Controle de Pragas:

Cafeína como um repelente para lesmas e caramujos

Em altas concentrações, este estimulante torna-se uma neurotoxina letal para pragas de jardim

Muitos produtos comerciais para controle de lesmas e caramujos contêm metaldeido ou metiocarb como ingrediente1 ativo, e os resíduos dos mesmos não são permitidos em cultivos alimentares nos Estados Unidos2. Foi descoberto que soluções de cafeína são efetivas em exterminar ou repelir lesmas e caramujos quando aplicados às folhagens ou substrato das plantas.

Devido à cafeína ser um produto natural e classificado pela Agência Norte Americana de Remédios e Alimentos (USDA - US Food and Drug Administration) como um composto3 GRCS (Geralmente Reconhecido Como Seguro), ela possui o potencial como agente tóxico de característica ambientalmente aceitável, para controle de lesmas e caramujos em culturas alimentares.

Enquanto executando testes de campo com a cafeína contra uma praga introduzida de sapos, que infestavam plantas de vaso no Havaí, foi descoberto que lesmas de porte foram exterminadas com pulverizações contendo de 1 a 2% de cafeína. Enquanto testando se soluções de cafeína poderiam ser usadas para remover ou exterminar ataque de lesmas de porte em culturas em vasos, foi permitido que essas lesmas (Veronicella cubensis (Pfeiffer), se alojassem nos substratos dos vasos, que então foram totalmente regados com uma solução a 2% de cafeína. Após 3,5 horas, somente 25% das lesmas permaneceram no solo; após 48 horas, todas as lesmas saíram do substrato e 92% estavam mortas.

Foram testados os efeitos da cafeína nas lesmas em condições de alimentação com escolha e sem escolha. Folhas de alface tipo ‘Napa’ foram mergulhadas em solução de cafeína, deixadas escorrer e secar, sendo então colocadas em recipientes abertos de 2 litros (Fig.1). Em teste se alimentação sem opção, num período de 4 dias, o peso de alface consumida pelas lesmas expostas à cafeína, em relação ao grupo de controle, foi reduzido em 9, 19, 29 e 39% para concentrações de 0,01, 0,1, 0,5 e 2% respectivamente

Coincidentemente, em testes com escolha num período de 4 dias, o consumo de alface tratada com solução de cafeína foi reduzido em 11, 62, 77 e 64% para as mesmas concentrações. Entretanto, o consumo total de alface (isto é, alimentação com folhas tratadas e não tratadas) foi reduzido em 24, 24, 14 e 28% respectivamente. Foi concluído que as lesmas podem diferenciar entre folhas tratadas ou não com cafeína, e que a cafeína reduz significativamente a alimentação a partir de concentrações de apenas 0,01%.

Para testar os efeitos da cafeína em caramujos, foram tratados caramujos adultos de orquídeas (Zonitoides arboreus (Say), com aproximadamente 3 mm de diâmetro, topicamente com soluções de cafeína em placas de Petri, e então examinados sob microscópio para determinar seus ritmos cardíacos. Uma hora após o tratamento, o ritmo cardíaco dos caramujos expostos a uma solução de 0,01% de cafeína foi aumentado, enquanto caramujos expostos a uma solução a 0,1, 0,5 e 2% foram reduzidos (Fig. 2a). Após 24 horas, as contrações cardíacas estavam fracas e irregulares em caramujos tratados com 0,1% ou mais e todos os caramujos tratados com 0,5 ou 2% de cafeína estavam mortos após 96 horas (Fig. 2b).

 

Figura 1

Figura 1 Repelência de lesmas (Veronicella cubensis (Pfeiffer)) por pulverização de cafeína nas folhas. Resultados fotografados (sentido horário, desde lado esquerdo superior), e são para grupo com escolha e sem escolha de alimentação usando 1,0, 0,1 e 0% de cafeína. O tratamento de cafeína causou as mesmas a evitar as partes tenras da alface.

 

 

 

 

 

 

Figura 2

Figura 2 O efeito da cafeína em caramujos de orquídea Zonitoides arboreus (Say).

a, batimentos cardíacos antes e após tratamento com diferentes concentrações de cafeína. As barras (da esquerda para direita em cada conjunto): concentrações a 0 / 0,01 / 0,1 / 0,5 e 2%.

b, Mortalidade induzida por doses mais elevadas de cafeína. Barras (da esquerda para direita em cada conjunto): soluções de cafeína a 0,1 / 0,5 e 2%. Em cada tratamento, uma quantidade de 5 caramujos, dispostos sobre papel de filtro numa placa de Petri (3 placas), foram pulverizados os animais e papel com 1 ml de solução de cafeína ou água destilada (grupo de controle). Uma média do ritmo cardíaco dos caramujos na mesma placa foram obtidos antes da aplicação. A proporção de caramujos que morreram em cada placa foram convertidos por tabela de arco-seno12 antes da análise, excluindo-se as plcas de controle e aquelas contendo solução a 0,01%, onde nenhum caramujo morreu. Dentro do período de tempo e teste, resultados marcados com a mesma letra(s) não foram significativamente diferentes – maiores detalhes estão disponíveis com os autores.

 

Foram então efetuados dois testes em estufa, onde soluções de cafeína foram aplicadas ao substrato de orquídeas em vasos infestados com Z. arboreus. No primeiro teste, soluções de cafeína de 1 e 2% foram associadas a mortalidades de 60 e 95% respectivamente (controle de mortalidade de 10% na média). Em um segundo, e maior, teste, uma solução de 2% de cafeína provou ser mais efetiva em reduzir a presença de caramujos que uma solução de 0,195% metaldeído, que é o padrão comercial para tratamento de caramujos de orquídeas. Em 30 dias, 5 caramujos foram extraídos do substrato tratado com cafeína, enquanto 43 e 35 caramujos foram coletados de substratos tratados com água (controle) e metaldeído, respectivamente.

Embora a cafeína tenha sido usada para estudar o transporte de ions e funções fisiológicas de músculos e nervos em moluscos e insetos4-7, seus efeitos toxicológicos em lesmas e caramujos haviam escapado de atenção. A cafeína foi proposta como um pesticida potencial e um sinergético de pesticida, mas somente em relação ao controle de insetos8, 9.

Não sabemos como a cafeína mata lesmas e caramujos. Estudos fisiológicos de neurônios de moluscos indica que ela libera cálcio das reservas internas, desse modo aumentando a duração do níveis de ação-potencial6, 10. Descobriu-se que lesmas de porte colocadas am solo solto e pulverizadas com uma solução de 1 a 2% de cafeína é responsável por contorção incontrolável; os únicos sobreviventes foram os que conseguiram enterrar-se no solo logo após o tratamento.

Antecipamos que, em um ambiente agrícola, lesmas e caramujos podem ser mais suscetíveis de envenenamento por contato que outros animais, como os artrópodos. Isto é devido ao fato da cafeína ser altamente solúvel em água11, um componente importante do muco produzido pelos "pés" de locomoção dos moluscos.

Em testes preliminares, foi descoberto que 2% de cafeína não provoca danos à folhagem de Dracena, Antúrio, palmeiras e orquídeas, mas causa amarelamento de folhas em samambaias. bromélias e alface. Este dano pode ser minimizado pela mistura da cafeína com um polímero agrícola apropriado, que também pode aumentar a resistência da água aos resíduos de pulverização.

 

ROBERT G. HOLLINGSWORTH*, JOHN W. ARMSTRONG* & EARL CAMPBELL†‡
* US Pacific Basin Agricultural Research Center, USDA-Agricultural Research Service, PO Box 4459, Hilo, Hawaii 96720, USA
† USDA-APHIS-WS-National Wildlife Research Center, Box 10880, Hilo, Hawaii 96721, USA
‡ Present address: US Fish and Wildlife Service, Box 50088, Honolulu, Hawaii 96850, USA

e-mail: rholling@pbarc.ars.usda.gov

References

1.

Martin, A. Outlook Agric. 20, 167-174 (1991).

2.

US Code of Federal Regulations. Title 40 -- Protection of Environment (40CFR180.523) 479 (US Government, 2001).

3.

US Code of Federal Regulations. Title 21 -- Food and Drugs (21CFR182) 455 (US Government, 2001).

4.

Fahim, M. A. & Usherwood, P. N. R. J. Neurobiol. 14, 391-397 (1983).

5.

Moffett, D. F., Smith, C. J. & Green, J. M. Comp. Biochem. Physiol. 75, 305-310 (1983).

6.

Ahmed, I. A., Hopkins, P. M. & Winlow, W. Gen. Pharmacol. 28, 245-250 (1997).

7.

Cook, B. J. & Holman, G. M. Comp. Biochem. Physiol. 67, 115-120 (1980).

8.

Nathanson, J. A. Science 226, 184-187 (1984).

9.

Wilkins, R. M., Saleem, M. A. & Candasamy, R. Pestic. Sci. 43, 321-331 (1995).

10.

Ahmed, I. A., Hopkins, P. M. & Winlow, W. Comp. Biochem. Physiol. 105, 363-372 (1993).

11.

Windholz, M. (ed.) The Merck Index 9th edn (Merck, Rahway, New Jersey, 1976).

12.

Steel, R. G. D. & Torrie, J. H. Principles and Procedures of Statistics (McGraw-Hill, New York, 1980).

13.

SAS/STAT User's Guide 6.03 Chs 20, 24 (SAS Institute, Cary, North Carolina, 1988).

 

Published in Nature, 2002, 417, 915