Using a stochastic phenology model to assess the potential northern range limit of Conotrachelus nenuphar in Europe under current and future climate

Resumo Técnico: Avaliação do Potencial Limite da Faixa Norte de Conotrachelus nenuphar na Europa

Definição do Problema
O Conotrachelus nenuphar (bicudo da ameixa), uma importante praga de frutos de caroço e pomares na América do Norte, é classificado como uma praga de quarentena prioritária sob a legislação de sanidade vegetal da União Europeia (UE). Embora avaliações amplas sugiram que a praga poderia estabelecer-se onde quer que existam hospedeiros adequados na Europa, essas avaliações baseiam-se frequentemente em classificações climáticas grosseiras (ex: Köppen–Geiger) que não capturam restrições térmicas de escala fina. Especificamente, a linhagem norte do C. nenuphar (adaptada a climas mais frios da América do Norte) possui uma diapausa de inverno obrigatória e deve completar todo o seu ciclo de vida dentro de uma única estação de crescimento. No norte da Europa, onde os verões são mais frescos do que na faixa nativa da praga, há incerteza sobre se as condições térmicas são suficientes para a conclusão do ciclo de vida. As regulamentações atuais da UE exigem uma vigilância rigorosa para pragas prioritárias, a menos que seja demonstrado de forma inequívoca que o estabelecimento é impossível devido a condições ecoclimáticas inadequadas. Uma avaliação mais precisa é necessária para determinar onde a vigilância oficial é devida e onde os recursos podem ser alocados de forma mais eficiente.

Metodologia
O estudo desenvolveu um modelo de fenologia estocástico para simular o desenvolvimento dependente da temperatura da linhagem norte do C. nenuphar no cerejeiro-ácido (Prunus cerasus), selecionado como hospedeiro devido à sua ampla distribuição e disponibilidade de dados térmicos específicos. Ao contrário dos modelos tradicionais de Graus-Dia Acumulados (GDD) que utilizam valores médios, este modelo incorpora a variação intraespecífica ao representar os requisitos térmicos como distribuições de probabilidade derivadas da literatura empírica.

O modelo simula quatro etapas de desenvolvimento sequenciais:

1. Emergência na Primavera e Imigração: Simula o acúmulo de GDD (limiar de 6,1 °C) necessário para que os adultos que passaram o inverno emerjam e migrem para as árvores hospedeiras, seguido pelo tempo de queda das pétalas (GDD4) e o subsequente requisito térmico para prontidão de oviposição (GDD10).
2. Desenvolvimento Larval: Simula a eclosão dos ovos e o desenvolvimento larval dentro do fruto usando GDD (limiares de 11,1 °C a 35 °C), considerando uma função de desenvolvimento não linear em altas temperaturas.
3. Pupação: Simula a pupação no solo e a emergência de adultos usando GDD (limiar de 8,7 °C).
4. Prontidão para Invernagem: Simula o período de alimentação pós-emergência necessário para acumular reservas de energia para a diapausa. Devido à falta de dados específicos para o C. nenuphar, esta etapa foi modelada utilizando uma espécie de proximidade (Anthonomus grandis) e testada sob três cenários ("rápido", "intermediário" e "lento"), representando diferentes durações de dias com temperaturas médias ≥13 °C.

O modelo foi implementado em R com 500 iterações estocásticas por localização para capturar a variabilidade populacional. Foi primeiro validado na sua faixa nativa na América do Norte (1940–1959) utilizando dados climáticos ERA5. Posteriormente, foi aplicado na Europa central e setentrional sob:

• Clima Atual: Dados ERA5 para 2006–2025.
• Clima Futuro: Um conjunto multi-modelo de oito modelos CMIP6 sob o cenário SSP2-4.5 para 2041–2060.

O desempenho foi avaliado através de duas métricas: a proporção média de iterações que completaram o ciclo de vida e a proporção de anos (ou anos-modelo) em que pelo menos uma iteração teve sucesso.

Principais Resultados

• Validação do Modelo: Na faixa nativa, o modelo reproduziu com sucesso a distribuição histórica, mostrando altas proporções de conclusão do ciclo de vida dentro da faixa e um declínio acentuado fora dela. A análise de sensibilidade indicou que, embora os cenários de prontidão para invernagem tenham influenciado os resultados próximos ao limite da faixa, o modelo distinguiu robustamente áreas adequadas de inadequadas.
• Clima Atual (2006–2025): O modelo indica que a Europa central é termicamente adequada para a linhagem norte. No entanto, partes significativas do norte da Europa são inadequadas. Especificamente, a Finlândia, a maior parte da Irlanda e da Suécia, e partes da região báltica mostraram baixas proporções médias de conclusão do ciclo de vida e múltiplos anos com zero conclusões bem-sucedidas, sugerindo uma probabilidade muito baixa de estabelecimento. Existe uma zona de transição no sul do Reino Unido, norte da Alemanha, Polónia e sul da Escandinávia, onde a adequação é marginal e altamente dependente do cenário de prontidão para invernagem.
• Clima Futuro (2041–2060): As projeções sob o cenário SSP2-4.5 mostram um deslocamento para o norte da zona de transição, estendendo a adequação para o sul da Finlândia, sul da Suécia, estados bálticos e partes da Irlanda. Contudo, mesmo sob estas condições futuras, as regiões mais setentrionais da UE (ex: a maior parte da Finlândia) permanecem termicamente inadequadas para um estabelecimento fiável, com uma grande proporção de indivíduos a falhar na conclusão do ciclo de vida e vários anos de modelo a apresentarem nenhuma conclusão bem-sucedida.

Significância e Alegações
O artigo afirma fornecer a primeira avaliação detalhada do potencial de estabelecimento do C. nenuphar na Europa sob condições climáticas futuras, utilizando uma estrutura estocástica que considera a variação intraespecífica. Os autores argumentam que os seus resultados desafiam a conclusão ampla de avaliações anteriores da UE (ex: EFSA 2018a, 2019, 2025) que sugeriam que as condições climáticas não limitariam o estabelecimento. Ao demonstrar que regiões específicas do norte são termicamente insuficientes para a conclusão do ciclo de vida, este estudo apoia a disposição legal na legislação de sanidade vegetal da UE que permite aos Estados-Membros isentarem-se de certas obrigações de vigilância, caso o estabelecimento seja provado impossível devido a restrições ecoclimáticas.

Os autores posicionam o estudo como uma ferramenta para apoiar os gestores de risco na otimização da alocação de recursos oficiais de sanidade vegetal. Eles declaram explicitamente que, embora o modelo sugira que a vigilância pode ser menos crítica nas regiões norte identificadas como inadequadas, estes resultados devem ser interpretados com cautela face às incertezas, particularmente a falta de dados empíricos sobre a prontidão para invernagem e a exclusão de outros fatores ambientais, como a humidade do solo e o fotoperíodo. O estudo não pretende provar definitivamente que a praga não pode estabelecer-se, mas fornece uma avaliação probabilística indicando que o estabelecimento é improvável em áreas específicas do norte, tanto nas condições atuais como nas projetadas para meados do século.