Interacciones multitróficas en el cultivo del pimiento

Resum

Las plantas y los insectos herbívoros constituyen aproximadamente la mitad de la biodiversidad macroscópica del mundo y representan una de las interacciones dominantes y más complicadas en los ecosistemas terrestres (Strong et al., 1984). Estos ecosistemas se caracterizan por una gran diversidad de especies y una correspondiente diversidad de interacciones entre estas. Sin embargo, los estudios sobre ecología han estado históricamente dirigidos principalmente a las interacciones entre sólo dos niveles tróficos; las plantas y el herbívoro o el depredador y la presa. No obstante, estas interacciones no pueden entenderse completamente sin incorporar en estos estudios al tercer nivel trófico; el de los enemigos naturales de los herbívoros, como son los depredadores y parasitoides (Price, 1980). Los enemigos naturales afectan desde una posición superior de la cadena trófica a los niveles inferiores de esta, afectando a la estructura y dinámica de las comunidades de herbívoros (a través de las interacciones depredador-presa o parasitoide-huésped). En consecuencia, estas interacciones pueden influir en el desarrollo o en la abundancia de las plantas (Schmitz et al., 2000). Del mismo modo, también las plantas pueden mediar efectos que transcurren desde abajo hacia arriba en la red alimentaria, influenciando así la diversidad y dinámica de poblaciones de niveles tróficos superiores (Hunter & Price, 1992). Sin embargo, el nivel trófico de los depredadores o parasitoides, también puede ser atacado por los insectos hiperparasitoides, un cuarto nivel trófico que a su vez, puede ser atacado por sus propios hiperparasitoides facultativos (o terciarios) (Brodeur, 2000). De esta forma, se pone de manifiesto la necesidad de realizar estudios desde un enfoque multitrófico, abordando la complejidad de las redes alimentarias de una manera mucho más realista. En las últimas décadas ha aumentado el interés por el estudio de las interacciones multitróficas, impulsado por la necesidad de integrar los conocimientos en ecología en campos aplicados como puede ser el de la agricultura sostenible. El tercer nivel trófico es la base del control biológico, donde los depredadores y parasitoides son los encargados de mantener a las plagas de herbívoros bajo control, sin embargo organismos del cuarto nivel trófico (como los hiperparasitoides) pueden interrumpir su eficacia. Esta tesis doctoral pretende abarcar y enlazar estos dos campos del conocimiento. A través de los resultados obtenidos en estudios ecológicos sobre interacciones multitróficas, se ponen en práctica mecanismos y técnicas que pueden en un futuro próximo aumentar la resistencia de los cultivos a plagas de artrópodos. El conocimiento del comportamiento y desarrollo de los diferentes agentes de control biológico junto con el conocimiento global de las interacciones que se producen entre ellos, servirán para la mejora del control biológico de las plagas. Todos los organismos dentro de un ecosistema están interconectados unos con otros por medio de cadenas alimentarias y redes tróficas (Hunter & Price, 1992), y la comunicación entre ellos es facilitada por señales químicas presentes en el medio ambiente (Vet & Dicke, 1992; Karban & Baldwin, 1997; Turlings & Wäckers, 2004). Estas interacciones ocurren frecuentemente entre organismos sobre y bajo el suelo y son mediadas principalmente por compuestos químicos, procedentes de las plantas y de los propios insectos, los cuales pueden afectar positiva o negativamente tanto a los receptores como a los emisores de estas señales químicas (Masters & Brown, 1997; Van der Putten et al., 2001; Wyat, 2011). Una parte de esta tesis se centra en el estudio de los compuestos químicos implicados en la comunicación entre insectos, los llamados semioquímicos. El término semioquímico hace referencia a una sustancia de señalización inter o intraespecífica de un organismo (Mori, 1989), y se puede dividir en dos grupos principales (Whittaker & Feeny, 1971): 1. Las feromonas: implicadas en la comunicación intraespecifica. 2. Los aleloquímicos: implicados en la comunicación interespecifica, y se dividen en cuatro tipos: (i) Kairomonas (benefician al receptor), (ii) Alomonas (benefician al emisor), (iii) Sinomonas (benefician a ambos) y (iv) Antimonas (no benefician a ninguno). El objetivo principal de esta tesis doctoral fue estudiar las relaciones insecto-planta en el cultivo del pimiento, otorgando especial importancia al estudio de las relaciones complejas en las que intervienen herbívoros de diferentes gremios de alimentación y diferentes tipos de enemigos naturales. Además como novedad en los estudios de interacciones en sistemas agrícolas, investigamos también el efecto del microbioma (aplicando el concepto de “retroalimentación planta-suelo”) como potencial inductor de resistencia en plantas de pimiento. De esta forma, se pretende proporcionar una visión global sobre cómo modelos de investigación más realistas, con interacciones multitróficas que van desde suelo hasta el cuarto nivel trófico, pueden enriquecer nuestra comprensión sobre los sistemas biológicos y así promover nuevas líneas de investigación en el área del control biológico.