La abaja Apis mellifera como bioindicador del impacto ambiental : estudio sobre su fisiología, comportamiento y sociabilidad en un agroecosistema

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La abeja Apis mellifera L. es uno de los principales polinizadores en agroecosistemas, y como tal, sus colonias están expuestas a la intensificación agrícola. Esto conlleva una mayor utilización de agroquímicos y una reducción de diversidad floral, resultando en hábitats fragmentados y más homogéneo...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor principal: Macri, Ivana Noelia
Otros Autores: Farina, Walter Marcelo
Formato: Tesis doctoral publishedVersion
Lenguaje:Español
Publicado: Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2023
Materias:
APIS MELLIFERA
INTENSIFICACION AGRICOLA
PESTICIDAS
DEROXIFICACION DE XENOBIOTICOS
CAPACIDADES COGNITIVAS
EUSOCIALIDAD
AGRICULTURAL INTENSIFICATION
PESTICIDES
DETOXIFICATION OF XENOBIOTICS
COGNITIVE ABILITIES
EUSOCIALITY
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7365_Macri
Aporte de:
Biblioteca Digital - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (UBA) de Universidad de Buenos Aires
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description La abeja Apis mellifera L. es uno de los principales polinizadores en agroecosistemas, y como tal, sus colonias están expuestas a la intensificación agrícola. Esto conlleva una mayor utilización de agroquímicos y una reducción de diversidad floral, resultando en hábitats fragmentados y más homogéneos. Los recursos que obtienen en estos entornos pueden estar expuestos a agroquímicos, lo que podría acumularse en sus colonias y distribuirse entre sus miembros. En la presente tesis se planteó comparar desde un abordaje comportamental, sociobiológico, molecular y fisiológico, el estado integral de las colmenas de abejas melíferas en dos momentos diferentes del manejo del agroecosistema circundante y considerando la disponibilidad de recursos, la heterogeneidad del entorno y la aplicación de agroquímicos. Esto se realizó a lo largo de cuatro temporadas de verano, evaluando las diferentes etapas de desarrollo de las abejas. Desde un abordaje comportamental, se estudió la actividad recolectora de las colonias y se evaluó la sensibilidad gustativa y la capacidad de aprender un olor recompensado a través de un condicionamiento olfativo clásico, utilizando el paradigma de respuesta de extensión de la probóscide (REP) en individuos recolectores capturados en los distintos apiarios. Desde un abordaje ecotoxicológico se analizó la presencia de residuos de agroquímicos en miel, cera, polen y cuerpo de abejas recolectoras. A su vez, a través de un abordaje molecular, se estudió la expresión relativa de genes asociados a la detoxificación de xenobióticos en larvas y abejas adultas jóvenes. En las abejas recolectoras se analizaron los niveles de expresión de genes asociados a las bases genéticas de la sociabilidad. En suma, los resultados de esta tesis confirman que trazas de agroquímicos están ingresando a las colmenas y generando efectos subletales sobre todas las etapas del desarrollo de los miembros de la colonia. Se observaron cambios en los niveles de expresión de los biomarcadores de exposición, relacionados a la detoxificación de xenobióticos, tanto en abejas adultas como en larvas, siendo estas últimas más vulnerables. La recolección de polen y su potencial nutricional tienen una relación directa con los perfiles de expresión génica, tanto en abejas obreras jóvenes asociadas al cuidado de la cría como en abejas recolectoras. Esto no se observa en larvas, donde los perfiles de expresión génica no tienen relación directa con las variables de recolección de recursos, pero sí con las concentraciones de residuos de pesticidas encontrados en miel y cera. Adicionalmente, hay un efecto negativo sobre las capacidades cognitivas de las abejas recolectoras que afecta directamente a la eficiencia recolectora y, sumado a los efectos sobre la expresión de genes relacionados a la actividad neural y sociabilidad en abejas, podría llevar a una desorganización de las actividades colectivas afectando la cohesión social de las colonias. De esta forma, la presente tesis aporta evidencias de que es posible un abordaje multivariado e integrativo mediante protocolos estandarizados para evaluar el impacto ambiental en las colonias de abejas melíferas en situaciones reales de campo. Por otro lado, da cuenta de la importancia de salvaguardar parches de flora silvestre que aporten diversidad floral tanto en el entorno de las colmenas como a lo largo de todo el periodo donde la recolección es intensa. Ambos aspectos mejorarían el estado nutricional a lo largo de toda la temporada de actividad recolectora, situación que podría paliar los efectos subletales observados.
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Los recursos que obtienen en estos entornos pueden estar expuestos a agroquímicos, lo que podría acumularse en sus colonias y distribuirse entre sus miembros. En la presente tesis se planteó comparar desde un abordaje comportamental, sociobiológico, molecular y fisiológico, el estado integral de las colmenas de abejas melíferas en dos momentos diferentes del manejo del agroecosistema circundante y considerando la disponibilidad de recursos, la heterogeneidad del entorno y la aplicación de agroquímicos. Esto se realizó a lo largo de cuatro temporadas de verano, evaluando las diferentes etapas de desarrollo de las abejas. Desde un abordaje comportamental, se estudió la actividad recolectora de las colonias y se evaluó la sensibilidad gustativa y la capacidad de aprender un olor recompensado a través de un condicionamiento olfativo clásico, utilizando el paradigma de respuesta de extensión de la probóscide (REP) en individuos recolectores capturados en los distintos apiarios. Desde un abordaje ecotoxicológico se analizó la presencia de residuos de agroquímicos en miel, cera, polen y cuerpo de abejas recolectoras. A su vez, a través de un abordaje molecular, se estudió la expresión relativa de genes asociados a la detoxificación de xenobióticos en larvas y abejas adultas jóvenes. En las abejas recolectoras se analizaron los niveles de expresión de genes asociados a las bases genéticas de la sociabilidad. En suma, los resultados de esta tesis confirman que trazas de agroquímicos están ingresando a las colmenas y generando efectos subletales sobre todas las etapas del desarrollo de los miembros de la colonia. Se observaron cambios en los niveles de expresión de los biomarcadores de exposición, relacionados a la detoxificación de xenobióticos, tanto en abejas adultas como en larvas, siendo estas últimas más vulnerables. La recolección de polen y su potencial nutricional tienen una relación directa con los perfiles de expresión génica, tanto en abejas obreras jóvenes asociadas al cuidado de la cría como en abejas recolectoras. Esto no se observa en larvas, donde los perfiles de expresión génica no tienen relación directa con las variables de recolección de recursos, pero sí con las concentraciones de residuos de pesticidas encontrados en miel y cera. Adicionalmente, hay un efecto negativo sobre las capacidades cognitivas de las abejas recolectoras que afecta directamente a la eficiencia recolectora y, sumado a los efectos sobre la expresión de genes relacionados a la actividad neural y sociabilidad en abejas, podría llevar a una desorganización de las actividades colectivas afectando la cohesión social de las colonias. De esta forma, la presente tesis aporta evidencias de que es posible un abordaje multivariado e integrativo mediante protocolos estandarizados para evaluar el impacto ambiental en las colonias de abejas melíferas en situaciones reales de campo. Por otro lado, da cuenta de la importancia de salvaguardar parches de flora silvestre que aporten diversidad floral tanto en el entorno de las colmenas como a lo largo de todo el periodo donde la recolección es intensa. Ambos aspectos mejorarían el estado nutricional a lo largo de toda la temporada de actividad recolectora, situación que podría paliar los efectos subletales observados. The honey bee Apis mellifera L. is one of the main pollinators in agroecosystems, and as such, its colonies are exposed to agricultural intensification. This leads to increased use of agrochemicals and a reduction in floral diversity, resulting in fragmented and more homogeneous habitats. The resources they obtain in these environments may be exposed to agrochemicals that can accumulate in their colonies and be distributed among their members. In the present thesis, a behavioral, sociobiological, molecular and physiological approach was used to compare the global state of beehives at two different times of crop management in a field in the province of Buenos Aires, in relation to the availability of resources, the heterogeneity of the environment and the application of agrochemicals. This was done during four summer seasons, evaluating the different stages of bee development. From a behavioral approach, on the one hand, we studied the foraging activity of the colonies, in the entrance of the hives and with pollen traps. On the other hand, using the proboscis extension response (PER) in forager bees captured in the different apiaries, sucrose responsiveness and odor-reward association were evaluated through olfactory conditioning. From a molecular approach, the presence of agrochemical residues in honey, wax, pollen and body of forager bees was analyzed. Furthermore, the relative expression of genes associated with the detoxification of xenobiotics in larvae and young bees inside the hive was studied. In addition, the relative expression of genes associated with the genetic basis of sociability in bees was evaluated in forager bees. In sum, the results of this thesis confirm that traces of agrochemicals are entering the hives and causing sub lethal effects on all stages of bee development. Changes in the expression levels of genes related to xenobiotic detoxification were observed in both, bees and larvae, the latter being more vulnerable. Pollen collection -and its nutritional potential- has a direct relationship with gene expression profiles, in both, young bees and forager bees. This was not observed in larvae, where gene expression profiles showed no direct relationship with the resources collection, but do exhibited a direct relationship with pesticides concentrations found in honey and wax samples. Additionally, there is a negative effect on the cognitive abilities of forager bees that directly affects foraging efficiency and, added to the negative effects on the expression levels of genes related to neural activity and sociability in bees, could lead to a disorganization of collective activities and the social structure of the hive. Thus, this thesis provides evidence that a multivariate approach is possible through standardized protocols to evaluate environmental impact and stress in honey bee colonies in current real field situations. On the other hand, it shows the importance of safeguarding patches of wild flora that provide floral diversity both, in the surroundings of the hives and throughout the period of intense harvesting. Both aspects would improve the nutritional status throughout the harvesting season, a situation that could mitigate the sublethal effects observed. Fil: Macri, Ivana Noelia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2023-07-14 info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion application/pdf spa info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7365_Macri

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