BICSYS: Sistema Integrado de Análise da Dinâmica Populacional do Bicudo do Algodoeiro

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Maria Conceição P. Young Pessoa
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Autoria
M.C.P.Y. Pessoa - CNPMA/EMBRAPA
J.F.C.A. Meyer - DMA - IMECC - UNICAMP
J.F.R. Fernandes - DENSIS - FEE - UNICAMP
M.E. Habib - UNICAMP

RESUMO
O sistema integrado de análise da dinâmica populacional do bicudo do algodoeiro, Anthonomus grandis Boheman, foi desenvolvido com o intuito de monitorar a dinâmica populacional desta praga do algodoeiro em diferentes cenários iniciais de infestação, interagindo técnicas de simulação de sistemas e de inteligência artificial. A partir de dados médios obtidos em lavouras sujeitas aos Programas de Manejo Integrado de Pragas (MIP), é simulado o ambiente inseto-planta-meio físico encontrados no Brasil, determinando períodos críticos onde a praga pode alcançar o Limiar Econômico (LE) e o Nível Econômico de Dano (NED). O sistema principal (SP) apresenta os fatores bióticos analisados, representados por três modelos matemáticos dinâmicos compartimentais, contendo informações detalhadas sobre os componentes biológicos da praga na região de Campinas/SP. Os fatores físicos do meio ambiente também se encontram no (SP), utilizando como parâmetros as temperaturas diárias máxima e mínima, aplicadas ao conceito de constante térmica, e as pluviosidades diárias em mm, geradas aleatóriamente. Acoplado ao (SP) encontra-se um sistema especialista (SE) responsável pela decisão de entrada de baterias de inseticidas seletivos, orientados pelo MIP.O sistema integrado permite a criação de cenários facultando a presença da população do parasitóide do bicudo, Bracon vulgaris, promissor ao controle biológico da praga. A versão 0.0 foi desenvolvida em linguagem C da SUN Sparc-Station.

ABSTRACT
The integrated sytem BICSYS was developed in order to monitor the population dynamics of the cotton boll weevil, Anthonomus grandis, at different levels of infestation, interacting the simulation systems and artificial inteligence techniques. The insect-plant-physical environment found in Brazil is simulated, determining the critical periods where the pest can reach the Economic Threshold and the Economic Damage Level. The main system has the biotic factors represented by three dynamics cohort mathematical models. Each model contain detailed information about the biological components: plant, cotton boll weevil and parasitoid. Physical environmental factors also have been contemplated in the main system, using daily maximum and minimum temperatures, applied to Thermal Constant concept, and daily rain, in millimiters, that can be generated randomly. Coupled to the main system there is an expert system responsible for deciding the convenience of the use os pesticides, oriented by IPM. BYCSIS alows users make different scenarios, with or without the parasitoid, Bracon vulgaris, population influencing the cotton boll weevil larval mortality, in order to permit analysis the parasitism influences in the pest control. The 0.0version of the source program was developed in C language, in a SUN Sparc Station UNIX-OS.

1. Introdução

A aplicação da simulação de sistemas como uma metodologia auxiliar na análise de cenários alternativos e na redução de custos operacionais relativos a amostragens realizadas in locu, torna-se cada vez mais difundida nos países do primeiro mundo. Dentre estas aplicações, as relacionadas à área de pesquisa agropecuária tem notadamente recebido uma forte ascenção, visto a quantidade crescente de simuladores desenvolvidos ou utilizados em projetos de pesquisa, que vêm contribuindo a compreensão global de fenômenos muitas vezes explorados somente a nível local. Tais resultados, possibilitaram o direcionamento de pesquisas em andamento a pontos mais pertinentes de estudo, bem como sugeriram novas ações de pesquisas aos problemas abordados.

No caso das aplicações de simulação de sistemas que abordem estudos da dinâmica populacional de insetos que, em certos índices populacionais pré-estabelecidos, comprometem culturas de peso comercial, torna-se possível determinações de períodos críticos da presença da praga via simulação, evitando aplicações desnecessárias de agroquímicos e, consequentemente, minimizar gastos e contaminações indesejáveis.

2. O Problema

O bicudo do algodoeiro Anthonomus grandis Boheman (Coleoptera: Curculionidae) é um inseto fitófago que vem causando sérios danos aos algodoais das Américas do Norte, Central e do Sul. Encontrado no Brasil durante a safra de 1982/1983 (Habib & Fernandes, 1983), este inseto foi responsável por perdas significativas de algodão, gerando desestímulos ao plantio, desempregos (principalmente no Nordeste) e elevação dos custos adicionais em consequência de aplicações de agroquímicos para o controle da praga, entre outras. As perdas relativas ao ataque da praga decorre do fato de que a espécie encontrada no Brasil apresenta preferências alimentar e reprodutiva pelas estruturas frutíferas do algodoeiro (botões florais e frutos verdes). Tal preferência de ataque, estabelecida pelo inseto, ainda recebe prioridade aos botões florais, quando presentes em tamanhos convenientes ao ataque da praga e quando disponíveis na planta em maior número que os frutos verdes. Dessa forma, o inseto utiliza-se dessas estruturas tanto para alimentação quanto para o desenvolvimento de suas fases imaturas (ovo, larva e pupa). Atingindo o estágio adulto, o inseto abandona o abrigo vegetal começando sua fases de vida livre (Degrande, 1991).

No Brasil, embora a presença recente do bicudo, encontram-se disponíveis trabalhos que analisam quali-quantitativamente a planta do algodoeiro e os hábitos e o comportamento do inseto neste novo ambiente, além de indicar ações de controle populacional da praga orientadas pelos Programas de Manejo Integrado de Pragas (MIP) (Habib et al., 1984; Pierozzi Jr, 1989; Degrande, 1991; Gutierrez, 1986). Além disso, vários trabalhos analisando o comportamento das diferentes fases de desenvolvimento do bicudo frente aos seus respectivos inimigos naturais, permitem a identificação de inimigos promissores ao controle biológico aplicado da praga (Gutierrez, 1986; Carvalho et al., 1993). Entretanto, tais trabalhos ressaltam sempre dificuldades quanto a determinação da quantidade desses inimigos naturais a ser lançada, de forma a viabilisar um controle biológico aplicado eficiente, bem como a determinação do período mais apropriado para o lançamento, onde o aproveitamento na mortalidade da praga pela presença do inimigo natural seja maior. Através dos métodos estabelecidos por esses trabalhos e de amostragens realizadas em campo, torna-se possível monitorar a lavoura identificando períodos críticos onde a praga alcança o Limiar Econômico e o Nível Econômico de Danos, permitindo ações de controle que minimizem danos na produção comercial do algodão.

3. O Que é O BICSYS

A fim de facilitar este trabalho de monitoramento in locu, permitindo ao usuário a previsão de situações críticas na lavoura de algodão, elaborou-se o presente sistema integrado (Pessoa, 1994). O BICSYS é um simulador desenvolvido com o intuito de elucidar e fazer boas interpretações de dados de monitoramento coletados em campos de algodão, sujeitos ao Programa de Manejo Integrado de Pragas (MIP). Dessa forma, possibilita-se ao usuário a determinação de períodos críticos, onde o bicudo pode alcançar o Limiar Econômico e o Nível Econômico de Dano. Além disso, BICSYS permite a criação de cenários iniciais de lançamento do ectoparasitóide Bracon vulgaris no ambiente da praga, estabelecidos pelo usuário antes da simulação, através da quantidade populacional do parasitóide a ser lançada bem como da data de lançamento. Quando a simulação não recebe carater de controle biológico, BICSYS emprega o controle químico seletivo, cujo lançamento é orientado por um Sistema Especialista acoplado ao sistema. Este sistema especialista monitora as condições ambientais, incluindo a presença ou não do parasitóide e, principalmente, pluviosidade, impedindo o lançamento do químico em caso de precipitações que inivabilizem o efeito do químico ou na presença do Bracon.

4. Como foi elaborado o BICSYS

A versão 0.0 do programa fonte do BICSYS foi desenvolvida em linguagem C da estação de trabalho SUN em ambiente UNIX (Pessoa, 1994; Pessoa et al., 1993a; Pessoa et al. 1993 b.).

O programa apresenta estrutura modular, possibilitando a inclusão de novos módulos (novos inimigos naturais promissores ao controle da praga), bem como a alteração dos atuais módulos, de acordo com as características específicas de outras regiões e variedades de algodão utilizadas no ambiente brasileiro, sem o comprometimento da estrutura atual.

A entrada de dados pode ser feita via teclado, onde o usuário informa a data de plantio, a idade da planta, os números médios de estruturas sadias, atacadas (por alimentação, oviposição e pelos dois sinais), quantidade de flores e o número de bicudos adultos por planta, ou via arquivo de dados previamente digitado pelo usuário, muito útil quando são desejadas alterações de diferentes lançamentos populacionais do parasitóide em um mesmo cenário de infestação inicial. A quantidade de dias a simular é especificada pelo usuário via teclado.

Inicialmente o programa estima a quantidade média de adultos de bicudo/planta através dos sinais de ataque deixados nas estruturas frutíferas e compara o valor encontrado com o fornecido pelo usuário. Esta informação é muito útil pois geralmente, no início do aparecimento dos primeiros botões, a população do bicudo é subestimada pelo fato do inseto se concentrar em baixo nível populacional e em cantos da lavoura que podem não ser acusados pela amostragem.

Posteriormente, através da idade da planta fornecida, é estimada a quantidade de botões florais que a planta sadia deveria apresentar e comparado com a quantidade informada pelo usuário. Estes dados fornecem uma idéia, ao usuário, do quanto a planta está defasada do estado normal que assegura a produção comercial da cultura.

Os dados apresentados alimentam os modelos compartimentais dinâmicos formulados para a planta e para o inseto. Estes modelos representam as fases de desenvolvimentos do inseto e da planta em termos de necessidades de graus-dias para que se completem. No que tange á planta, o modelo matemático proposto é rico em detalhamento, diferenciando um mesmo estágio em vários sub-estágios, exemplo: o estágio de botão floral possui cinco compartimentos, e o de frutos verdes, quatro. Esta divisão foi feita de forma a permitir ataques preferenciais da praga, para alimentação e oviposição, em função do tamanho do botão e do fruto verde, bem como da disponibilidade dessas estruturas na planta. O BICSYS permite identificar a quantidade de fases imaturas, diferenciando-as quanto ao desenvolvimento em botões florais e em frutos verdes, permitindo acompanhar os adultos emergentes de cada uma dessas estruturas frutíferas.

Frente a vulnerabilidade das flores do algodoeiro à ocorrência de chuvas intensas, é calculada a taxa de mortalidade de flores em decorrência dos milímetros precipitados.

Quando o usuário opta pela presença de Bracon na lavoura, indicando a população inicial desse ectoparasitoide de larvas do bicudo e a data de lançamento, o modelo matemático proposto para o Bracon é alimentado.

Um sistema especialista, acoplado ao sistema principal, possuindo mecanismo de encadeamento reverso, tem nomes de inseticidas seletivos, bem como condições ambientais relacionadas ao lançamento de cada um deles, informados na sua base de conhecimento. O sistema especialista, quando detectada a presença de Bracon no cenário estabelecido pelo usuário, interrompe o lançamento de inseticida seletivo, mesmo em condições ambientais propícias ao lançamento e na presença dos Limiar Econômico e/ou do Nível Econômico de Dano. Quando não é desejada a análise da influência da população de Bracon, o sistema especialista verifica as condições ambientais estabelecidas no sistema principal que, se pertinentes a aplicação de algum dos inseticidas apresentados na base de conhecimentos, desencadeará um processo de aplicações de baterias de inseticidas orientadas pelo MIP e com quantidades, períodos, intervalos entre aplicações e efeito residual estipuladas em um arquivo de dosagens associados ao inseticida eleito.

O programa contabiliza as estruturas caídas naturalmente e decorrentes de ataque da praga, assim como os fatores de mortalidade da praga (parasitismo, inseticida, velhice e entre fases de desenvolvimento). As fases adultas (macho, fêmea e fêmea pré-ovipositora) e as imaturas (ovo, larva e pupa) do bicudo também são contabilizadas, distinguindo-se fases imaturas ocorrendo em botões daquelas ocorrendo em frutos verdes. Além disso, possui gerador aleatório de pluviosidade, em mm precipitados, para a região de Campinas/SP, permitindo que esses dados sejam analisados de forma aleatória, caso desejado, ou utilizando dados médios diários dos últimos dez anos da região. Caso o usuário queira um nível de proximidade maior com a sua cultura, poderá facilmente alterar os arquivos de pluviosidades mensais , via editor de textos, informando o valor real ocorrido para os meses em que dispuser das informações, e prosseguir a simulação utilizando os dados médios dos últimos dez anos. O mesmo procedimento é válido para as temperaturas máxima e mínima diárias (em graus Celsius), também disponíveis em valores aleatoriamente gerados ou em dados médios dos últimos dez anos.

Os dados diários simulados são armazenados em arquivos relativos ao bicudo, ambiente, parasitóide, recomendações, etc. permitindo a recuperação de todas as informações pertinentes processadas pelo sistema.

Ao final da simulação é permitido ao usuário a escolha na formatação de emissão do relatório. Este, pode ser apresentado em formato tabelado ou descritivo, em intervalos diários, de três em três dias ou semanais.

Bibliografia

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