Técnica menos agressiva ao meio ambiente detecta agrotóxicos em abelhas e no pólen

08 de julho de 2021

Agência FAPESP* – São cada vez mais comuns no Brasil episódios de mortandade de abelhas ou de abandono de colmeias como consequência do uso extensivo de agrotóxicos na agricultura. Mesmo em baixas concentrações, esses produtos químicos podem afetar o comportamento desses insetos, reduzindo seu tempo de vida. Para os produtores de mel, identificar previamente se as abelhas estão expostas ou sendo intoxicadas por agrotóxicos é importante para a definição de estratégias que evitem prejuízos, como a transferência de colmeias para outro local.

Ao combinar cromatografia e espectrometria de massas, pesquisadoras do IQSC-USP conseguiram identificar em um reduzido número de insetos doses baixas de duas substâncias muito usadas no Brasil: a imidacloprida e o tiametoxam (abelhas jataí; foto: Canva)

 

No entanto, a determinação de agrotóxicos em matrizes biológicas, como no organismo das abelhas, é uma tarefa difícil de ser executada, já que geralmente os produtos se encontram em concentrações extremamente baixas. Isso faz com que, pelos métodos convencionais, centenas ou até milhares de abelhas sejam sacrificadas para que os equipamentos consigam detectar os agrotóxicos, correndo ainda o risco de não encontrá-los. Para colaborar nesse sentido, pesquisadoras do Instituto de Química de São Carlos da Universidade de São Paulo (IQSC-USP) desenvolveram uma nova técnica mais rápida, simples, barata e que exige quantidades bem menores desses insetos para que nanogramas de agrotóxicos sejam identificados nos tecidos de abelhas, no pólen presente nas colmeias e até mesmo no mel.

No estudo, as cientistas trabalharam com duas espécies de abelhas, as africanizadas (Apis mellifera L.) e as nativas jataí (Tetragonisca angustula). O objetivo era utilizar o menor número possível desses insetos para que dois agrotóxicos muito utilizados no Brasil e no mundo, o imidacloprida e o tiametoxam, pudessem ser detectados. Os resultados foram expressivos. No método convencional, foram necessárias cerca de 150 abelhas da espécie Apis mellifera L. (aproximadamente 15 gramas) para que os agrotóxicos fossem identificados, mas no trabalho realizado no IQSC-USP, com apenas três polinizadoras (0,3 grama), esse resultado já foi possível de se obter, ou seja, um número 50 vezes menor.

Já com relação à detecção de agrotóxicos no tecido das abelhas da espécie Tetragonisca angustula, com apenas dez insetos (0,03 grama) as pesquisadoras já conseguiram identificar os agroquímicos, enquanto no método padrão seria preciso contar com 5 mil abelhas (15 gramas), número 500 vezes maior. O número de abelhas que vivem em uma colmeia de jataí pode variar de centenas até 5 mil polinizadoras. Isso significa que uma colmeia inteira da espécie poderia ser comprometida para que os produtos químicos pudessem ser identificados pelo método convencional.

O trabalho contou com financiamento da FAPESP e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

“Pensando na principal função da abelha, que é realizar a polinização, se nós tirarmos uma quantidade menor desses insetos da natureza para fazer esse tipo de avaliação será uma grande vantagem. O avanço que conseguimos vai possibilitar a substituição das técnicas tradicionais por alternativas mais amigáveis ao meio ambiente, reduzindo a mortandade de abelhas para as análises”, explica Ana Maria Barbosa Medina, doutoranda do IQSC-USP e autora do trabalho.

Segundo a cientista, outro benefício que a nova técnica vai proporcionar ao meio ambiente é a redução da quantidade necessária de pólen para a detecção dos agroquímicos. No estudo, ela utilizou 150 vezes menos grãos de pólen para identificar os agrotóxicos abordados na pesquisa. Todos esses avanços, consequentemente, também possibilitaram que as análises ficassem mais rápidas e com menor custo, já que houve diminuição do uso de reagentes (15 vezes menos produtos). A técnica pode ainda ser adaptada para detectar outros tipos de agrotóxicos e em outras espécies de abelhas.

“Com a utilização de pequenas quantidades de insetos é possível alertar a comunidade científica de que esses agrotóxicos estão contaminando as abelhas e que medidas precisam ser tomadas. Em nosso estudo, conseguimos identificar concentrações menores de agrotóxicos que o método tradicional. O apicultor quer saber se o local onde ele tem as colmeias está expondo as abelhas à contaminação e, caso ele descubra cedo que os insetos estão sendo afetados, pode se mudar para outro local e evitar prejuízos financeiros. A ideia é fazer esse tipo de monitoramento utilizando menos abelhas”, explica Eny Maria Vieira, professora do IQSC-USP e orientadora da pesquisa. A docente conta que a quantidade de agrotóxico que elas conseguem detectar é tão pequena que é como se elas encontrassem no meio de um trilhão de carros brancos um pontinho preto em um dos veículos.

Como funciona o método

Para avaliar se há agrotóxicos no tecido das abelhas, as pesquisadoras seguem um protocolo. Resumidamente, elas coletam certa quantidade de abelhas que são trituradas e misturadas com acetonitrila (solvente), um composto orgânico. A mistura é agitada e alguns sais são adicionados. Todo esse processo faz com que os agrotóxicos, se presentes, saiam do tecido das abelhas e se juntem ao solvente, já que eles possuem grande afinidade pelo produto orgânico.

Essa mistura passa por uma centrifugação, que separa tanto os sais quanto as abelhas e permite que a parte líquida composta pelo solvente e os agrotóxicos seja retirada e colocada no cromatógrafo, equipamento que faz a separação dos produtos químicos e os envia para outro aparelho, o espectrômetro de massas, responsável por detectar e quantificar os agrotóxicos. Para reduzir a quantidade de insetos, reagentes e pólen necessários para a identificação dos compostos tóxicos, as pesquisadoras realizaram inúmeros testes com diferentes medidas até alcançarem as mínimas possíveis que viabilizassem a detecção.

O imidacloprida e o tiametoxam, ambos inseticidas da família dos neonicotinoides, foram introduzidos na década de 1990 e desde então seu uso vem aumentando ao longo dos anos. Mesmo banidos da União Europeia, eles estão entre os inseticidas mais utilizados nas plantações em todo o mundo, sendo aplicados em culturas de cana-de-açúcar, arroz, cereais, milho, girassóis, batatas, frutas, algodão, vegetais, entre outras. No Brasil, os dois produtos são autorizados para aplicação.

A Apis mellifera L., também conhecida popularmente como abelha “africanizada” ou “assassina”, é um poli-híbrido originário do cruzamento de abelhas europeias (Apis mellifera melífera, Apis mellifera ligustica e Apis mellifera carnica) com africanas (Apis mellifera scutellata). Elas vivem em colmeias, que podem ser artificiais ou naturais. Em seu interior, as obreiras usam cera para construir os favos, onde armazenam mel e pólen para alimentar tanto as larvas como os insetos adultos. As fêmeas diferenciam-se dos zangões (machos) por possuírem ferrão.

Já a Tetragonisca angustula, também chamada jataí-amarela, é uma abelha social da família dos meliponíneos, de ampla distribuição no Brasil. Mede até quatro milímetros e constrói ninhos de cera em espaços ocos na natureza. Sem ferrão, tem o hábito de morder as pessoas e de se enroscar nos cabelos se for provocada, mas é considerada uma abelha dócil e de fácil manejo pelos produtores de mel.

Importância para a humanidade

As abelhas são consideradas os agentes polinizadores mais importantes devido ao seu grande número, já que representam cerca de 25 mil das 40 mil espécies existentes. Elas polinizam uma ampla variedade de flores, contribuindo para manter a biodiversidade vegetal na Terra e garantir a produção de frutas e sementes, além da reprodução de várias plantas. De acordo com a Organização das Nações Unidas para Alimentação (FAO), 85% das espécies conhecidas de plantas com flores e 70% das culturas agrícolas dependem dos polinizadores para se reproduzirem, principalmente das abelhas.

Algumas plantas, inclusive, precisam de visitas frequentes, como a flor de maçã, que demanda de quatro a cinco visitas das abelhas para receber os grãos de pólen suficientes para sua fertilização. Acredita-se que aproximadamente 60% das plantas cultivadas para o consumo humano no Brasil dependem da polinização feita por abelhas e, nesse contexto, estima-se que os valores globais do serviço de polinização das culturas representam entre US$ 195 bilhões e US$ 387 bilhões anuais para o setor agrícola. Além de aumentar a produtividade e qualidade dos frutos, as polinizadoras também são indispensáveis para a produção de mel e de produtos como geleias e própolis.

Para desenvolver e comprovar a eficácia do método desenvolvido no IQSC-USP, as pesquisadoras coletaram abelhas Apis mellifera L. de sítios e apiários do interior de São Paulo. Já para a validação e detecção da técnica em abelhas jataí, as cientistas obtiveram amostras de abelhas e de pólen no meliponário do Centro de Recursos Hídricos e Estudos Ambientais (CRHEA), da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP, e de plantações de morango em Bom Repouso (MG).

“Nós identificamos os dois agrotóxicos estudados no tecido das abelhas africanizadas. Já nas abelhas jataí, nós detectamos o imidacloprida, que originalmente não é utilizado no morango, mas sim em culturas de batata e milho próximas da região. Isso comprova que as abelhas não procuram alimento em uma única fonte, viajando para outras regiões, com diferentes plantações”, explica a doutoranda. Esse foi o primeiro estudo do mundo que identificou agrotóxicos em abelhas jataí.

* Com informações da Assessoria de Comunicação do IQSC-USP.

Pesquisadores desenvolvem técnica para criação em massa de abelhas sem ferrão

16/12/2013

Por Elton Alisson
Agência FAPESP – Abelhas sem ferrão, como a jataí (Tetragonisca angustula) e a uruçu (Melipona scutellaris), são reconhecidas como importantes polinizadoras de diversas culturas agrícolas, como berinjela, morango, tomate e café.

Uma das principais limitações para utilizá-las para essa finalidade, no entanto, é a dificuldade em produzir colônias em quantidade suficiente para atender à demanda dos agricultores, uma vez que a maioria dessas espécies apresenta baixo número de rainhas.

Método será testado em lavouras de morango – uma das 30 culturas agrícolas beneficiadas pela polinização por esse tipo de inseto (FFCLRP/USP)

Mas uma nova técnica que pode ajudar a superar essa limitação foi desenvolvida por um grupo de pesquisadores, que criou in vitro rainhas de uma dessas espécies de abelha: a Scaptotrigona depilis, conhecida popularmente no Brasil como mandaguari.

O estudo foi feito por cientistas da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa), em parceria com colegas da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP) da Universidade de São Paulo (USP) e da Universidade Federal Rural do Semiárido (Ufersa), campus de Mossoró (RN).
Resultado de um trabalho de doutorado, realizado com Bolsa da FAPESP, a técnica foi descrita na edição de setembro da revista Apidologie e será testada em campo nos próximos anos por meio de um projeto realizado com apoio do Programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (PIPE), da FAPESP.
“Conseguimos desenvolver uma metodologia de produção artificial de rainhas da espécie Scaptotrigona depilis, que demonstrou ter uma aplicação fantástica para a criação em larga escala dessa espécie de abelha, a fim de atender à demanda dos produtores agrícolas”, disse Cristiano Menezes, pesquisador da Embrapa Amazônia Oriental, em Belém (PA), e autor do estudo, à Agência FAPESP.

De acordo com o pesquisador, que realizou doutorado na FFCLRP sob orientação da professora Vera Lucia Imperatriz-Fonseca, a mandaguari está mais presente na região Sudeste do Brasil e pertence a um gênero de abelhas – o Scaptotrigona – que está sendo revisto e do qual, além dela, fazem parte mais oito espécies que ocorrem em todo o país e possuem ferrão atrofiado.
As colônias dessas espécies de abelhas são compostas, em média, por 10 mil operárias – cada uma com cerca de 5 milímetros – e são regidas por uma única rainha-mãe, com cerca de 1,5 centímetro e capacidade de pôr ovos.
A fim de aumentar o número de colônias de espécies desse gênero de abelha – que, além de polinizadora, também produz mel, pólen e própolis –, criadores brasileiros têm utilizado uma técnica pela qual se divide uma colônia ao meio para originar outra com uma nova rainha.
Mas só é possível utilizar o método para multiplicar as colônias da maioria das espécies de abelhas sem ferrão uma vez por ano, afirmou Menezes. “Com essa técnica, para produzir 50 mil colônias de jataí e polinizar cerca de 3,5 mil hectares de morango, seria preciso ter 50 mil abelhas rainhas”, estimou.
“O morango é uma das culturas agrícolas que dependem de polinização com menor área de cultivo no Brasil. Imagine quantas abelhas rainhas precisaríamos para polinizar lavouras de tomate, cuja área de plantação é bem maior”, comparou.

Nova técnica

Para aumentar a produção de rainhas e de colônias de mandaguari, Menezes desenvolveu durante seu doutorado, realizado entre 2006 e 2010, uma técnica pela qual fornece a larvas recém-nascidas da abelha uma quantidade seis vezes maior de alimento do que o inseto está acostumado a ingerir. Dessa forma, todas as abelhas fêmeas superalimentadas se tornam rainhas.

De acordo com Menezes, 97,9% das abelhas rainhas produzidas por esse método sobreviveram e foram capazes de pôr ovos e formar colônias in vitro. O tamanho delas pode ser igual ao de rainhas “naturais” se receberem quantidades de alimento larval suficiente, apontou.
“Otimizamos essa técnica de produção in vitro de abelhas rainhas, temos um protocolo muito bem definido e conseguimos produzir a quantidade de insetos que for necessário”, afirmou.
Atualmente, ele e os demais participantes do projeto de pesquisa aprimoram o sistema de alimentação artificial das larvas do inseto, em que usam dieta à base de soja em substituição ao alimento natural, para alimentar o número de colônias produzidas.

As abelhas são criadas em estufa, com temperatura controlada, e protegidas de inimigos naturais. “Com o avanço dessas novas técnicas de produção in vitro de rainhas de abelhas sem ferrão estamos testando a possibilidade de produzir dez colônias filhas a partir de uma mãe por ano. Com isso, daríamos origem a um método viável de produção de colônias”, disse Menezes.
Com o projeto apoiado pelo Programa PIPE, da FAPESP, os pesquisadores pretendem reunir essas técnicas em um sistema único de produção de colônias e testá-lo em campo. Em uma segunda fase, eles vão avaliar qual o efeito dos principais agrotóxicos utilizados hoje na cultura do morango sobre as abelhas.
Para isso, associaram-se à empresa produtora de agentes biológicos Promip, situada no município paulista de Engenheiro Coelho, onde foram construídas cinco estufas climatizadas para plantio de morango.
As abelhas serão introduzidas nessas estufas e expostas aos dez agrotóxicos mais utilizados para combater pragas que atacam a cultura do morango, com o intuito de avaliar qual o efeito de cada produto, individualmente, na sobrevivência das abelhas e na existência das colônias.
A partir dos resultados, os pesquisadores pretendem elaborar uma lista de recomendações para os agricultores sobre quais cuidados tomar ao utilizar um determinando agrotóxico, de modo que não mate as abelhas, ou indicar quais predadores naturais podem ser utilizados no lugar de agrotóxicos para eliminar pragas que atingem as lavouras de morango, como o ácaro rajado.
“Queremos ter ao final do projeto uma lista de recomendações para falar com embasamento e segurança ao agricultor que, se ele utilizar abelhas para a realização de polinização, não poderá utilizar determinados agrotóxicos”, disse Menezes.

Testes de eficácia

Os pesquisadores também avaliam o aumento na produtividade com a introdução de abelhas sem ferrão para a polinização em diversas culturas agrícolas.
No caso do morango, por exemplo, a medida aumentou entre 20% e 40% a produtividade agrícola – dependendo da variedade – e diminuiu em até 80% a má formação de frutos, afirmou Menezes.
Uma inflorescência – com diversas microflores juntas –, a flor do morango é visitada por diversos grupos de abelhas – incluindo as com ferrão e espécies “solitárias”. Quando várias abelhas voam e pousam sobre essa inflorescência, elas realizam a polinização dessas microflores e fazem com que o fruto seja bem formado, redondo e vistoso.

Já quando poucas abelhas visitam a flor do morango, elas realizam a polinização de apenas uma parte da inflorescência, fazendo com que os frutos fiquem deformados, segundo Menezes.
“No passado, esse tipo de má formação do morango era associado à trips – uma praga que ataca o fruto – e, por essa razão, os agricultores aplicavam mais pesticida para combatê-la e acabavam matando mais abelhas e prejudicando a produtividade da cultura agrícola”, contou.
Em princípio os testes em campo serão feitos com a mandaguari porque ela se mostrou mais resistente à multiplicação. E, inicialmente, as colônias de mandaguaris serão introduzidas em lavouras de morango porque é a cultura sobre a qual eles possuem maior conhecimento sobre o benefícios do uso de abelhas sem ferrão como polinizadoras.

A ideia, no entanto, é expandir a aplicação para outras culturas, as quais já se sabe que o processo de polinização por abelhas confere frutos maiores, com mais sementes e sabor e cor mais acentuados. “Há cerca de 30 culturas agrícolas que sabemos que podem ser beneficiadas pela polinização das abelhas sem ferrão”, estimou Menezes.

“Já estamos fazendo testes preliminares com algumas delas, como o tomate, em São Paulo, e com o açaí, em Belém do Pará, utilizando uma abelha sem ferrão do mesmo gênero da mandaguari, mas de uma espécie diferente e muito parecida com ela”, contou.
Para introduzir as abelhas nas lavouras da cultura selecionada, as colônias artificiais são mantidas confinadas, durante três a seis meses, até que a população seja composta por, no mínimo, 3 mil abelhas.
Com esse número, a colônia é levada à noite para a lavoura, com condições de temperatura amenas, e colocada sobre um cavalete para que os insetos sejam liberados para voar sobre a plantação e realizar a polinização.

Algumas das vantagens da utilização desse tipo de abelha para realizar a polinização, segundo Menezes, é que elas possuem raio de voo menor – de 900 metros, contra 2,5 quilômetros das abelhas com ferrão.
Por isso, têm maior chance de atingir a cultura-alvo para polinização. “Como o raio de voo das abelhas com ferrão é maior, se encontrarem outra planta florindo durante sua trajetória elas pousam nela, em vez de na cultura-alvo”, explicou.

“É mais difícil as abelhas sem ferrão se dispersarem durante o trajeto”, comparou.

O artigo An advance in the in vitro rearing of stingless bee queens(doi: 10.1007/s13592-013-0197-6), de Menezes e outros, pode ser lido por assinantes da revista Apidologie em www.apidologie.org/ ou em http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs13592-013-0197-6.