulhamento por formigas. Assim, com os experimentos realizados, como esperado as desovas dos besouros sem a proteção da fêmea foram altamente predados por visitantes dos nectários extraflorais, principalmente formigas. Dessa forma, fica evidente a a influência indireta do nectário extrafloral na mortalidade das proles de Mesomphaliini e a importância da manutenção do cuidado materno como estratégia reprodutiva e defensiva nessa interação.

Como observado no experimento de remoção de fêmeas, o cuidado materno presente em Mesomphaliini como estratégia de vida é adaptativo frente a um fator que reduz fortemente a sobrevivência da prole (TALLAMY, 1982; 1984; TALLAMY e DENNO, 1981). Há poucas circunstâncias em que se pode investigar a repetitividade da evolução ou de seus processos. Especificamente na evolução fenotípica paralela, morfologias e comportamentos semelhantes evoluem independentemente de um antepassado comum em ambientes separados (ELMER et al., 2014).

A evolução paralela de atributos semelhantes implica na seleção natural como a causa da evolução (SCHLUTER e NAGEL, 1995; NOSIL et al., 2002). Nesse sentido, o cuidado materno em Cassidinae s. str. ocorre de maneira independente em um grupo de espécies estreitamente relacionados (CHABOO et al., 2014). Esse comportamento comum a Mesomphaliini que se alimentam de Convolvulaceae com NEFs, parece ter evoluido de maneira

independente devido a pressão de seleção semelhante ocasionado pela predação de ovos por inimigos naturais atraidos pela planta hospedeira.

Uma vez que sem a presença da fêmea todos os ovos são predados, incluso os ovos previamente parasitados, e considerando que as fêmeas com cuidado materno não removem os ovos parasitados do agrupamento, parasitoides da espécie E. pubipennis, além de serem especialistas em Mesomphaliini com cuidado materno, ainda aproveitam esse comportamento do hospedeiro para aumentar sua sobrevivência.

Apenas Omaspides angusta Boheman, 1856, Mesomphaliini que possui comportamento de cuidado materno e se alimenta de Convolvulaceae, foi parasitado por Emersonella windsori Hansson, 2002 no Panamá (CUIGNET et al. 2007). Embora morfologicamente diferente de E. pubipennis, Cuignet e colaboradores (2007) demonstraram através de ITS2 rDNA que essas espécies são próximas. Dessa forma, além da análise molecular, as diferenças comportamentais do parasitoide e as estratégias reprodutivas do hospedeiro poderiam ajudar a elucidar a evolução dessa interação tritrófica.

Assim como nesse estudo onde os ovos ficam suceptiveis ao parasitismo por Emersonella, Kudo e Ishibashi (1996) demonstraram a eficiência do cuidado materno das larvas de Gonioctena sibirica (Coleoptera: Chrysomelidae) contra predadores e sua ineficiência contra parasitoides. Por fim, sugerem um trade-off na eficiência do cuidado materno contra diferentes espécies inimigas: comportamentos defensivos para um tipo de inimigo podem tornar a presa mais vulnerável a outro.

A principal força seletiva na evolução do cuidado materno parece ser a presença de predadores, mediados pela presença de NEFs. Parasitoides de ovos e outros de pupa e larvas podem se beneficiar dos NEFs, mas estão presentes em besouros que utilizam plantas sem NEFs, demonstrando uma adaptação mais recente das vespas em relação as estratégias reprodutivas de seus hospedeiros.