Impacto à Biodiversidade e Serviços            Ambientais                       Edison R. Sujii                  edison.su...
O que é a Biodiversidade?                 VIDA NO PLANETA         1,5 milhões de espécies conhecidas                      ...
Biodiversidade   Principais grupos de organismos     250 mil                                                    750 mil   ...
Biodiversidade                 Diversidades locais                 formam mosaicos                 de biodiversidade      ...
Importância da biodiversidade          Benefícios      Diretos      Indiretos      Base para atividades                ...
BiodiversidadeBenefícios Diretos(Provimento de recursos):   alimento e fibras   materiais de construção    e abrigo   m...
Biodiversidade Benefícios Indiretos: (Sistema Suporte da vida no planeta)    Conversão da luz solar em carboidratos    R...
Biodiversidade Base das Atividades:    Agrícola    Pecuária    Pesqueira    Florestal    Bioprospecção (substâncias e...
BiodiversidadePossui um valor intrínseco:- fornecedora de recursos biológicos,- exerce funções ecológicasprestadora de ser...
Biodiversidade - Funções                      produção primária                      herbivoria                      consu...
Valor da BiodiversidadeEsse reconhecimento está expressoFormalmente- Convenção da Diversidade Biológica – CDB e Agenda 21I...
Uso de recursos naturais últimos 50 Anos    25% do solo superficial da terra foi perdido    20% das terras agricultáveis...
GMO ERA Project
Butchart, et al. 2010. Global Biodiversity: Indicators of RecentDeclines. Science 328, 1164                               ...
GMO ERA Project
Que fatores estão causando a taxa acelerada de extinção de espécies observada?                                   GMO ERA P...
Fatores de Risco a Biodiversidade Destruição e fragmentação de habitats Poluição e degradação de habitats Super explora...
Introdução de Organismos Exóticos        em Novos Habitats1. Acidental de organismos indesejáveis2. Intencional de organis...
Efeitos adversos sobre a           biodiversidade• Por quê avaliar potenciais efeitos adversos  de OGMs sobre a biodiversi...
OGM têm potencial para afetar organismos     alvo e não-alvo da tecnologia                               GMO ERA Project
Organismos não-alvoEspécies/organismos que não são  alvo da modificação genética      introduzida na cultura              ...
Quais são organismos ou espécies alvo (EA)?  Quais são organismos ou espécies não-alvo (ENA)?                             ...
Quais são organismos ou espécies alvo (EA)?   Quais são organismos ou espécies não-alvo (ENA)?                            ...
Quais são organismos ou espécies alvo (EA)?   Quais são organismos ou espécies não-alvo (ENA)?Cultura1                    ...
Efeitos adversos na biodiversidade• OGMs podem causar efeitos adversos ao ambiente  quando:  – Existe experiência limitada...
Efeitos adversos na biodiversidade• Como plantas geneticamente modificadas  afetam de modo adverso a biodiversidade?  – No...
Novas pragas             Inseticida não-             seletivo Pragas priimária         Algodoeiro                         ...
Pragas não-alvo: podem levar à mudança de     status de pragas secundárias (ex: café)                                     ...
Promotores de crescimento          Relações mutualísticas ou simbióticas•    Contribuem para aumento de produtividade•    ...
Polinizadores• Importância dos polinizadores       em  sistemas naturais e agrícolas (maracujá,  cucurbitáceas, caju)• Dec...
Espécies valorizadas- Espécies com valor para a sociedade- Pode incluir valores culturais, econômicos, religiosos, estétic...
Valor para      conservação  Verificar requerimentos         legais locais• Raras, ameaçadas de  extinção• Decrescente em ...
Exemplo    Valor para conservação:Ensaios de campo     em   escala   depropriedades:Financiado e conduzido como resultadod...
Hora do pão de queijo!
BiodiversidadeComo avaliar efeitos potenciais   adversos de OGM na      Biodiversidade?   Escolha de funções ecológicas e ...
Convenção da Diversidade Biológica• A economia verde no contexto do  desenvolvimento sustentável e da erradicação da   pob...
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Protocolo de Biossegurança de Cartagena (2001)Principios gerais para análise de risco• Base científica• Aberto, transparen...
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CTNBio, Resolução Normativa nº 5, de 12 de março de 2008:“Dispõe sobre normas para liberação comercial de Organismos      ...
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Estratégias gerais:    1. “Biodiversidade”             Uso no final    2. Espécies                          DesvantagensVa...
Estratégias gerais:       1. “Biodiversidade”           Uso no final       2. Espécies                   Uso no inícioVant...
Conclusão:O uso de enfoque baseado emespécies é necessário para avaliar osriscos potenciais de OGMs sobre abiodiversidade....
Limitações para o Principal Modelo Alternativo              Modelo Ecotoxicológico• Espécies indicadoras              •Não...
Biodiversidade no agroecossistema Fragmentos de vegetação         Cultura         nativa                     Campos       ...
Muito complexa para avaliação direta                  >600 espécies não-alvo                  de artropódes    Milhares de...
Quais espécies selecionar para testes?
Monocultura do milho (EUA)              >600 espécies não-alvoMonocultura do arroz (Japão)               >800 espécies não...
Serviços do ecossistema / funções ecológicas •   Inimigos Naturais •   Herbivoros não-alvo       Espéciesde               ...
Definição de uma função ecológica:Uma série ou ciclo de processos biológicos, físicos equímicos que ocorre em um ecossiste...
Fase 1. Classificação Funcional• Não requer informação sobre a planta  transgênica, exceto a espécie da cultura  considera...
A. Grupos Funcionais Antropocêntrico:                 Ecológico:                                  (1) herbivoria(1) pragas...
Relacionando Grupo Funcional            com Efeito Adverso       Muitas rotas causais podem levar ao              mesmo ef...
Aumento de pragas Aumento deinsetos praga                      Menor    Aumento         produção Fitopatógenos            ...
Falha do controle biológico  MenosPredadores                              Menor  Menos            Pest     produçãoParasit...
Grupos funcionais para separar rotas    Grupo        Função                 Efeito  funcional     ecológica              a...
Redução da PolinizaçãoAlgumas culturas necessitamde polinização animal                                              Menor ...
Análise de Risco Ambiental Como avaliar efeitos potenciais    adversos de OGM na       Biodiversidade?                    ...
Identificação do perigo              Formulação do problema            Avaliação          Avaliação    Avaliação          ...
Caso (característica, cultura, ambiente receptor)                           Definição do Caso                             ...
Caso (característica, cultura, ambiente receptor)                 Definição do Caso                                       ...
Definição de ‘caso’De acordo com as recomendações doProtocolo de Cartagena Protocol    - organismo (e a sua biologia)    -...
Exemplo de um ‘caso’: algodão BtOrganismo: algodão (anual, herbáceo, floração, produtocoletado: frutos)Característica / Ef...
Escolhendo grupos funcionais     importantes com base no caso–    Fenótipo, tipo de característica–    Cultura–    Ambient...
Caso exemplo – Algodão Bt no BrasilCritério                 Caracteristicas            Função ecológica            Tipo de...
Case example - Bt-cotton in BrazilMain Criteria               Characteristics                Associated ecological     Typ...
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Caso exemplo – Algodão Bt no BrasilCriterio                 Caracteristicas              Função ecologica           Tipo d...
Algodão Bt                          Cultura ↓                                      Sol0                                   ...
A. Grupos Funcionais          Vietnam – algodão BtAntropocêntrico:      Ecológico:                                     (1)...
A. Grupos Funcionais            Brasil – Algodão Bt Antropocêntrico:       Ecológico:                                     ...
Seleção de grupos funcionais:  – Associação de efeitos adversos e funções  – Priorização de grupos funcionais –    conside...
Caso (característica, cultura, ambiente receptor)                           Definição do Caso                             ...
A Case Study of Bt  Maize in Kenya Edited by A. Hilbeck and D.A.    Andow. CABI 2004. GMO ERA Project www.gmo-guidelines.i...
Methodologies for  Assessing Bt Cotton  in Brazil  Edited by A. Hilbeck, D.A.  Andow and E.M.G. Fontes.  CABI 2006.  GMO E...
Edison R. Sujii                  e.mail: edison.sujii@embrapa .brCarmen S. Soares PiresDebora Pires
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Edison sujii impacto a biodiversidade e sa

  1. 1. Impacto à Biodiversidade e Serviços Ambientais Edison R. Sujii edison.sujii@embrapa.br
  2. 2. O que é a Biodiversidade? VIDA NO PLANETA 1,5 milhões de espécies conhecidas Estimativas:  Eucariotos:  5 a 7 milhões espécies  Procariotos:  30 milhões ou mais? Zingler
  3. 3. Biodiversidade Principais grupos de organismos 250 mil 750 mil 50 mil 30 mil 125 mil Fonte: Q.D. Wheeler. 1990. Ann. Entomol. Soc. Am. 83:1031-47
  4. 4. Biodiversidade Diversidades locais formam mosaicos de biodiversidade nas paisagens Diversidade: Α (alfa), Β (beta) e Γ (gama)
  5. 5. Importância da biodiversidade Benefícios  Diretos  Indiretos  Base para atividades GMO ERA Project
  6. 6. BiodiversidadeBenefícios Diretos(Provimento de recursos): alimento e fibras materiais de construção e abrigo medicamentos GMO ERA Project
  7. 7. Biodiversidade Benefícios Indiretos: (Sistema Suporte da vida no planeta)  Conversão da luz solar em carboidratos  Reciclagem de nutrientes  Manutenção da mistura de gases na atmosfera  Geração e manutenção de solos  Controle de populações  Polinização e dispersão GMO ERA Project
  8. 8. Biodiversidade Base das Atividades:  Agrícola  Pecuária  Pesqueira  Florestal  Bioprospecção (substâncias e genes) GMO ERA Project
  9. 9. BiodiversidadePossui um valor intrínseco:- fornecedora de recursos biológicos,- exerce funções ecológicasprestadora de serviços do ecossistema (ambientais)vitais para a sustentação dos sistemas biológicos. GMO ERA Project
  10. 10. Biodiversidade - Funções produção primária herbivoria consumidores secundários polinizadores dispersores de sementes plantas invasoras e competidoras doenças de plantas detritivoria decompositores de matéria orgânica fixação biológica de N Coffee Co. outras funções do ecossisstema solo GMO ERA Project
  11. 11. Valor da BiodiversidadeEsse reconhecimento está expressoFormalmente- Convenção da Diversidade Biológica – CDB e Agenda 21Informalmente- Manifestações públicas de caráter conservacionista dapopulação.Demanda por tecnologias e produtos “verdes”, GMO ERA Project
  12. 12. Uso de recursos naturais últimos 50 Anos  25% do solo superficial da terra foi perdido  20% das terras agricultáveis indisponíveis  15% de aumento de CO2 na atmosfera  7 a 8 % de perda da camada de Ozônio  Biodiversidade Dramática taxa de extinções biológicas GMO ERA Project
  13. 13. GMO ERA Project
  14. 14. Butchart, et al. 2010. Global Biodiversity: Indicators of RecentDeclines. Science 328, 1164 GMO ERA Project
  15. 15. GMO ERA Project
  16. 16. Que fatores estão causando a taxa acelerada de extinção de espécies observada? GMO ERA Project
  17. 17. Fatores de Risco a Biodiversidade Destruição e fragmentação de habitats Poluição e degradação de habitats Super exploração de espécies Efeitos Secundários de Extinções Locais (simplificação de habitats)  Introdução de animais e plantas exóticos em novos habitats GMO ERA Project
  18. 18. Introdução de Organismos Exóticos em Novos Habitats1. Acidental de organismos indesejáveis2. Intencional de organismos úteis 2.1. Introdução no meio ambiente deOrganismos Modificados Geneticamente (OGM) GMO ERA Project
  19. 19. Efeitos adversos sobre a biodiversidade• Por quê avaliar potenciais efeitos adversos de OGMs sobre a biodiversidade?OGM = Organismo Geneticamente Modificado GMO ERA Project
  20. 20. OGM têm potencial para afetar organismos alvo e não-alvo da tecnologia GMO ERA Project
  21. 21. Organismos não-alvoEspécies/organismos que não são alvo da modificação genética introduzida na cultura GMO ERA Project
  22. 22. Quais são organismos ou espécies alvo (EA)? Quais são organismos ou espécies não-alvo (ENA)? Traça daBatata Bt batataCry1Ab EA Alvo Besouro do Colorado Não-alvo GMO ERA Project
  23. 23. Quais são organismos ou espécies alvo (EA)? Quais são organismos ou espécies não-alvo (ENA)? Traça da batataBeringela BtCry3Bb EA Besouro do Colorado Alvo Não-Alvo GMO ERA Project
  24. 24. Quais são organismos ou espécies alvo (EA)? Quais são organismos ou espécies não-alvo (ENA)?Cultura1 Traça daBatata Bt batataCry1Ab EA ENA AlvoCultura 2 ENABeringela BtCry3Bb EA Besouro do Colorado Alvo Não-alvo GMO ERA Project
  25. 25. Efeitos adversos na biodiversidade• OGMs podem causar efeitos adversos ao ambiente quando: – Existe experiência limitada da combinação entre a característica introduzida e a cultura; – A planta GM pode proliferar e dispersar sem a intervenção humana; – É possível ocorrer troca de genes entre a planta transformada e espécies ou raça não domesticadas; – A característica inserida confere vantagem adaptativa para a planta GM. Snow et al. (2005) Ecological Applications - position paper of the Ecological Society of America
  26. 26. Efeitos adversos na biodiversidade• Como plantas geneticamente modificadas afetam de modo adverso a biodiversidade? – Novas pragas – Mudança no status de pragas – Danos aos serviços do ecossistema – Perda de espécies de valor cultural ou importância para conservatção – Extinção local de espécies não-alvo GMO ERA Project
  27. 27. Novas pragas Inseticida não- seletivo Pragas priimária Algodoeiro Praga secundária
  28. 28. Pragas não-alvo: podem levar à mudança de status de pragas secundárias (ex: café) Predador Inseticida de praga secundáriaPraga primária: Planta de café Praga secundária: ácaro minador
  29. 29. Promotores de crescimento Relações mutualísticas ou simbióticas• Contribuem para aumento de produtividade• Protege a planta contra pragas• Aumenta a tolerância a estresses abióticos1. Leguminosas e Rhizobium (bactéria) - fixação simbiótica de N2. Plantas e bactérias endofíticas - fixação de N3. Mycorrhizae - melhora disponibilização de nutrientes e eficiência de uso4. Bactérias e fungos em raizes, folhas, hastes; bactérias de rizosfera: protegem contra doenças e potencializam a tolerância a estresses abióticos - Pseudomonas and Azospirillum5. Nematóides benéficos: artigo da Nature - “Recruitment of entomopathogenic nematodes by insect-damaged maize roots” GMO ERA Project
  30. 30. Polinizadores• Importância dos polinizadores em sistemas naturais e agrícolas (maracujá, cucurbitáceas, caju)• Declínio (crise de polinizadores) em sistemas naturais e agrícolas devido ao desmatamento, fragmentação de habitats, introdução de espécies exóticas e práticas agrícolas inadequadas - espécies selvagens de polinizadores GMO ERA Project
  31. 31. Espécies valorizadas- Espécies com valor para a sociedade- Pode incluir valores culturais, econômicos, religiosos, estéticos, conservacionistas.Exemplos:- valor cultural e estético: borboleta Monarca na América do Norte- Valor econômico e cultural: abelha melífera européia
  32. 32. Valor para conservação Verificar requerimentos legais locais• Raras, ameaçadas de extinção• Decrescente em abundância em ambientes agrícolas
  33. 33. Exemplo Valor para conservação:Ensaios de campo em escala depropriedades:Financiado e conduzido como resultadoda preocupação com as populações deaves que se alimentam de insetos esementes de plantas daninhas queocorrem em lavouras.Populações declinaram rapidamentedurante os últimos 30 anos no ReinoUnido
  34. 34. Hora do pão de queijo!
  35. 35. BiodiversidadeComo avaliar efeitos potenciais adversos de OGM na Biodiversidade? Escolha de funções ecológicas e serviços do ecossistema GMO ERA Project
  36. 36. Convenção da Diversidade Biológica• A economia verde no contexto do desenvolvimento sustentável e da erradicação da pobreza.
  37. 37. BiodiversidadePossui um valor intrínseco:- fornecedora de recursos biológicos,- exerce funções ecológicasprestadora de serviços vitais para a sustentaçãodos sistemas biológicos. GMO ERA Project
  38. 38. Agenda 21:A Biotecnologia proporcionará benefícios máximosse existirem protocolos de avaliação daBiossegurançaProtocolo de Cartagena - Biosegurança:Avaliação de risco de OGMs deve ser transparentee em bases científicas GMO ERA Project
  39. 39. Protocolo de Biossegurança de Cartagena (2001)Principios gerais para análise de risco• Base científica• Aberto, transparente e documentado• Caso-a-caso (característica-cultura-ambiente receptor)• Sistemático – estruturado com enfoque passo-a-passo• Processo sequencial (Iterativo)• Efeitos adversos (diretos e indiretos, imediatos e retardados)
  40. 40. Necessidade de avaliar o risco de OGMs sobre a Biodiversidade? Efeitos Adversos Potenciais• Novas pragas• Mudança no status das pragas atuais• Danos aos serviços dos ecossistemas• Perda de espécies de interesse cultural econservacionista• Extinção local de espécies não-alvo GMO ERA Project
  41. 41. Requerimentos LegaisWTO – International Plant Protection Convention“Requer uma análise de risco com base científica para tomarqualquer iniciativa de restrição de comércio internacional”“efeitos diretos e indiretos nas plantas e seus produtos”Efeitos são consequencias econömicas (inclusiveconsequencias ambientais) na área analisada”. Inclui effeitosna produtividade e qualidade, custos de produção oudemandas de insumos, etc. GMO ERA Project
  42. 42. Requerimentos LegaisDecisão (002/623/EC)”o objetivo de uma ARA é … baseado em estudos caso acaso... identificar e avaliar potenciais efeitos dversos…diretosou indiretos… imediatos ou retardados…” GMO ERA Project
  43. 43. CTNBio, Resolução Normativa nº 5, de 12 de março de 2008:“Dispõe sobre normas para liberação comercial de Organismos Geneticamente Modificados e seus derivados.” Art. 6º. Para efeitos desta Resolução Normativa considera-se: I – avaliação de risco: combinação de procedimentos ou métodos, por meio dos quais se avaliam, caso a caso, os potenciais efeitos da liberação comercial do OGM e seus derivados sobre o ambiente e a saúde humana e animal. II – organismo: toda entidade biológica capaz de reproduzir outransferir material genético, inclusive vírus e outras classes que venham a ser conhecidas;
  44. 44. CTNBio, Resolução Normativa nº 5, de 12 de março de 2008:“Dispõe sobre normas para liberação comercial de OrganismosGeneticamente Modificados e seus derivados.” ANEXO IV AVALIAÇÃO DE RISCO AO MEIO AMBIENTE (A)PLANTAS“3. os possíveis efeitos em organismos indicadores relevantes (simbiontes,predadores, polinizadores, parasitas ou competidores do OGM) nos ecossistemasonde se pretende efetuar o seu cultivo, em comparação com o organismo parental doOGM em um sistema de produção convencional;” Quais organismos indicadores? Como selecionar esses organismos?
  45. 45. BiodiversidadeComo avaliar efeitos potenciais adversos de OGM na Biodiversidade? GMO ERA Project
  46. 46. Estratégias para avaliar riscos a organismos não alvo e a biodiversidade GMO ERA Project
  47. 47. Estratégias gerais: 1. “Biodiversidade” Uso no final 2. Espécies DesvantagensVantagens • Dificuldade para definir• Direta e medir a• Potencialmente “Biodiversidade”completa • Estudos de campo em• Aparentemente extensas áreasabrangente • Não permite avaliar os riscos na fase inicial de testes OGM GMO ERA Project
  48. 48. Estratégias gerais: 1. “Biodiversidade” Uso no final 2. Espécies Uso no inícioVantagens Desvantagens• Pode ser feito no lab • Epécies não são caso-ou campo específicas• Pode ser usado em • Espécies sãoavaliações iniciais indicadores “pobres”• Metodologias estão • Inferências algumasprontamente vezes imprópriasdisponíveis • Fácil usar métodos inadequadosGMO ERA Project
  49. 49. Conclusão:O uso de enfoque baseado emespécies é necessário para avaliar osriscos potenciais de OGMs sobre abiodiversidade.O enfoque de biodiversidade pode sercomplementar caso necessário. GMO ERA Project
  50. 50. Limitações para o Principal Modelo Alternativo Modelo Ecotoxicológico• Espécies indicadoras •Não é caso-a-casouniversais•Extrapolação espécies •Não tem base empíricaResultados: ou teórica•Toxicidade aguda •Liberação contínua •Inacurada para exposição crônicaMetodologia: •Não é uma única•Resposta a dose substância químicaAndow and Hilbeck 2004 BioScience
  51. 51. Biodiversidade no agroecossistema Fragmentos de vegetação Cultura nativa Campos marginais Aquática: nascentes, ribeirões, lagos Outras culturas e pastos Solo
  52. 52. Muito complexa para avaliação direta >600 espécies não-alvo de artropódes Milhares de espécies?
  53. 53. Quais espécies selecionar para testes?
  54. 54. Monocultura do milho (EUA) >600 espécies não-alvoMonocultura do arroz (Japão) >800 espécies não-alvo (incluindo espécies ameaçadas)Monocultura Algodão (Brasil) estimativas de >800 espécies não-alvo Espécies demais para avaliar todas GMO ERA Project
  55. 55. Serviços do ecossistema / funções ecológicas • Inimigos Naturais • Herbivoros não-alvo Espéciesde Criação Perda de Degradação • Polinizadores Ameaçadas novas pragas Serviços dos solos • Aves e Mamíferos Ecológicos • Solos • Espécies de interesse conservacionista ou culturalCentenas de possíveis efeitos sobre espécies GMO ERA Project
  56. 56. Definição de uma função ecológica:Uma série ou ciclo de processos biológicos, físicos equímicos que ocorre em um ecossistemaE.g. polinização, fixação biológica de nitrogênio.Porque trabalhar com funções ecológicas?- Quando espécies individuais são desconhecidas (ex.Microrganismos de solo)- Quando um número muito grande de espécies mais oumenos conhecidas exercem a mesma função ecológica GMO ERA Project
  57. 57. Fase 1. Classificação Funcional• Não requer informação sobre a planta transgênica, exceto a espécie da cultura considerada• Esse passo é caso específico pois particulariza o agro-ecossistema da cultura que está sendo analisada• Simplifica a complexidade do problema de forma consistente com a teoria ecológica GMO ERA Project
  58. 58. A. Grupos Funcionais Antropocêntrico: Ecológico: (1) herbivoria(1) pragas / pragas potenciais (2) consumidores secundários(2) inimigos naturais (predadores, parasitóides, (3) polinizadores parasitos) (4) dispersores de sementes(3) patógenos de plantas (5) decompositores de matéria(4) ervas daninhas orgânica(5) espécies raras ou ameaçadas (6) doenças de plantas(6) espécies economicamente (7) plantas invasoras e exploradas competidoras(7) espécies de valor social ou (8) funções do ecossisstema solo cultural (9) detritivoria (10) espécies com função ecológica desconhecidaGMO ERA Project
  59. 59. Relacionando Grupo Funcional com Efeito Adverso Muitas rotas causais podem levar ao mesmo efeito adverso Grupos funcionais ajudam a separar as rotas Exemplo: efeitos adverseos na produção de uma cultura GMO ERA Project
  60. 60. Aumento de pragas Aumento deinsetos praga Menor Aumento produção Fitopatógenos da cultura Plantas invasoras GMO ERA Project
  61. 61. Falha do controle biológico MenosPredadores Menor Menos Pest produçãoParasitóides Outbreak da cultura Menos patógenos GMO ERA Project
  62. 62. Grupos funcionais para separar rotas Grupo Função Efeito funcional ecológica adversopatógenos Falha do Menor Aumentopredadores controle produção Praga biológico da culturaparasitóides GMO ERA Project
  63. 63. Redução da PolinizaçãoAlgumas culturas necessitamde polinização animal Menor Redução de Redução produção polinização polinização da cultura GMO ERA Project
  64. 64. Análise de Risco Ambiental Como avaliar efeitos potenciais adversos de OGM na Biodiversidade? GMO ERA Project GMO ERA Project
  65. 65. Identificação do perigo Formulação do problema Avaliação Avaliação Avaliação da exposição do efeito do risco Caracterização do risco Estratégias deManejo manejo do riscodo risco Monitoramento EPA 1998 EU 2002 e Avaliação GMO ERA Project
  66. 66. Caso (característica, cultura, ambiente receptor) Definição do Caso (levantamentos de informação) Identificação dos possíveis efeitos adversos sobre os serviços Modelo conceitual Formulação ambientais no ambiente receptor do Problema Etapa (Tier) 1 Priorizar Grupos Funcionais Associação Significância funcional no com a cultura sistema de cultivo Etapa (Tier) 2 Priorizar Espécies ou grupos Identificação Identificação Especificação de medidas do Rotas de Rotas Efeitos efeito adverso (endpoints) Exposição Adversos Identificação da cadeia causal Construção Hipóteses de Risco entre o estressor e o efeito adverso Priorizar hipóteses para espécies Etapa (Tier) 3 selecionadas ou processos Planejamento Experimental Selecionar e conduzir Fase de análise Experimentos Tier 4...n Caracterização da Exposição Caracterização do Efeito Adverso DecisãoHipótese pode baseada em Caracterização do Riscoser descartada Dados Hipótese confirmada
  67. 67. Caso (característica, cultura, ambiente receptor) Definição do Caso (levantamentos de informação)Identificação dos possíveis efeitos adversos sobre os serviços ambientais no ambiente receptor Modelo conceitual Definição do Caso Formulação do Problema (levantamentos de informação) Priorizar Grupos Funcionais Etapa (Tier) 1 Associação Significância funcional no com a cultura sistema de cultivo
  68. 68. Definição de ‘caso’De acordo com as recomendações doProtocolo de Cartagena Protocol - organismo (e a sua biologia) - característica (efeito intencional) - ambiente receptor (uso intencional) GMO ERA Project
  69. 69. Exemplo de um ‘caso’: algodão BtOrganismo: algodão (anual, herbáceo, floração, produtocoletado: frutos)Característica / Efeito intencional: expressão da toxinaBt / resistência contra pragas alvoAmbiente receptor / uso intencional:3 principais regiões no Brasil: NE – Caatinga / propriedades pequenas, baixo input, agricultura de subsistência CO - Cerrado / grandes propriedades, alto input, cash cropping Centro-Sul – Floresta tropical / pequenas propriedades, alto input, cash cropping GMO ERA Project
  70. 70. Escolhendo grupos funcionais importantes com base no caso– Fenótipo, tipo de característica– Cultura– Ambiente receptor Categorias Funcionais e relação com os efeitos adversos potenciais (ex. Algodão Bt) GMO ERA Project
  71. 71. Caso exemplo – Algodão Bt no BrasilCritério Caracteristicas Função ecológica Tipo de organismo associada / prática afetado (grupo) / agronômica processo(s)I. Crultura (biologia)Tipo de reprodução? Alógama/autogama, flores Pollinizaçãot, herbivoria Visitantes florais e de partes reprodutivas polinizadores Sementes (multiplicação (Semente) herbivoria/ Predadores de sementes por sementes produção de sementes certificadas?)Estágios de Mudas Competiçào plantas, Plantas invasoras,desenvolviemnto patogenos doençassensíveis? Fatores?Susceptibilidade para Sim, doenças fungicas, Patologia de plantas fitopatógenosdoençaas? bacterianas e virosesSimbiose com fixadores Não --- ---de nitrogenio?São esperados Raízes, pólen e nectar Biota da Rhizosfera e Biota de solo, visitantesexudados e secreções Mycorrhiza, Nectar e floraisem partes da planta? polen como recurso alimentar
  72. 72. Case example - Bt-cotton in BrazilMain Criteria Characteristics Associated ecological Type of affected function / agricultural organism (group) / practice process(es)I. Crop (biology) cont’dInput routes oftransgenic plant partsand transgene productsWhat plant residues are Some leaf, flower, stem Plant material Detrivores (macro- andexpected/ in what and root material, pollen in decomposition, nutrient microorganisms)quantities before small quantities recyclingharvest?What plant residues are Large quantities of roots, Plant material Detrivores (macro- andexpected/ in what leaves and stems decomposition, nutrient microorganisms)quantities after harvest? recycling
  73. 73. Case example - Bt-cotton in BrazilMain Criteria Characteristics Associated ecological Type of affected function / agricultural organism (group) / practice process(es)II. Trait - intended effectNovel transgene product Yes, Bt-based insecticidal Herbivory of non-target Non-target herbivores,expressed? If yes, which toxins. pests including other pests, farmtype? Intended effect? Protection against target animals, wild animals Lepidoptera pestsMetabolites eliminated or No --- ---reduced?Metabolites increased? No --- ---Application of No --- ---corresponding chemicalrequired? If yes, which?Antibiotic resistance No --- ---present? If yes, which?Other relevant Regulatory elements, Horizontal gene transfer Relevant microbes?transgenes present? If promotors and terminatorsyes, which?
  74. 74. Case example - Bt-cotton in BrazilMain Criteria Characteristics Associated ecological Type of affected function / agricultural organism (group) / practice process(es)III. Receiving environment - intended use: Farming system(s) per regionIntended/anticipated NE: small scale Area under cotton Cotton productionscale of release? CW: large scale production processes South: large scaleIntensification enhanced, NE: possibly little More and larger Cotton productionreduced or unaffected? enhanced monocultures processes CW & South: enhanceHow many crop NE: 2-3? All year round Crop rotation, Weeds, diseases, pests asproduction cycles? CW (1?); South: (1?) intercropping result of altered cotton productionCrop production? NE: subsistence, low input Changes of pests and Weeds, diseases, pests asIntensive to subsistence CW & South: industrial, diseases due to result of altered cotton high input intensification production: possibly reduced crop rotation, intercropping, etc.Farming practise NE: low-chemical input, Changes in chemical pest Secondary non-targetChemical intensive, some organic management, driven by pests, possibleintegrated, organic? CW and South: high non-target pests interactions with diseases chemical input, very little and their insect vectors organic
  75. 75. Case example - Bt-cotton in BrazilMain Criteria Characteristics Associated ecological Type of affected function / agricultural organism (group) / practice process(es)III. Receiving environment - intended use: b) Farming system(s) per region - cont’dExpanding production No? --- ---zones? If yes, to whatdegree?Replacing other crops No? --- ---(loss, shift, addition)?Use of harvested Fiber = textiles Wild and domesticated Farm animalsproducts? Live plant residues = grazers Wild animals animal grazing? Seeds = oil, feed?Recycling of plant Press cakes from seeds Compost of plant residues Compost and dung macro-residues after use? Dung from Bt-cotton fed and dung and micro-organims animals
  76. 76. Case example - Bt-cotton in BrazilMain Criteria Characteristics Associated ecological Type of affected function / agricultural organism (group) / practice process(es)III. Receiving environment - intended use: Local conditionsSoil types NE: ??? Organic matter Macro-, meso- and micro-(heavy to light)? CW: ??? decomposition, soil decomposers South: ??? moisture retention capacity Soil macro-organisms influencing soil water household Region-specific, soil-borne Nematodes, fungi, etc. diseases and pestsOrganic matter content NE: ??? Degradation of plant Decomposers and(high to low)? CW: ??? material containing mineralizers (micro-, South: ??? insecticidal compounds, meso-, and macro- mineralisation, nutrient organisms) recyclingProne for soil erosion? NE: No? --- --- CW: No? South: No?
  77. 77. Caso exemplo – Algodão Bt no BrasilCriterio Caracteristicas Função ecologica Tipo de organismos associada/ prática afetado (grupo) / agronômica processo(s)III. Ambiente receptor – Uso pretendido: RegiãoRegiões produtoras? NE (Caatinga, mata NE: tropical ecosystem Região especifica úmida), CO (Cerrado), functions (processos e biota locais) Sul/Sudeste (floresta CW & South: subtropical tropical) and steppe ecosystem functionsEstrutura da paisagem? NE: hilly terrain? Scale of production, Region-specific biotaFragmentad, uniform CO: flat plains, highland intensification ofplana, mountanhnoso, , S/SE flat plains, lowland? productionetc.Impacto dos tipos NW: Tropical Length of production Organisms associated withclimaticos na produção CO & S/SE: subtropical season - exposure to Bt- altered production cyclesdo OGM? toxinTropical, temperado..
  78. 78. Algodão Bt Cultura ↓ Sol0 Outras Valor Valor Qualid humana↑ SaudeEfeito Adverso → funções ↓ econ. ↓ Cultural ↓ consrv. ↑ amb ↓ ativ.Grupos FuncionaisHerbivoros praga X X XPredadores/Parasitóides XPolinizadores X X XDecompositores do solo X X XEspécies ameaçadas XDoença de plantas X
  79. 79. A. Grupos Funcionais Vietnam – algodão BtAntropocêntrico: Ecológico: (1) herbivoria(1) pragas / pragas potenciais (2) consumidores secundários(2) inimigos naturais (predadores, parasitóides, parasitos) (3) polinizadores(3) patógenos de plantas (4) dispersores de sementes(4) ervas daninhas (5) decompositores de matéria orgânica(5) espécies raras ou ameaçadas (6) doenças de plantas(6) espécies economicamente exploradas (7) plantas invasoras e competidoras(7) espécies de valor social ou (8) funções do ecossisstema solo cultural (9) detritivoria (10) espécies com função ecológica desconhecidaGMO ERA Project
  80. 80. A. Grupos Funcionais Brasil – Algodão Bt Antropocêntrico: Ecológico: (1) herbivoria(1) pragas / pragas potenciais (2) consumidores secundários(2) inimigos naturais (predadores, parasitóides, parasitos) (3) polinizadores(3) patógenos de plantas (4) dispersores de sementes(4) ervas daninhas (5) decompositores de matéria orgânica(5) espécies raras ou ameaçadas (6) doenças de plantas(6) espécies economicamente exploradas (7) plantas invasoras e competidoras(7) espécies de valor social ou (8) funções do ecossisstema solo cultural (9) detritivoria (10) espécies com função ecológica desconhecidaGMO ERA Project
  81. 81. Seleção de grupos funcionais: – Associação de efeitos adversos e funções – Priorização de grupos funcionais – considerando valores (negociação e consenso): e características agronômicas – “Endpoint” para grupos não selecionados GMO ERA Project
  82. 82. Caso (característica, cultura, ambiente receptor) Definição do Caso (levantamentos de informação) Identificação dos possíveis efeitos adversos sobre os serviços Modelo conceitual Formulação ambientais no ambiente receptor do Problema Etapa (Tier) 1 Priorizar Grupos Funcionais Associação Significância funcional no com a cultura sistema de cultivo Etapa (Tier) 2 Priorizar Espécies ou grupos Identificação Identificação Especificação de medidas do Rotas de Rotas Efeitos efeito adverso (endpoints) Exposição Adversos Identificação da cadeia causal Construção Hipóteses de Risco entre o estressor e o efeito adverso Priorizar hipóteses para espécies Etapa (Tier) 3 selecionadas ou processos Planejamento Experimental Selecionar e conduzir Fase de análise Experimentos Tier 4...n Caracterização da Exposição Caracterização do Efeito Adverso DecisãoHipótese pode baseada em Caracterização do Riscoser descartada Dados Hipótese confirmada
  83. 83. A Case Study of Bt Maize in Kenya Edited by A. Hilbeck and D.A. Andow. CABI 2004. GMO ERA Project www.gmo-guidelines.info GMO ERA Project
  84. 84. Methodologies for Assessing Bt Cotton in Brazil Edited by A. Hilbeck, D.A. Andow and E.M.G. Fontes. CABI 2006. GMO ERA Project www.gmo-guidelines.info GMO ERA Project
  85. 85. Edison R. Sujii e.mail: edison.sujii@embrapa .brCarmen S. Soares PiresDebora Pires
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