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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO”
INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS
CAMPUS DE BOTUCATU
RICARDO TOSHIO FUJIHARA
CHAVE PICTÓRICA DE IDENTIFICAÇÃO DE FAMÍLIAS
DE INSETOS-PRAGA AGRÍCOLAS
Dissertação apresentada ao Instituto de
Biociências da Universidade Estadual Paulista
“Júlio de Mesquita Filho”, Campus de
Botucatu, para obtenção do título de Mestre
em Ciências Biológicas (Área de
Concentração: Zoologia).
Orientador: Prof. Dr. Luiz Carlos Forti
BOTUCATU - SP
Fevereiro de 2008
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RICARDO TOSHIO FUJIHARA
CHAVE PICTÓRICA DE IDENTIFICAÇÃO DE FAMÍLIAS
DE INSETOS-PRAGA AGRÍCOLAS
Dissertação apresentada ao Instituto de
Biociências da Universidade Estadual Paulista
“Júlio de Mesquita Filho”, Campus de
Botucatu, para obtenção do título de Mestre
em Ciências Biológicas (Área de
Concentração: Zoologia).
Orientador: Prof. Dr. Luiz Carlos Forti
BOTUCATU - SP
Fevereiro de 2008
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i
Aos meus pais Reijiro “Mario” e Tazuko
“Maria” e à minha irmã Cristina
ii
AGRADECIMENTOS
À Deus.
Aos meus pais Reijiro e Tazuko, minha irmã Cristina, meu cunhado Luciano e
meu tio Tadao, pela força, paciência, auxílio e dedicação nessa curta, mas laboriosa vida.
Ao Prof. Dr. Luiz Carlos Forti, pela oportunidade concedida, paciência
compreensão e amizade.
À Valdir Zucareli e “Seu Dide” pelo auxílio durante meus primeiros meses em
Botucatu e pela amizade.
Aos meus colegas de trabalho: Aline, Amanda, Ana Paula, David, “Preto”, Rafael,
Sandra Regina, Sandra Verza, Satoru, Sinara, Vânia e em especial a Roberto da Silva
Camargo, pela amizade, colaboração e cuja dedicação profissional procuro me espelhar todos
os dias.
A todos os meus amigos, em especial aos que fiz durante a graduação:
Alessandro, Alex, Andressa, Aretusa, Daniel, Edicléia, Fábio, Priscilla, Rodrigo, Saritha,
entre tantos outros que sempre estiveram ao meu lado.
Ao Prof. Dr. Edson Luiz Lopes Baldin, pelo auxílio e colaboração.
Ao Prof. Dr. Carlos Frederico Wilcken, pelo auxílio e colaboração.
Aos funcionários da Seção de Pós-Graduação do Instituto de Biociências:
Luciana, Maria Helena e Serginho.
À CAPES, pela concessão da bolsa de estudo.
iii
SUMÁRIO
Página
Lista de figuras.......................................................................................................... v
Lista de tabelas.......................................................................................................... vii
Terminologia............................................................................................................. viii
1. RESUMO.............................................................................................................. 01
2. ABSTRACT.......................................................................................................... 02
3. INTRODUÇÃO.................................................................................................... 03
4. REVISÃO DE LITERATURA............................................................................. 05
4.1 A biodiversidade de insetos..................................................................... 05
4.2 Os insetos como pragas-agrícolas........................................................... 06
4.3 Chaves de identificação...........................................................................
07
4.3.1 Chaves de múltiplo acesso ou chaves interativas (multi-acess
keys or interactive keys)..........................................................................
09
4.3.2 Chaves dicotômicas em formato HTML
ou chaves em hipertexto
(dichotomous keys in HTML format or hypertext keys).........................
11
4.3.3 Identificação automatizada (automated identification)....................
13
5. OBJETIVOS..........................................................................................................
15
6. MATERIAIS E MÉTODOS................................................................................. 16
6.1 Coleta, montagem e conservação dos insetos..........................................
16
6.2 Identificação dos insetos..........................................................................
17
6.3 Desenvolvimento do software................................................................. 17
6.4 Organização e elaboração das chaves de identificação........................... 19
6.5 Preparação dos espécimes....................................................................... 22
6.6 Fotografia: obtendo imagens para as chaves de identificação.................
22
6.7 Otimização e tratamento das imagens..................................................... 26
iv
6.8 Morfologia externa.................................................................................. 29
6.9 Morfologia interna................................................................................... 30
6.10 Inserção das imagens nas chaves de identificação................................ 30
6.11 Testes das chaves de identificação........................................................ 32
7. RESULTADOS E DISCUSSÃO.......................................................................... 33
7.1 Requisitos necessários e operação do software....................................... 33
7.2 Morfologia externa.................................................................................. 35
7.3 Morfologia interna................................................................................... 37
7.4 Exemplo de chave de identificação......................................................... 37
7.5 Resultados dos testes das chaves de identificação.................................. 43
8. CONSIDERAÇÕES FINAIS................................................................................ 47
9. REFERÊNCIAS.................................................................................................... 48
10. ANEXOS.............................................................................................................
58
v
LISTA DE FIGURAS
Página
Figura 1. Área de trabalho dos softwares: (A) BROWSERBOB 4
PROFESSIONAL EDITION
®
; (B) COREL PHOTO-PAINT 11
®
; (C)
MICROSOFT FRONTPAGE 2003
®
; (D) MACROMEDIA DREAMWEAVER
MX 2004
®
.................................................................................................................
19
Figura 2. Estúdio caseiro. (A) Luminárias alógenas de 150 watts; (B) Lâmpadas
de mercúrio mistas de 250 watts; (C) Flashes TRON
S-300S; (D) Flash TRON
100S; (E) Ring-flash STARblitz
1000 AUTO Macro-lite; (F) Câmera digital
Canon
, modelo EOS Rebel XT; (G) Placa de isopor com tubo plástico para
fixação dos insetos....................................................................................................
23
Figura 3. Câmera Nikon
, modelo Coolpix 4500, acoplada ao (B) microscópio
estereoscópico Nikon
, modelo SMZ 1000; (C) Copo plástico para difusão da
luminosidade.............................................................................................................
25
Figura 4. Imagens antes (A) e após (B) o processo de otimização e tratamento..... 27
Figura 5. Imagens antes (A - B) e após (C - D) o processo de otimização e
tratamento..................................................................................................................
28
Figura 6. Seqüência de imagens utilizada para o desenvolvimento da animação
em 360º......................................................................................................................
29
Figura 7. Linhas de código HTML para inserção das imagens................................
31
Figura 8. Botões de acesso do software CHAVE PICTÓRICA DE
IDENTIFICAÇÃO DE FAMÍLIAS DE INSETOS-PRAGA AGRÍCOLAS...........
34
Figura 9. Aparelho bucal sugador labial não pungitivo (Diptera) em vista
lateral.........................................................................................................................
36
Figura 10. Tela de acesso para as chaves de identificação...................................... 37
Figura 11. Botões de acesso para as versões digital e em ADOBE PDF
e
sistema de busca por família.....................................................................................
38
Figura 12. Chave de identificação para famílias de Coleoptera (tela inicial).......... 39
Figura 13. Chave de identificação para famílias de Coleoptera (segunda tela
optativa).
41
Figura 14. Caracteres adicionais e catálogo de imagens para identificação via
comparação................................................................................................................
42
vi
Figura 15. Número de identificações corretas e incorretas para cada família da
ordem Hemiptera – Subordens Auchenorrhyncha e Sternorrhyncha por meio das
chaves alternativa e tradicional.................................................................................
44
Figura 16. Número de identificações corretas e incorretas para cada família da
ordem Hemiptera – Subordem Heteroptera por meio das chaves alternativa e
tradicional..................................................................................................................
45
vii
LISTA DE TABELAS
Página
Tabela 1. Classificação dos insetos e principais ordens de importância agrícola
(CSIRO, 1991)..........................................................................................................
20
Tabela 2. Ordens e famílias dos insetos componentes das chaves de
identificação..............................................................................................................
21
Tabela 3. Tempo médio gasto (em minutos) para identificação das famílias da
ordem Hemiptera – Subordens Auchenorrhyncha e Sternorrhyncha por meio das
chaves alternativa e tradicional.................................................................................
46
Tabela 4. Tempo médio gasto (em minutos) para identificação das famílias da
ordem Hemiptera – Subordem Heteroptera por meio das chaves alternativa e
tradicional..................................................................................................................
46
viii
TERMINOLOGIA
Durante toda a dissertação, a terminologia computacional foi formatada
diferentemente em todo o corpo do texto, com o intuito de auxiliar na compreensão dos
termos.
Todos os nomes de arquivos e pastas são mencionados em aspas simples. Ex.:
‘coleoptera01’;
Nomes de programas (softwares) são mencionados em letra maiúscula. Ex.:
COREL PHOTO-PAINT
®
, MICROSOFT FRONTPAGE
®
;
Comandos executados em um software são mencionados entre parênteses e
sublinhados. Ex.: (Imagem>Ajustar>Brilho-Contraste-Intensidade);
Títulos de publicações são mencionados em itálico. Ex.: Entomologia Agrícola;
Termos em inglês são mencionados entre parênteses. Ex.: (interactive keys);
Para fins de padronização, os termos “programa” e “superfície de fundo” serão
sempre mencionados como software e background, respectivamente;
As chaves de identificação desenvolvidas durante o projeto serão sempre
mencionadas como chaves alternativas.
1
1 RESUMO
O presente estudo teve por objetivo desenvolver uma chave pictórica de
identificação de famílias de insetos-praga agrícolas, com o intuito de facilitar o estudo de
estudantes e não-especialistas da área de Taxonomia. Foi desenvolvido um sistema auto-
executável em CD-ROM composto por chaves de identificação para 109 famílias de nove
ordens de insetos de importância agrícola: Neuroptera, Thysanoptera, Isoptera, Orthoptera,
Hemiptera, Coleoptera, Lepidoptera, Diptera e Hymenoptera. Foram incluídas mais de 1400
fotografias digitais ilustrando os cerca de 290 caracteres taxonômicos, em conjunto com um
catálogo de imagens com representantes de cada família para facilitar na identificação via
comparação. Além disso, um glossário de termos técnicos foi adicionado, bem como tópicos
sobre morfologia externa e interna devidamente ilustrados por meio de fotografias digitais.
Para avaliar a eficiência das chaves foram selecionados 24 acadêmicos de graduação do curso
de Agronomia da Faculdade de Ciências Agronômicas, FCA / UNESP, sendo estes
submetidos a testes comparativos entre as chaves alternativas e as chaves dicotômicas
tradicionais, com o intuito de identificar 10 famílias da ordem Hemiptera. As chaves
alternativas apresentaram um número maior de identificações corretas em relação às chaves
tradicionais, porém, os resultados dos testes não foram significativos. Espera-se que, visto a
escassez de estudos sobre chaves de identificação para uso no computador no Brasil, novos
trabalhos sejam realizados, difundindo novas ferramentas e metodologias que auxiliem no
processo de identificação.
1
Palavras-chave: chave pictórica; chave dicotômica; chave interativa; insetos praga-
agrícolas; identificação.
1
Esta dissertação foi escrita de acordo com: VOLPATO, E. S. N.; SILVA, R. C.; PIZZANI, L. Manual de
apresentação de trabalho científico: tese, dissertação e monografia. Botucatu: Divisão Técnica de Biblioteca e
Documentação, 2003. 28p.
2
PICTORIAL KEY TO IDENTIFICATION OF AGRICULTURAL PEST INSECTS
FAMILIES. Botucatu, 2008. Dissertação (Mestrado em Ciências Biológicas - A.C.: Zoologia)
– Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista.
Author: RICARDO TOSHIO FUJIHARA
Adviser: LUIZ CARLOS FORTI
2 ABSTRACT
The objective of the present study was to develop a pictorial key to identification
of agricultural pest insects families, with the intention of facilitating the study of students and
non-specialists of Taxonomy area. It was developed an auto-executable system in CD-ROM
composed by identification keys for 109 families of nine orders of agricultural insects
importance: Neuroptera, Thysanoptera, Isoptera, Orthoptera, Hemiptera, Coleoptera,
Lepidoptera, Diptera and Hymenoptera. They were included more than 1400 digital pictures
illustrating about of 290 taxonomic characters, together with a catalog of images with
representatives of each family to facilitate in the identification by comparison. Besides, a
glossary of technical terms was added, as well topics about external and internal morphology
properly illustrated through digital pictures. To evaluate the efficiency of the keys 24
academics of the Agronomy course, Faculdade de Ciências Agronômicas, FCA / UNESP they
were selected, being these submitted to comparative tests between the alternative keys and
traditional dichotomous keys, with the intention of identifying 10 families of the order
Hemiptera. The alternative keys presented a larger number of correct identifications before
the traditional keys, however, the results of the tests were not significant. It is expected that,
because the lack of studies on identification keys for use in the computer in Brazil, new works
are accomplished, spreading new tools and methodologies to aid in the identification process.
Keywords: pictorical key; dichotomous key; interactive key; agricultural pests insects;
identification.
3
3 INTRODUÇÃO
A identificação de uma praga é a etapa inicial para solucionar qualquer
problema entomológico na agricultura, possibilitando a obtenção de toda a informação
bibliográfica sobre o mesmo (ZUCCHI, 1993).
Apesar da importância da Taxonomia, os entomologistas agrícolas geralmente
não se preocupam em conhecer os caracteres taxonômicos, considerando a identificação
como tarefa exclusiva dos especialistas. Tal atitude é até compreensível, tendo em vista que
a identificação é uma atividade difícil e desestimulante para os não-especialistas,
principalmente os estudantes de graduação.
Fatores como a existência de um enorme número de espécies diferentes e de
tamanho reduzido, escassez de informação biológica, complexidade das chaves de
identificação disponíveis na literatura e a dificuldade na interpretação dos termos técnicos
pela ausência de ilustrações justificam como laboriosa é a identificação de insetos.
Com o intuito de otimizar o processo de identificação, os taxonomistas vêm
desenvolvendo uma série de ferramentas e metodologias que tem envolvido o uso de
computadores (EDWARDS & MORSE; 1995). Exemplos conhecidos são as chaves de
múltiplo acesso ou chaves interativas (multi-acess keys or interactive keys), as chaves
dicotômicas em formato HTML ou chaves em hipertexto (dichotomous keys in HTML
format or hypertext keys) e a identificação automatizada (automated identification).
As chaves de múltiplo acesso apresentam como principais vantagens o uso
irrestrito de caracteres, a facilidade de atualização da matriz de dados e a exibição de grande
quantidade de imagens a baixo custo, no entanto, necessitam de treinamento inicial, tanto
por parte do desenvolvedor quanto do usuário final, demandando tempo de aprendizado.
As chaves dicotômicas em formato HTML, além da facilidade de utilização,
principalmente por usuários sem experiência, permitem a inclusão de links para mídias
4
adicionais (imagens suplementares, definições de glossário, sons e vídeos). No entanto, a
escolha de caracteres é restrita, sendo os caminhos de identificação predeterminados, como
em uma chave dicotômica em versão impressa.
Infelizmente no Brasil, com raras exceções, praticamente não são encontrados
pesquisadores trabalhando com ferramentas e metodologias de identificação que envolvam
o uso de computadores, limitando ainda mais o desenvolvimento de estudos dessa natureza.
A carência de trabalhos e as dificuldades enfrentadas pelos não-especialistas,
principalmente os estudantes de graduação, motivaram o presente estudo, com o objetivo de
desenvolver um sistema em mídia digital para a reprodução de chaves dicotômicas em
formato HTML, de baixo custo e incluindo imagens digitalizadas para auxiliar na
identificação de famílias de insetos-praga agrícolas.
5
4 REVISÃO DE LITERATURA
4.1 A biodiversidade de insetos
Os insetos constituem o grupo de animais dominante no mundo hoje
(TRIPLEHORN & JOHNSON, 2005), sendo três vezes maior que todos os outros grupos
animais combinados (RUPERT & BARNES, 1996). O número de espécies descritas é
estimado em aproximadamente um milhão (DELVARE & AVERLENC, 1989; GALLO et al.,
2002), sendo estas classificadas em 32 ordens e estimadas em 762 famílias (DALY et al.,
1998). Entretanto, o número de ordens e famílias é variável, estando dependente das
diferentes classificações adotadas.
Os insetos podem ser considerados como um dos grupos mais bem sucedidos
evolutivamente (ALMEIDA et al., 2002) e tal sucesso pode ser medido pelo número de
diferentes espécies de organismos que compreendem o grupo (GILLOTT, 2005), o número de
indivíduos por ecossistema e sua ampla distribuição geográfica (HILL, 1997; ALMEIDA et
al., 2002).
Tal amplitude de espécies pode ser justificada pelas características adaptativas dos
insetos: (1) presença de um exoesqueleto quitinoso; (2) eficiência na capacidade de vôo; (3)
tamanho reduzido do corpo e dobramento das asas; (4) alta taxa reprodutiva e curto ciclo de
vida; (5) revestimento externo do ovo (cório); (6) desenvolvimento indireto (metamorfose);
(7) sofisticação neuro-motora e sensorial e (8) interações evolutivas com plantas e outros
organismos (GULLAN & CRANSTON, 1994; RUPERT & BARNES, 1996; DALY et al.,
1998; GILLOTT, 2005; TRIPLEHORN & JOHNSON, 2005).
Os insetos podem interagir de maneira benéfica ou maléfica, atuando direta ou
indiretamente com o homem e outros organismos. Entre os insetos considerados benéficos
para o homem encontram-se os produtores de mel, seda e laca, os polinizadores de plantas, os
6
agentes de controle biológico, os que auxiliam na decomposição da matéria orgânica e os que
são utilizados como alimento, em pesquisa e educação. No entanto, existem os insetos
considerados maléficos, que atuam como vetores de patógenos e parasitos humanos, plantas e
animais domésticos, e como pragas de plantas cultivadas (GILLOTT, 2005).
4.2 Os insetos como pragas-agrícolas
A definição de uma praga pode variar de acordo com o contexto a ser
considerado, mas em um sentido mais amplo uma praga é definida como um inseto (ou
organismo) que causa danos ao homem, suas criações, culturas ou posses (HILL, 1997).
Gordh & Headrick (2001) definem uma praga como qualquer organismo que reduz a
qualidade ou a produção de culturas ou outros produtos.
Em agricultura, o conceito de praga está diretamente relacionado com os efeitos
econômicos produzidos pelos insetos (NAKANO, 1981). Quando o nível de danos alcança
um determinado patamar no qual a perda financeira é significante, então a população de
insetos é designada como uma praga econômica, contudo, a decisão de quando o nível de
danos é significante é muito subjetiva, variando de acordo com a praga e o dano em questão
(HILL, 1997).
Os prejuízos provocados pelas pragas nas principais culturas do mundo podem
ocasionar perdas na produção, que variam entre 2 a 28% (ANDEF, 1987). Somente nos
Estados Unidos, as perdas com a produção em potencial são estimadas em cerca de 13%,
representando aproximadamente 30 bilhões de dólares anuais (USBC, 1998 citado por
Pimentel et al., 2000). Estimativas recentes indicam que no Brasil, as pragas podem ser
responsáveis por perdas que variam entre 2 a 30% (média de 7,1%), algo em torno de 2,2
bilhões de dólares ao ano (BENTO, 1999).
Os danos causados pelos insetos às plantas podem ocasionar maior ou menor
prejuízo quantitativo e qualitativo, dependendo de variáveis como espécie, densidade
populacional, estádio de desenvolvimento, estrutura vegetal atacada e duração do ataque
(BENTO, 1999; GALLO et al., 2002).
Os insetos podem causar danos diretos quando atacam o produto a ser
comercializado; ou indiretos, quando atacam estruturas vegetais que não serão
comercializadas, mas que alteram os processos fisiológicos, refletindo na produção
(Orthoptera, Coleoptera, Diptera, Lepidoptera, Hymenoptera). Além disso, podem atuar
7
indiretamente injetando substâncias toxicogênicas durante o processo alimentar ou transmitir
patógenos como vírus (Hemiptera, Thysanoptera), bactérias e fungos (Coleoptera)
(CROCOMO, 1990; HILL, 1996; DE LAMONICA & IDE, 2002; GILLOTT, 2005).
Estimativas indicam que no mundo existam cerca de 90.000 espécies de insetos
que são considerados pragas, sendo que, somente no Brasil, o número de insetos/pragas
estimado é de 500 espécies (GALLO et al., 1988).
Prado (1980) descreve a Taxonomia entomológica como o estudo científico das
espécies e da diversidade dos insetos e artrópodes relacionados e toda e qualquer relação
biológica entre eles, sendo sua importância prática vinculada a dois aspectos fundamentais: a
identificação e a classificação.
A identificação da praga é o primeiro passo no intuito de solucionar qualquer
problema entomológico na agricultura, tendo em vista que, conhecendo o nome científico do
inseto, é possível determinar os demais dados bibliográficos sobre o mesmo (ZUCCHI, et al.,
1992; ZUCCHI et al., 1993).
Mesmo quando não se conhece a espécie de uma praga e obtém-se uma
classificação apenas em nível de família, muitas informações úteis podem ser obtidas: época
de ocorrência, prejuízos, importância econômica, aspectos do ciclo biológico,
comportamento, distribuição, métodos de controle mais adequados, associando a praga com
espécies previamente conhecidas e com ela relacionada; esta é a hipótese da previsibilidade,
considerada a maior utilidade prática da identificação (PRADO, 1980; ZUCCHI et al., 1993).
De acordo com Zucchi (1990) embora o advento do MIP (manejo integrado de
pragas) tenha, em tese, obrigado os entomologistas agrícolas a identificar as pragas e inimigos
naturais com maior acurácia, estes têm considerado a identificação como tarefa exclusiva dos
especialistas. O autor ainda complementa sobre a necessidade de conscientização do
entomologista agrícola para a importância da Taxonomia, uma atividade imprescindível para
o desenvolvimento de estudos e atividades de pesquisa em Entomologia Agrícola.
4.3 Chaves de identificação
A identificação de um espécime para muitos taxonomistas não requer mais do que
uma breve checagem dos caracteres críticos (WALTER & WINTERTON, 2007), no entanto,
para não-especialistas, é uma tarefa difícil e geralmente frustrante (EDWARDS & MORSE,
1995; MORSE & TARDIVEL, 1996). Na prática, a identificação de insetos é ainda mais
8
difícil por determinadas razões: (1) a existência de um enorme número de espécies diferentes;
(2) o tamanho reduzido da maioria dos insetos; (3) a escassez de informação biológica para
muitas espécies e (4) os diferentes níveis de conhecimento existentes para cada estágio do
ciclo biológico de muitos insetos (ZUCCHI et al., 1992; TRIPLEHORN & JOHNSON, 2005;
GILLOTT, 2005).
Embora a elaboração de chaves de identificação compreenda uma dentre as
inúmeras atividades realizadas pelos taxonomistas, os estudantes de Entomologia e os
pesquisadores não-especialistas geralmente são confrontados por chaves verdadeiramente
intimidadoras (WALTER & WINTERTON, 2007), principalmente devido à presença de
termos técnicos “jargões” e a necessidade de ilustrações que encarecem a publicação impressa
(GODFRAY, 2002). Lobanov (2003) justifica: “Chaves são desenvolvidas por aqueles que
não as necessitam (taxonomistas) para aqueles que não as podem utilizar (não-especialistas)”.
Papavero & Martins (1994), pesquisando o trabalho publicado por Voss (1952),
encontraram dados que relatam o uso de chaves gráficas para a identificação dos táxons já no
século XVII, sendo empregadas em obras dos naturalistas Morison, Ray e Rivinus. Linnaeus
na 10ª edição do Systema Naturae (1758) utilizou chaves do tipo “quadro sinóptico”.
Lamarck, em 1778, em sua obra Flore française, instittuiu pela primeira vez o uso de chaves
para o ensino em identificação de plantas e formalizou as regras para a construção das chaves
de identificação.
Segundo Gordh & Headrick (2001) uma chave pode ser definida como “um
dispositivo taxonômico nos quais os objetos são identificados baseados em conjuntos de
caracteres ou estados de caráter”. As chaves de identificação existem em diferentes formatos
incluindo chaves pictóricas (pictorical keys or flowchart keys), chaves dicotômicas
(dichotomous keys or pathways keys) e chaves interativas (interactive keys) (SELTMANN,
2004).
As chaves pictóricas apresentam imagens anexas que ilustram o caráter
taxonômico (SELTMANN, 2004), uma técnica que facilita o uso da chave e provavelmente
resulta em um maior número de identificações corretas, sendo muito utilizadas em manuais e
publicações semelhantes (PAPAVERO & MARTINS, 1994).
Segundo o SEDEC (Sistema Especialista para Desenvolvimento de Chaves
Virtuais de Identificação) (2005), chave dicotômica “é uma metodologia destinada à
identificações e/ou auxílio em tomada de decisões. Trata-se de um conjunto de duplas-opções,
opostas entre si, que ao serem respondidas remetem consecutivamente a novas duplas-opções,
até que se chegue a um determinado resultado”.
9
As chaves dicotômicas são denominadas “monotéticas ou monoentrada”, do russo
“ ” (PAYNE & PREECE, 1980), devido os caminhos de identificação
serem predeterminados, sendo a escolha de caracteres restrita (WILSON & PARTRIDGE,
1986). Entretanto, se o usuário comete um erro na atribuição de um estado de caráter para um
determinado espécime ou se no exemplar a ser identificado falta o caráter diagnóstico, a chave
termina (dead end) (DALLWITZ, PAINE & ZURCHER, 2000). Em insetos, por exemplo,
não incomum são danos ou perda de estruturas importantes, como antenas, pernas, tarsos, que
comprometem a identificação por meio de determinadas chaves.
Com o intuito de minimizar os problemas encontrados nas chaves dicotômicas
tradicionais, Walter & Winterton (2007) descrevem algumas práticas que resultam na
construção de chaves de identificação mais simples, rápidas e confiáveis, que são
características desejadas pelos usuários em geral.
Os primeiros trabalhos sobre o uso de computadores para a identificação de
organismos foram descritos no final da década de 60 (GOODALL, 1968; MORSE, 1968) e
desde então os taxonomistas vêm desenvolvendo uma série de ferramentas e metodologias
que buscam otimizar o processo de identificação por meio do computador (EDWARDS &
MORSE; 1995): (1) chaves de múltiplo acesso ou chaves interativas (multi-acess keys or
interactive keys); (2) chaves dicotômicas em formato HTML ou chaves em hipertexto
(dichotomous keys in HTML format or hypertext keys); (3) identificação automatizada
(automated identification).
4.3.1 Chaves de múltiplo acesso ou chaves interativas (multi-acess keys or
interactive keys)
As chaves de identificação de múltiplo acesso ou chaves interativas em conjunto
com as chaves dicotômicas tradicionais são consideradas as mais importantes (DALLWITZ,
2002). As primeiras chaves de múltiplo acesso foram originalmente baseadas em cartões
perfurados “punched cards”, que eram confeccionados manualmente, sendo posteriormente
produzidas por computadores, recebendo a denominação de “policlaves” (PAPAVERO &
MARTINS, 1994).
Com o advento da informática, as chaves de múltiplo acesso começaram a ser
desenvolvidas para uso no computador (mais detalhes em Morse, 1974; Pankhurst, 1975 e
Pankhurst 1978), e atualmente são amplamente conhecidas como chaves interativas. Lobanov
10
(2003) descreve um breve histórico sobre o desenvolvimento, bem como equívocos
relacionados à terminologia e classificação das mesmas.
As chaves interativas utilizam uma matriz de dados (database) de espécies versus
combinações de caracteres (EDWARDS & MORSE, 1995), onde cada linha da matriz
representa um táxon (ex. espécies, famílias) e cada coluna representa um caractere
(CARNEY, 2003).
Uma chave é considerada interativa quando permite ao usuário selecionar
qualquer caractere em qualquer ordem. O software elimina os táxons cujos atributos não
pertencem ao espécime em questão, sendo este processo continuado até que somente um
único táxon permaneça (DALLWITZ, 1992). Chaves convencionais implementadas em
computadores (chaves dicotômicas em formato HTML ou chaves em hipertexto) não são
consideradas chaves interativas por Dallwitz, Paine & Zurcher (2000).
Atualmente existem diversos sistemas de chaves interativas, entretanto, dois são
mais conhecidos e utilizados: INTKEY
®
, baseado no formato DELTA
®
(DEscription
Language for TAxonomy) (disponível em <http://delta-intkey.com>), desenvolvido na
CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization - Division of
Entomology - Australia) por Dallwitz e colaboradores durante o período de 1971 a 2000, e
LUCID
®
(disponível em <http://lucidcentral.org>), desenvolvido pelo CBIT (Centre for
Biological Information Technology) da Universidade de Queensland, Austrália em 1994
(CBIT, 1994). Ambos apresentam características particulares e para maiores detalhes
consultar Dallwitz (2000); Dallwitz, Paine & Zurcher (2000); Smith (2000); Kirkup (2002),
bem como os sites citados acima. (Uma lista com as principais chaves interativas existentes
está disponível em anexo, ao final da dissertação).
Diferenças a parte, o princípio básico das chaves interativas é o mesmo, sendo que
as principais vantagens sobre as chaves tradicionais são: (1) o uso irrestrito de caracteres
(qualquer caractere pode ser utilizado, em qualquer ordem); (2) facilidade de atualização (a
matriz de dados pode modificada facilmente, com a atualização quase imediata); (3)
distribuição pela internet; (4) armazenamento de grande quantidade de imagens (ilustrações e
fotografias) a baixo custo (exibição de caracteres por meio de um glossário ilustrado e
imagens coloridas para eventual comparação) (DALLWITZ, PAINE & ZURCHER, 2000;
SELTMANN, 2004; FARR, 2006).
As principais desvantagens das chaves interativas seriam: (1) a necessidade de
conexão com a internet, tendo em vista que nem todos os sistemas podem ser executados off-
line, como as chaves interativas baseadas na internet (web-based interactive keys); (2) o
11
desenvolvimento de uma chave baseada em matriz de dados requer conhecimento da
distribuição dos estados de caráter diferentemente do uso tradicional em chaves dicotômicas;
(3) mesmo um usuário com experiência em chaves tradicionais necessita de tempo para
aprender a utilizar o novo software que, em geral, é relativamente complexo (WALTER &
WINTERTON, 2007).
No entanto, a disponibilidade de chaves de identificação interativas em português
é ainda bastante escassa (ARAÚJO & AMARAL, 2003). Em pesquisas recentes realizadas na
internet (novembro a dezembro de 2007 e janeiro de 2008) por meio da ferramenta de busca
GOOGLE
®
, raros foram os pesquisadores que trabalham com o sistema INTKEY
®
, baseado
no formato DELTA
®
no Brasil, com destaque para o Prof. Dr. Mauro J. Cavalcanti
(Departamento de Zoologia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro) que publicou o guia
Introdução ao sistema DELTA v. 3.3 (disponível em
<http://acd.ufrj.br/~maurobio/pub/deltaman.pdf>), sendo um dos responsáveis pelo projeto
Free DELTA
®
, um sistema para o processamento de descrições taxonômicas codificadas no
formato DELTA
®
, gratuito e compatível com o sistema operacional LINUX
®
.
Com relação ao sistema LUCID
®
, os principais trabalhos estão relacionados à
identificação de plantas (ARAÚJO, 2003; DURIGAN, BITTRICH & AMARAL, 2007;
JORGE TRAD, BITTRICH & AMARAL, 2007)
sob a coordenação da Profa. Dra. Maria do
Carmo Estanislau do Amaral (Instituto de Biociências da Universidade de Campinas).
Ribeiro, Egito & Haddad (2005) desenvolveram a “Chave interativa de
identificação: anfíbios da Serra do Japi” (disponível em <www.ib.unicamp.br/chave>),
designada para a identificação das espécies de anuros da Área de Proteção Ambiental (APA)
Jundiaí, no estado de São Paulo.
4.3.2 Chaves dicotômicas em formato
2
HTML
ou chaves em hipertexto
(dichotomous keys in HTML format or hypertext keys)
Chaves dicotômicas baseadas em papel têm sido as ferramentas mais utilizadas
para identificação nos últimos 200 anos (CALVO-FLORES et al. 2006
),
resultando em
versões para quase todas as espécies (ROCKER et al., 2007). Chaves dicotômicas para uso em
2
HTML (Hypertext Markup Language). A linguagem de marcação padrão para documentos da World Wide
Web. Usa marcas para indicar como os navegadores da Web devem exibir elementos de página, como texto e
elementos gráficos, e como devem responder a ações como a ativação de um link por um pressionamento de
tecla ou clique do mouse (adaptado de: Ajuda do Microsoft Office FrontPage – Glossário).
12
computadores, apesar de recentes, já vem sendo desenvolvidas por vários anos (NORTON,
2002), sendo sua forma básica de representação por meio do HTML.
Aparentemente, uma chave dicotômica em formato HTML pode denotar ser
pouco vantajosa sobre uma chave convencional impressa, porém, o uso de
3
hiperlinks permite
ao usuário retornar facilmente através da chave (backtracking), bem como o rápido acesso às
próximas dicotomias (EDWARS & MORSE, 1995). O retorno a uma dicotomia anterior
(backtracking) é desejável quando a identificação encontra-se incerta ou incorreta, ou se a
decisão tomada não direciona o usuário para a dicotomia em intenção (WALTER &
WINTERTON, 2007).
Dentre as demais vantagens de uma chave dicotômica em formato HTML em
comparação com as chaves tradicionais impressas pode-se destacar: (1) facilidade de uso,
principalmente por usuários sem experiência; (2) facilidade de atualização e correção (se
publicadas na internet, as alterações são instantaneamente distribuídas para os usuários em
potencial); (3) inclusão de links para mídias adicionais (imagens suplementares, definições de
glossário, sons e vídeos) (EDWARDS & MORSE; 1995; WALTER & WINTERTON, 2007).
Um interessante software que traduz as chaves dicotômicas tradicionais,
convertendo-as em um formato adequado para a publicação na internet ou distribuição em
CD-ROM é o LUCID PHOENIX
®
(disponível em <www.lucidcentral.com/phoenix>),
desenvolvido pelo CBIT (Centre for Biological Information Technology) da Universidade de
Queensland, Austrália. As chaves dicotômicas são escaneadas e convertidas em um arquivo
de texto por meio de um software de
4
OCR (Optical Character Recognition), sendo
importadas para o construtor (builder) do LUCID PHOENIX
®
. Segundo Walter & Winterton
(2007), a maior utilidade do LUCID PHOENIX
®
não está na construção de novas chaves, mas
na revitalização das chaves dicotômicas antigas historicamente importantes, adicionando uma
interface interativa ao fornecer recursos multimídia adicionais, não disponíveis na mídia
impressa.
3
Hiperlink. Ponteiro de texto, de um elemento gráfico ou de outro elemento para uma página ou arquivo da
Web. Na World Wide Web, os hiperlinks consistem na principal maneira de navegar entre páginas da Web e
sites. Um hiperlink é também chamado de link (adaptado de: Ajuda do Microsoft Office FrontPage – Glossário).
4
OCR. (Optical Character Recognition). Tecnologia que permite reconhecer caracteres de texto em imagens,
transformando-os em texto editável (Guia do Hardware - disponível em
<http://www.guiadohardware.net/termos/ocr>).
13
Outro software que converte chaves dicotômicas impressas em chaves
dicotômicas em formato HTML é o KEY2HTML TOOL
®
(disponível em
<http://www.sysbot.uni-goettingen.de/key2html/key2html.html>), desenvolvido por Alexander
N. Schmidt-Lebuhn da Universidade de Göttingen, Alemanha.
Também foram realizadas pesquisas para chaves dicotômicas em formato HTML
disponíveis no Brasil. O número de resultados encontrados foi escasso, sendo um bom
exemplo a “Chave de identificação: gêneros de cupins do Brasil”
(disponível em
<http://www.unb.br/ib/zoo/docente/constant/cupins/chave/index.html>), de autoria do Prof.
Dr. Reginaldo Constantino da Universidade de Brasília.
O SEDEC, uma empresa fundada em 2005 e instalada em Viçosa, MG, oferece a
digitalização e publicação de chaves dicotômicas na internet por meio do pagamento de uma
taxa de serviço mensal (maiores detalhes em <www.sedec.com.br>).
4.3.3 Identificação automatizada (automated identification)
Além das chaves interativas, a evolução dos computadores tem permitido o
desenvolvimento de sistemas de identificação automatizados, baseados principalmente em
imagem e áudio e processos que exploram as redes neurais artificiais (WATSON et al., 2003).
Os primeiros trabalhos envolvendo identificação automatizada de insetos foram
realizados por Moore et al. (1986) e Moore (1991), medindo a luz refletida das asas em vôo
para estimar a freqüência de batimentos das asas de mosquitos. A freqüência espectral
derivada dos dados obtidos foi utilizada para treinar um sistema baseado em uma rede neural
que foi capaz de identificar as espécies e o sexo dos mosquitos com acurácia de 92%
(MOORE & MILLER, 2002).
Entretanto, trabalhos mais recentes têm utilizado imagens digitais para treinar
softwares que discriminam entre uma variedade de insetos, baseadas nas características das
asas, especialmente em Hymenoptera e Lepidoptera (YU et al., 1992; WEEKS et al., 1997;
WATSON et al., 2003). Segundo O'Neill (1997), a utilização das asas dos insetos se justifica
devido ao fato de serem objetos bidimensionais, tendo em vista a menor probabilidade de
erros no reconhecimento em comparação com objetos tridimensionais.
Exemplos de sistemas de identificação automatizada são: DAISY
®
(Digital
Automated Identification SYstem) (disponível em
<http://chasseur.usc.edu/pups/projects/daisy.html>), desenvolvido no Museu de História
14
Natural (NHM) em Londres associado a Universidade da Costa Rica (UCR) (ver Weeks et al.,
1997; Gauld et al., 2000 e O’Neill et al., 2000), e ABIS
®
(Automated Bee Identification
System) (disponível em <http://www.informatik.unibonn.de/~arbuckle/abis/>
),
desenvolvido
em cooperação com o Institute of Computer Science III e o Institute of Crop Science and
Resource Conservation da Universidade Bonn, Alemanha por Arbuckle e colaboradores (ver
Arbuckle et al., 2001 e Arbuckle, 2002).
Em recente trabalho, Watson e colaboradores (2003) capturaram e digitalizaram a
imagem de 237 espécies de Macrolepidópteros que foram libertados posteriormente; imagens
de 35 espécies foram selecionadas para treinamento do DAISY
®
, que obteve de 35% a 100%
de identificações corretas, com uma média de 83%. Embora haja similaridade entre os
métodos morfométricos utilizados pelo homem para identificar um táxon, computadores são
menos flexíveis na interpretação das imagens, conseqüentemente, sendo mais provável de não
obterem a mesma identificação (LILBURN, 2006).
Gaston & O’Neill (2004) elaboraram uma revisão sobre os sistemas de
identificação automatizada, discutindo as dificuldades enfrentadas e os principais trabalhos
em desenvolvimento na área.
15
5 OBJETIVOS
5.1 Objetivo geral
O presente estudo teve por objetivo desenvolver uma chave pictórica de
identificação de famílias de insetos-praga agrícolas, com o intuito de facilitar o estudo de
professores, estudantes, técnicos agropecuários, técnicos florestais, produtores rurais e
entomologistas amadores.
5.2. Objetivos específicos
- Desenvolver um sistema para chaves dicotômicas interativas de fácil
manipulação e rápida atualização;
- Desenvolver uma metodologia para a obtenção de fotografias de insetos de boa
qualidade técnica, rápida e de baixo custo;
16
6 MATERIAIS E MÉTODOS
O trabalho foi realizado no Laboratório de Insetos Sociais-Praga (LISP), do
Departamento de Produção Vegetal, setor Defesa Fitossanitária, da Faculdade de Ciências
Agronômicas, FCA / UNESP, Botucatu, SP.
6.1 Coleta, montagem e conservação dos insetos
A coleção entomológica do Departamento de Produção Vegetal dispõe de
quantidade razoável de material, porém, foi necessária a ampliação da coleção. Os insetos
foram, em sua maioria, coletados na Fazenda Experimental Lageado – FCA / UNESP,
Botucatu, SP no decorrer do ano de 2007.
Os métodos de coleta, conservação e montagem dos insetos foram baseados
nas metodologias descritas por Maranhão (1967); Vanzolini et al. (1967) e Almeida et al.
(1998). Para coletas de insetos diurnos foi utilizada rede entomológica e para coletas de
insetos fototrópicos positivos de hábito noturno armadilhas luminosas modelo “Luiz de
Queiroz” (SILVEIRA NETO et al., 1976). Os insetos coletados foram mortos em vidros
letais contendo éter etílico P.A. (P.M.: 74,12) ou clorofórmio P.A (P.M.: 119,38). Estes
foram acondicionados em câmara úmida (paraformoldeído + areia umedecida) para serem
reidratados, tornando-se maleáveis para a posterior montagem.
Os insetos foram montados em alfinete entomológico (marca The Shiga
®
), via
alfinetagem direta ou dupla montagem, de acordo com as recomendações específicas para
os diferentes grupos de insetos.
Após a montagem, os insetos foram acondicionados em caixas de papelão com
fundo de isopor contendo paraformoldeído para evitar o ataque de outros insetos e a
17
ocorrência de fungos (bolor). As coletas não foram quantificadas e qualificadas, tendo em
vista que este não configurava o objeto principal de estudo, e também pela grande
quantidade de insetos, que inviabilizou uma análise criteriosa de todo o material coletado.
6.2 Identificação dos insetos
Os insetos de interesse (coletados ou de identificação duvidosa) foram
separados dos demais e em seguida foram identificados apenas em nível de família. As
principais fontes de referência utilizadas na identificação dos insetos foram Borror,
Triplehorn & Johnson (1989); Gallo et al. (2002) e Buzzi (2002). Identificações duvidosas
foram confirmadas pelos professores de Entomologia da FCA / UNESP, Botucatu, SP.
6.3 Desenvolvimento do software
O software CHAVE PICTÓRICA DE IDENTIFICAÇÃO DE FAMÍLIAS DE
INSETOS-PRAGA AGRÍCOLAS foi desenvolvido por meio de três softwares principais:
BROWSERBOB 4 PROFESSIONAL EDITION
®
, COREL PHOTO-PAINT 11
®
,
MICROSOFT FRONTPAGE 2003
®
e MACROMEDIA DREAMWEAVER MX 2004
®
.
As fotografias apresentadas no software são de autoria do Prof. Dr. Luiz
Carlos Forti e de Ricardo Toshio Fujihara. Espécimes não encontrados na coleção
entomológica ou durante as coletas foram representados por meio de ilustrações ou
fotografias extraídas ou adaptadas de outras fontes, sendo estas devidamente citadas.
Inicialmente foram desenvolvidos o layout (design do software) e os tópicos
que seriam abordados neste. A tela inicial é composta por cinco itens principais:
Introdução, Morfologia Externa, Morfologia Interna, Chaves de Identificação e Créditos.
18
Para o desenvolvimento do layout e dos botões de acesso foi utilizado o
software COREL PHOTO-PAINT 11
®
. A resolução do layout foi configurada para 1024
por 768
5
pixels, evitando indesejáveis distorções na exibição e disposição das imagens
na tela.
Com o auxílio do software BROWSERBOB 4 PROFESSIONAL EDITION
®
(disponível em <www.browserbob.com>) foi desenvolvido o sistema para a reprodução
e funcionamento das chaves de identificação e dos outros itens discriminados acima.
O software BROWSERBOB 4 PROFESSIONAL EDITION
®
é uma
ferramenta de autoria (authoring) para a produção de aplicações multimídia. Ele permite
a integração de diferentes tecnologias como páginas da internet (HTML), arquivos
produzidos em MACROMEDIA FLASH
®
(flash), ADOBE READER
®
(pdf),
MICROSOFT WORD
®
(doc, txt) e arquivos multimídia como vídeos e sons.
Este foi escolhido devido à facilidade de uso e por não necessitar de qualquer
conhecimento em lógica de programação, pois o software permite ao usuário trabalhar
com objetos drag & drop, que são simplesmente arrastados e posicionados na tela
(maiores detalhes no tutorial do software).
Posteriormente ao desenvolvimento do sistema, iniciou-se a fase de produção
das telas de acesso. Decidiu-se pelo uso de arquivos em formato HTML (Hypertext
Markup Language), devido a fácil manipulação e atualização dos arquivos. Estes foram
produzidos por meio dos softwares MICROSOFT FRONTPAGE 2003
®
e
MACROMEDIA DREAMWEAVER MX 2004
®
(Figura 1).
5
Pixel. Cada um dos pontos que formam uma imagem digitalizada. Pixel é a contração de "Picture Element". Num
monitor colorido, cada pixel é composto por um conjunto de 3 pontos: verde, vermelho e azul. Cada um destes pontos é
capaz de exibir 256 tonalidades diferentes (o equivalente a 8 bits) e combinando tonalidades dos três pontos é possível
exibir 16 milhões de cores diferentes. Em resolução de 800 x 600 tem-se 480 mil pixels, a 1024 x 768 tem-se 786 mil
pixels e assim sucessivamente (Guia do Hardware - disponível em <
http://www.guiadohardware.net/termos/pixel>).
19
Figura 1. Área de trabalho dos softwares: (A) BROWSERBOB 4 PROFESSIONAL
EDITION
®
; (B) COREL PHOTO-PAINT 11
®
; (C) MICROSOFT FRONTPAGE 2003
®
; (D)
MACROMEDIA DREAMWEAVER MX 2004
®
.
6.4 Organização e elaboração das chaves de identificação
Tendo em vista a amplitude de ordens da Classe Insecta, as chaves de
identificação contemplaram somente as ordens de importância agrícola no Brasil: Coleoptera,
Diptera, Orthoptera, Hemiptera (Subordens Heteroptera, Auchenorrhyncha e Sternorrhyncha),
Hymenoptera, Isoptera, Lepidoptera, Neuroptera e Thysanoptera. Para fins didáticos e
taxonômicos foi adotada a seguinte classificação (Tabela 1):
19
20
Tabela 1. Classificação dos insetos e principais ordens de importância agrícola (CSIRO,
1991).
Classe Insecta
Infraclasse Pterygota
Divisão Neoptera
Ordem Isoptera
Ordem Orthoptera
Subdivisão Paraneoptera (= conjunto Hemipteróide)
Ordem Thysanoptera
Ordem Hemiptera
Subordem Heteroptera
Subordem Auchenorrhyncha
Subordem Sternorrhyncha
Infraclasse Endopterygota (= Holometabola)
Ordem Neuroptera
Ordem Coleoptera
Ordem Diptera
Ordem Lepidoptera
Ordem Hymenoptera
As chaves de identificação foram organizadas em 109 famílias, distribuídas em
nove ordens (Tabela 2).
Os livros Entomologia agrícola (GALLO et al., 2002) e Guia de identificação de
pragas agrícolas (ZUCCHI et al., 1993) serviram de base para a seleção das famílias
componentes das chaves de identificação. Famílias que, em geral, não possuem importância
agrícola e/ou econômica, mas que apresentam caracteres importantes para a diferenciação na
dicotomia, também foram incluídas.
As chaves de identificação foram elaboradas ou adaptadas com base em chaves
dicotômicas publicadas em livros didáticos (COSTA LIMA, 1938, 1940, 1942, 1945, 1950,
1952, 1953, 1955, 1956, 1960, 1962; BORROR, TRIPLEHORN & JOHNSON, 1989;
DELVARE & ABERLENC, 1989; GALLO et al., 2002; BUZZI, 2002) ou não, como as
chaves produzidas por Wilcken (1994) e Zucchi (1995).
No caso das cochonilhas, foi adotada a classificação apenas em nível de
superfamília (Coccoidea), tendo em vista a necessidade de preparação de lâminas
microscópicas para a identificação das várias famílias.
21
Tabela 2. Ordens e famílias dos insetos componentes das chaves de identificação.
Ordem Famílias Ordem Famílias
1. Isoptera
1. Kalotermitidae
2. Rhinotermitidae
3. Termitidae
5. Neuroptera
1. Ascalaphidae
2. Chrysopidae
3. Hemerobiidae
4. Mantispidae
5. Myrmeleontidae
2. Orthoptera
1. Acrididae
2. Gryllidae
3. Gryllotalpidae
4. Ommexechidae
5. Proscopiidae
6. Romaleidae
7. Stenopelmatidae
8. Tetrigidae
9. Tettigoniidae
6. Coleoptera
1. Bostrichidae
2. Brentidae
3. Bruchidae
4. Buprestidae
5. Cantharidae
6. Carabidae
7. Cerambycidae
8. Chrysomelidae
9. Cicindelidae
10. Coccinellidae
11. Curculionidae
12. Elateridae
13. Lagriidae
14. Lampyridae
15. Lycidae
16. Meloidae
17. Passalidae
18. Platypodidae
19. Scarabaeidae
20. Scolytidae
21. Staphylinidae
22. Tenebrionidae
3. Thysanoptera
1. Phlaeothripidae
2. Thripidae
7. Diptera
1. Agromyzidae
2. Asilidae
3. Cecidomyiidae
4. Lonchaeidae
5. Otitidae
6. Pantophtalmidae
7. Stratiomyidae
8. Syrphidae
9. Tabanidae
10. Tachinidae
11. Tephritidae
4. Hemiptera
Subordem Heteroptera
1. Alydidae
2. Anthocoridae
3. Coreidae
4. Cydnidae
5. Largidae
6. Lygaeidae
7. Miridae
8. Pentatomidae
9. Pyrrhocoridae
10. Reduviidae
11. Scutelleridae
12. Tingidae
8. Lepidoptera
1. Arctiidae
2. Castniidae
3. Gelechiidae
4. Geometridae
5. Gracillariidae
6. Hesperiidae
7. Lycaenidae
8. Lyonetiidae
9. Noctuidae
10. Nymphalidae
11. Papilionidae
12. Plutellidae
13. Pyralidae
14. Pyschidae
15. Sphingidae
4. Hemiptera
Subordem Auchenorrhyncha
1. Acanaloniidae
2. Aethalionidae
3. Cercopidae
4. Cicadellidae
5. Cicadidae
6. Delphacidae
7. Flatidae
8. Fulgoridae
9. Membracidae
4. Hemiptera
Subordem Sternorrhyncha
1. Aleyrodidae
2. Aphididae
3. Coccoidea (superfamília)
4. Psyllidae
9. Hymenoptera
1. Anthophoridae
2. Apidae
3. Braconidae
4. Chalcididae
5. Encyrtidae
6. Eulophidae
7. Evaniidae
8. Formicidae
9. Ichneumonidae
10. Mutillidae
11. Pompilidae
12. Pteromalidae
13. Scollidae
14. Siricidae
15. Sphecidae
16. Trichogrammatidae
17. Vespidae
21
22
6.5 Preparação dos espécimes
Os espécimes selecionados da coleção entomológica do Departamento de
Produção Vegetal foram submetidos a um tratamento para limpeza e remoção de partículas
(bolor, poeira, escamas) impregnadas no tegumento, melhorando seu aspecto visual para as
fotografias. Todos os insetos passaram por este processo de limpeza, com exceção dos
representantes das ordens Lepidoptera, Thysanoptera e microhimenópteros em geral. A
utilização de compostos abrasivos causaria danos nas escamas das asas de Lepidoptera e
insetos de tamanho diminuto poderiam ter parte de suas estruturas perdidas ou danificadas
pelo contato com a solução. Os insetos foram “mergulhados” por cerca de 10 a 20 segundos
em um béquer contendo éter etílico P.A. (P.M.: 74,12) a 70%. Posteriormente foi realizada
uma nova limpeza por meio de um pincel (marca Tigre
®
, número 266) para a retirada de
eventuais partículas ainda impregnadas no tegumento.
6.6 Fotografia: obtendo imagens para as chaves de identificação
As fotografias foram utilizadas como recurso auxiliar, visando facilitar na
identificação dos táxons e de seus caracteres morfológicos, sendo um dos principais
diferenciais, quando comparado às chaves de identificação encontradas na literatura.
Inicialmente foi construído um estúdio caseiro composto por três luminárias
alógenas de 150 watts / bivolts e duas lâmpadas de mercúrio mistas de 250 watts / 220 volts.
Esta estrutura foi desenvolvida com o intuito de melhorar o nível de iluminação do ambiente,
possibilitando a obtenção de fotografias de melhor qualidade e nitidez, e conseqüentemente,
facilitando no tratamento posterior das mesmas.
Para a obtenção das imagens foi utilizada uma câmera digital Canon
, modelo
EOS Rebel XT, com resolução de 8.0 megapixels. Em conjunto foram utilizados dois
modelos de lentes: Canon
macro photo lens MP-E 65 mm 1:2,8 e Canon
compact-
macro lens EF 50 mm 1:2,5. Complementando o estúdio caseiro foram conectados 3 flashes
TRON
S-300S, 1 flash TRON
100S e 1 “ring-flash” STARblitz
1000 AUTO Macro-lite
(Figura 2). Todos os flashes foram interligados por meio de fotocélulas, possibilitando o
disparo simultâneo dos mesmos e evitando distorções de luminosidade.
23
Figura 2. Estúdio caseiro. (A) Luminárias alógenas de 150 watts; (B) Lâmpadas de mercúrio mistas de 250 watts; (C)
Flashes TRON
S-300S; (D) Flash TRON
100S; (E) Ring-flash STARblitz
1000 AUTO Macro-lite; (F) Câmera digital
Canon
, modelo EOS Rebel XT; (G) Placa de isopor com tubo plástico para fixação dos insetos.
24
As etiquetas foram cuidadosamente retiradas dos alfinetes entomológicos com
o auxílio de uma pinça, sendo recolocadas após a obtenção das imagens. Os insetos foram
fixados por meio do alfinete entomológico em um tubo plástico preenchido com massa de
modelar escolar, sendo este acoplado a uma placa de isopor recoberta por papel camurça.
Este procedimento elevou a altura dos insetos perante a superfície, eliminando a formação
de eventuais sombras na imagem, que poderiam dificultar no posterior tratamento das
mesmas.
Após extensivos testes com vários materiais, optou-se pela utilização de
superfície de fundo da cor azul, que aumenta os níveis de contraste e reduz os reflexos
produzidos pela incidência de luz. Além disso, esta realça os detalhes dos espécimes e
seus caracteres morfológicos, melhorando o aspecto estético e facilitando no tratamento
das imagens.
Para a câmera digital Canon
, os ajustes necessários foram: abertura do
obturador (diafragma) entre os valores f16 a f25, tempo de exposição fixo em 1/250,
ausência de balanço de branco e foco manual. A abertura do obturador deve ser ajustada
em função do tamanho, coloração do tegumento e características morfológicas do grupo
ou inseto amostrado, podendo variar consideravelmente.
Para a maioria das ordens foram obtidas fotografias em vista lateral e vista
dorsal, com exceção de Lepidoptera, por convenção em vista dorsal. Insetos fotografados
vivos foram mantidos sob refrigeração por aproximadamente 5 a 10 minutos, de modo a
reduzir o seu metabolismo e facilitar na captura das imagens.
Determinadas macro-fotografias não puderam ser obtidas por meio da câmera
Canon
, neste caso, foi utilizada uma câmera digital Nikon
, modelo Coolpix 4500, com
resolução de 4.0 megapixels, acoplada a um microscópio estereoscópico Nikon
, modelo
SMZ 1000. Um copo plástico descartável (300 ml) recoberto por papel sulfite (apenas na
face interna) foi colocado entre os dois iluminadores do microscópio para difusão do
brilho e luminosidade. O copo plástico foi então colocado ao redor do espécime, sendo
este fixado em placa de isopor em formato de “L” (
∗
KLINGENBERG, 2007) (Figura 3).
∗
KLINGENBERG, C. (Staatliches Museum für Naturkunde Karlsruhe - Alemanha). Comunicação pessoal, 2007.
25
Figura 3. Câmera Nikon
, modelo Coolpix 4500, acoplada ao (B) microscópio
estereoscópico Nikon
, modelo SMZ 1000; (C) Copo plástico para difusão da luminosidade.
Para a câmera digital Nikon
, modelo Coolpix 4500, os ajustes necessários foram:
balanço de branco, luminosidade, foco (em modo matrix), e a não utilização dos recursos de
macro, flash e autofocus (
*
*
KLINGENBERG, 2007). Para cada inseto, foram obtidas
fotografias em diferentes distâncias focais, sendo posteriormente otimizadas por meio do
software COMBINE Z5
, de autoria de Alan Hadley (disponível em
<www.hadleyweb.pwp.blueyonder.co.uk>). O COMBINE Z5
realiza tarefas semelhantes ao
SYNCROSCOPY AUTO MONTAGE
®
, com a vantagem de ser um software de domínio
público (gratuito). Este software remove todos os elementos de cada fotografia que não estão
em foco, combinando as partes que estão em foco em uma única imagem.
O número necessário de fotografias para a obtenção de uma imagem de qualidade
variou de acordo com o diâmetro do inseto (média de 5 a 25) e dos níveis de profundidade de
campo que se desejou obter (maiores detalhes no item 6.7).
*
KLINGENBERG, C. (Staatliches Museum für Naturkunde Karlsruhe - Alemanha). Comunicação pessoal, 2007.
26
6.7 Otimização e tratamento das imagens
As imagens foram separadas em pastas individuais, sendo organizadas por
ordem e família para posterior tratamento por meio do software COREL PHOTO-PAINT
11
. As rotinas de tarefas descritas abaixo foram padronizadas para reduzir a demanda de
tempo para o tratamento de cada imagem. Para assegurar que não houvesse alterações ou
corte nas estruturas dos insetos, todos os procedimentos foram realizados com o aumento
(ferramenta Zoom) variando entre 200 a 400%.
Os alfinetes entomológicos transfixados no corpo dos insetos foram eliminados
(dependendo da viabilidade), utilizando a ferramenta Clone . O Tamanho da ponta
variou de acordo com a área trabalhada, mas por convenção optou-
se pela Forma da ponta não sólida .
Após a eliminação dos alfinetes, prosseguiu-se com a padronização e limpeza da
superfície de fundo (background). Este foi selecionado com a ferramenta Varinha mágica
no Modo de tolerância variando entre 10 a 15 , dependendo da
coloração e morfologia dos insetos.
Altos níveis no Modo de tolerância (acima de 15) tendem a selecionar regiões
pertinentes ao inseto, recortando estruturas morfológicas importantes como antenas, asas e
tarsos. Baixos níveis no Modo de tolerância (abaixo de 10) tendem a selecionar poucos pixels
por vez. Para utilizar a ferramenta Varinha mágica seleciona-se o item aditivo , clicando
com o botão esquerdo no background para que este seja selecionado. Essa ferramenta cria
uma “máscara” que envolve todo o corpo do inseto, separando-o do background.
Em seguida, por meio da ferramenta Conta gotas , foi selecionada uma
tonalidade de cor, aplicando a ferramenta Preenchimento sobre o background para
homogeneização do mesmo.
Procedeu-se então com a remoção da “máscara” (Máscara>Remover) e em
seguida foram realizados os ajustes de brilho e contraste (Imagem>Ajustar>Brilho-Contraste-
Intensidade). No geral, os ajustes de brilho variaram entre -10 a 10 e os ajustes de contraste
entre -5 a 15.
27
Ajustes específicos foram realizados para cada grupo ou inseto amostrado devido
às variações na coloração e morfologia dos mesmos. Para fins didáticos e taxonômicos, foram
inseridas escalas às imagens, que auxiliam no processo de reconhecimento e identificação
(Figura 4).
Imagens produzidas pela câmera digital Nikon
foram processadas pelo software
COMBINE Z5
. Para um mesmo inseto, foram obtidas fotografias em diferentes distâncias
focais (média de 5 a 25), conseqüentemente, apresentando diferentes níveis de foco. Iniciado
o software, no menu (File>New), seleciona-se o conjunto de imagens de interesse. Clicando
em (Macro>Do Stack) é realizada a combinação destas em uma única imagem. A imagem é
salva por meio do comando (File>Save Frame/Picture As). Cabe ressaltar que o software
COMBINE Z5
é utilizado antes do tratamento das imagens pelo software COREL PHOTO-
PAINT 11
. Para fins de padronização e melhor visualização no sistema, as imagens foram
configuradas para a resolução máxima de 1280 por 768 pixels. Segue exemplos de imagens
antes e após o tratamento (Figura 5).
Figura 4. Imagens antes (A) e após (B) o processo de otimização e tratamento.
28
Figura 5. Imagens antes (A - B) e após (C - D) o processo de otimização e tratamento.
29
6.8 Morfologia externa
No tópico (Morfologia externa>Morfologia externa), foi desenvolvida uma
animação com rotação em 360º de uma esperança (Orthoptera: Tettigoniidae). O inseto foi
fixado em um tubo plástico (descrito no item 6.6) e fotografado em diferentes ângulos (0º,
20º, 40º, 60º, 80º, 100º... 360º), gerando um total de 20 fotografias, sendo que duas são
repetições da “imagem 01”, de modo a complementar a animação. Cada imagem foi tratada
por meio do software COREL PHOTO-PAINT 11
(descrito no item 6.7).
Após o tratamento, as imagens foram inseridas no software 3D PHOTO
BUILDER PROFESSIONAL
®
(disponível em <www.anything3d.com>), uma suíte de
ferramentas para a produção de imagens panorâmicas em 3D e animações em 360º. O
software organiza as imagens em uma seqüência, corrige desvios de posicionamento e gera o
arquivo no formato requerido para exibição (flash, jpeg, HTML) (Figura 6).
Figura 6. Seqüência de imagens utilizada para o desenvolvimento da animação em 360º.
Também foram obtidas fotografias dos principais tipos de Peças bucais, Antenas,
Asas e Pernas. As características morfológicas foram nomeadas com base nos livros: The
insects: an outline of Entomology (GULLAN & CRASTON, 1994); An introduction to the
study of insects (BORROR, TRIPLEHORN & JOHNSON, 1989); The insects: structure and
function (CHAPMAN, 1998) e Entomologia agrícola (GALLO et al., 2002).
30
6.9 Morfologia interna
No tópico Morfologia interna, foi dissecada uma barata (fêmea) da espécie
Periplaneta americana (Blattodea) para obtenção de fotografias dos aparelhos e estruturas
anatômicas internas. Esta foi retirada da criação em laboratório do LISP e mantida em um
recipiente plástico (1 litro) preenchido com tiras de papel jornal. A alimentação foi
composta por uma “pasta” a base de aveia, biscoitos doces, água e açúcar misturado a um
corante alimentar azul por cerca de três dias. Após este período, a barata foi colocada em
um vidro letal contendo éter etílico P.A. (P.M.: 74,12) para redução do metabolismo,
sendo iniciada a sua dissecação. A região dorsal (lado interno das asas) foi fixada por
meio de alfinetes entomológicos em placa de petri com base de cera de abelha.
Com o uso de uma tesoura cirúrgica oftálmica (marca Roca
), foram retiradas
as pernas (base da coxa), sendo posteriormente realizada uma secção longitudinal na
região da pleura para separação das regiões dorsal e ventral. Cuidadosamente o corpo
gorduroso foi retirado com o auxílio de pinça e água destilada para exposição dos órgãos
internos.
Os principais sistemas e suas respectivas estruturas foram nomeados com base
nos livros: The insects: an outline of Entomology (GULLAN & CRASTON, 1994); An
introduction to the study of insects (BORROR, TRIPLEHORN & JOHNSON, 1989) e
Entomologia agrícola (GALLO et al., 2002).
6.10 Inserção das imagens nas chaves de identificação
As chaves de identificação foram organizadas em ordem crescente de
complexidade, sendo acessadas por meio de uma tela principal. Cada dicotomia (em
alguns casos politomia) é apresentada em uma página desenvolvida em HTML (Hypertext
Markup Language).
Para cada tela, foram adicionados botões de acesso para a próxima dicotomia,
botões de acesso para os catálogos das famílias, imagens dos caracteres morfológicos e
links para consulta dos termos em um glossário, que foi extraído e adaptado dos livros:
Entomologia agrícola (GALLO et al., 2002) e Coletânea de termos técnicos de
Entomologia (BUZZI, 2003).
31
O sistema de visualização das imagens foi gerado por meio do
6
script
HIGHSLIDE JS
®
, de autoria de Torstein Hønsi (disponível em
<http://vikjavev.no/highslide>).
O HIGHSLIDE JS
®
é um tipo de código de computador adicionado às
páginas HTML que reduz o espaço visual ocupado pelas imagens, permitindo que sejam
ampliadas na mesma tela, sem a necessidade da abertura de novas janelas. Todas as
legendas e comandos explicativos que estavam em inglês foram traduzidos para o
português.
As imagens foram adicionadas por meio do software MICROSOFT
FRONTPAGE 2003
®
, nas linhas de código HTML referentes ao HIGHSLIDE JS
®
(Figura 7).
Figura 7. Linhas de código HTML para inserção das imagens.
Para reduzir o tempo de carregamento das imagens, foram gerados dois tipos
de arquivos: “_peq.jpg” (com resolução máxima de 125 pixels) e “_gde.jpg”, com
resolução máxima de 1280 pixels, permitindo o acesso quase que imediato das telas.
Todas as imagens foram armazenadas nas diversas sub-pastas denominadas
‘images’, que são requeridas para o correto funcionamento do HIGHSLIDE JS
®
.
6
Script é um tipo de código de computador que envia um conjunto de instruções a um software, como um
navegador da internet. Um script é executado diretamente por um software que pode interpretar a linguagem em
que ele é escrito. Os scripts são normalmente usados para personalizar ou adicionar interatividade às páginas da
internet (adaptado de: Ajuda do Microsoft Office FrontPage - Glossário).
32
6.11 Testes das chaves de identificação
A teoria e implementação de ferramentas de identificação baseadas em
computador encontra-se bem desenvolvida em diferentes áreas, entretanto, pouco se
conhece sobre o desempenho dessas ferramentas na prática (EDWARDS & MORSE, 1995).
Deste modo, para avaliar a eficiência das chaves foram selecionados 24
acadêmicos do curso de graduação em Agronomia, disciplina: Entomologia Agrícola,
Faculdade de Ciências Agronômicas, FCA / UNESP. Os alunos foram divididos em 6
blocos casualizados (6 duplas). Em cada bloco, o primeiro tratamento (aluno) utilizou uma
chave de identificação alternativa em versão impressa e o segundo tratamento (aluno) uma
chave de identificação tradicional (ZUCCHI, 1994), com o intuito de identificar cinco
famílias da ordem Hemiptera – Subordem Heteroptera (Flatidae, Cercopidae, Cicadellidae,
Membracidae e Cicadidae). Com os demais alunos foi realizado o mesmo procedimento
discriminado acima, entretanto, com o intuito de identificar cinco famílias da ordem
Hemiptera – Subordens Auchenorrhyncha e Sternorrhyncha (Pentatomidae, Reduviidae,
Pyrrhocoridae, Coreidae e Scutelleridae).
Sendo assim, foram delimitados 2 tratamentos com 6 repetições (blocos),
totalizando 12 parcelas para cada subordem analisada. As hipóteses sob teste para
tratamentos foram:
H
0
: as chaves alternativas possibilitam número semelhante de identificações
corretas quando comparadas às chaves tradicionais.
H
1
: as chaves alternativas possibilitam número maior de identificações corretas
quando comparadas às chaves tradicionais.
H
0
: as chaves alternativas não possibilitam redução no tempo médio gasto para a
identificação quando comparadas às chaves tradicionais.
H
1
: as chaves alternativas possibilitam redução no tempo médio gasto para a identificação
quando comparadas às chaves tradicionais.
Os dados foram submetidos a análise de variância e teste de Tukey (α = 0,05).
33
7 RESULTADOS E DISCUSSÃO
7.1 Requisitos necessários e operação do software
O projeto resultou em um software composto por dez chaves de identificação (9
ordens), fotografias ilustrando a morfologia externa e interna dos insetos, além de uma versão
em ADOBE PDF
(Portable Document Format), para obtenção de mídia impressa. As chaves
contêm aproximadamente 290 caracteres e mais de 1400 fotografias digitais. Deste total, 330
são imagens dos caracteres, 63 imagens de morfologia externa, 14 de morfologia interna e
mais de 1000 imagens de espécimes representantes das 109 famílias abordadas.
Ao final da dissertação é encontrado o CD-ROM com o software CHAVE
PICTÓRICA DE IDENTIFICAÇÃO DE FAMÍLIAS DE INSETOS-PRAGA AGRÍCOLAS.
Os requisitos mínimos para utilização do software são:
Sistema operacional Windows 9x (ou posterior);
Microcomputador com pelo menos 256 MB de memória RAM;
Drive de CD-ROM;
Placa de vídeo e monitor com resolução mínima de 1024 por 768 pixels.
O CD-ROM é executado automaticamente quando colocado no drive de CD, caso
isto não ocorra, é necessário acessar em (Iniciar>Executar) e digitar (d:\iniciar.exe). Se
porventura algum problema referente à exibição do software acontecer, a resolução de vídeo
deve ser alterada para 1024 por 768 pixels (resolução padrão), acessando em (Iniciar>Painel
de controle>Vídeo>Configurações>Resolução da tela>1024 por 768 pixels).
Iniciado o software, são visualizados os seguintes menus e botões de navegação
(Figura 8).
34
Figura 8. Botões de acesso do software CHAVE PICTÓRICA DE IDENTIFICAÇÃO DE
FAMÍLIAS DE INSETOS-PRAGA AGRÍCOLAS.
-
Exibe um resumo com os principais objetivos do projeto;
-
Exibe a morfologia externa de um inseto, com os principais
tipos de aparelhos bucais, antenas, asas e pernas.
-
Exibe a morfologia interna de um inseto e os principais
sistemas.
-
Acesso às chaves de identificação para famílias de
insetos-praga agrícolas.
-
Instituições participantes e responsáveis pelo desenvolvimento do
projeto.
34
35
-
Retorna ao menu principal.
-
Retorna para a tela anterior.
Avança para a próxima tela.
-
Acessa a tela de ajuda.
-
Sai do programa (software).
Além dos menus descritos acima, todos os botões e links de acesso apresentam
legendas explicativas, auxiliando na navegação do software.
7.2 Morfologia externa
Nesta seção foram abordados cinco tópicos principais: Morfologia externa, Peças
bucais, Antenas, Asas e Pernas.
Em (Morfologia externa>Morfologia externa), é apresentada uma animação com
rotação em 360º de uma esperança (Orthoptera: Tettigoniidae). Ao clicar e segurar o botão
esquerdo do mouse é possível girar o inseto em torno do seu eixo em ambos os sentidos
(horário e anti-horário); soltando o botão a imagem para no ponto desejado e quando vista
lateralmente é apresentada uma legenda indicando as principais estruturas morfológicas
externas. Caso a animação não seja executada, é necessário acessar o ícone (Ajuda) e
instalar o Java Plug-in .
Em (Morfologia externa>Peças bucais), são destacados os principais tipos de
aparelhos bucais: mastigador, sugador labial (pungitivo e não pungitivo), sugador maxilar e
lambedor, de acordo com a classificação adotada por Maranhão (1967). Todas as imagens
apresentam legendas indicando a localização das principais peças e segmentos que compõem
cada tipo de aparelho bucal (Figura 9).
Nos tópicos (Morfologia externa>Antenas), (Morfologia externa>Asas) e
(Morfologia externa>Pernas) são apresentadas imagens de insetos que ilustram os principais
tipos e variações destas estruturas morfológicas.
36
Figura 9. Aparelho bucal sugador labial não pungitivo (Diptera) em vista lateral.
37
7.3 Morfologia interna
Na seção (Morfologia interna>Morfologia interna) são abordados os principais
sistemas e suas respectivas estruturas, com base na dissecação de uma barata (fêmea) da
espécie Periplaneta americana (Blattodea). São apresentadas imagens em vista ventral dos
sistemas digestório, circulatório, respiratório, excretor, nervoso e reprodutor. Todas as
imagens constam de legenda indicando a localização das principais estruturas.
7.4 Exemplo de chave de identificação
As dez chaves de identificação foram ordenadas na tela de acesso por nível de
complexidade: Neuroptera, Isoptera, Thysanoptera, Orthoptera, Hemiptera – Subordens
Auchenorrhyncha e Sternorrhyncha, Hemiptera – Subordem Heteroptera, Coleoptera,
Lepidoptera, Diptera e Hymenoptera. Concomitantemente às chaves de identificação é
apresentada uma relação de nomes populares e imagens de representantes para o
reconhecimento inicial das ordens (Figura 10).
Figura 10. Tela de acesso para as chaves de identificação.
A chave de identificação para famílias de Coleoptera é utilizada como exemplo.
Clicando na ordem (Coleoptera), o usuário é direcionado para uma nova tela, onde são
encontradas as seguintes opções (Figura 11):
38
Figura 11. Botões de acesso para as versões digital e em ADOBE PDF
e sistema de busca
por família.
Chave de identificação para famílias de Coleoptera
acessa a chave de
identificação em mídia digital.
Versão em PDF
acessa a chave de identificação em ADOBE PDF
(Portable
Document Format), com a possibilidade de impressão posterior.
Busca por família
permite o acesso direto ao catálogo de imagens de uma
determinada família, para confirmação da identificação com base em outros caracteres ou por
meio de comparação direta.
Clicando no link (Chave de identificação para famílias de Coleoptera), inicia-se o
processo de identificação. Além da dicotomia (em alguns casos politomia), são visualizadas
as seguintes opções (Figura 12):
39
Figura 12. Chave de identificação para famílias de Coleoptera (tela inicial).
40
Imagens dos caracteres
exibe as imagens que ilustram os caracteres
taxonômicos localizados na parte superior.
As imagens dos caracteres são ampliadas por meio de um clique sobre a mesma.
Uma vez ampliada a imagem, clicando no ícone (Zoom), localizado no canto inferior
direito, uma nova ampliação pode ser realizada, para observação dos caracteres de maneira
mais minuciosa. A imagem é reduzida ao seu tamanho original com um clique único sobre a
mesma ou no ícone (Fechar). As setas (Anterior e Próximo) permitem a
transição e exibição de imagens sem a necessidade de ampliações individuais. Clicando no
ícone (Mover) e segurando o botão esquerdo do mouse, é possível movimentar
livremente a imagem. Não existe restrição na abertura e ampliação, podendo ser visualizadas
várias imagens simultaneamente na tela. Este mecanismo é extremamente útil para a
comparação de dois ou mais estados de caráter ou para a comparação de espécimes
pertencentes à mesma família.
Botões de acesso
acessa a próxima dicotomia ou o catálogo de imagens da
família identificada.
Termos técnicos
termos técnicos considerados de difícil compreensão
apresentam-se sublinhados e quando clicados abrem a janela do glossário, no qual o usuário é
direcionado diretamente para o termo em questão, sem a necessidade de efetuar buscas.
Considerando que o usuário optou por “01. Uroesternito basal dividido em duas
partes pelas coxas posteriores” (Figura 12), clicando no botão , este é direcionado para a
próxima tela (Figura 13).
Supondo que o espécime em mãos é identificado como um representante da
família Carabidae, o usuário é direcionado para o catálogo de imagens, sendo possível
confirmar a identificação por meio de caracteres adicionais e também por uma breve
descrição sobre a família (ainda em fase de implementação) (Figura 14).
41
Figura 13. Chave de identificação para famílias de Coleoptera (segunda tela optativa).
42
Figura 14. Caracteres adicionais e catálogo de imagens para identificação via comparação.
42
43
Não seria cabível anexar todas as chaves de identificação em conjunto com a
dissertação, tendo em vista que o objetivo principal foi o desenvolvimento das mesmas em
mídia digital. O sistema foi desenvolvido em formato HTML (sistema aberto) com o intuito
de permitir futuras modificações, que podem ser realizadas de maneira simplificada e com
atualização imediata.
7.5 Resultados dos testes das chaves de identificação
Os dados foram analisados com base nos poucos trabalhos disponíveis (Stucky,
1984; Wright et al., 1995 e Morse & Tardivel, 1996), que descrevem avaliações de
experimentos onde voluntários foram selecionados para identificação de espécies utilizando
duas ou mais ferramentas de identificação.
Para a ordem Hemiptera – Subordens Auchenorrhyncha e Sternorrhyncha não
houve diferença significativa no número de identificações corretas (F = 0,907, g.l. = 4, P>
0.05, C. V. (%) = 57,11, Teste Tukey) e no tempo médio gasto (F = 0,461, g.l. = 4, P > 0,05,
C. V. (%) = 27,16, Teste Tukey).
Stucky (1984), em testes comparativos para identificação de plantas daninhas
entre uma chave de acesso múltiplo “policlave” e uma chave dicotômica, também não
encontrou diferença significativa no número de identificações corretas.
Sendo assim, os testes foram analisados com base no trabalho de Morse &
Tardivel (1996), que não realizou nenhum tipo de análise estatística específica.
A chave alternativa apresentou uma média de 56,67% de identificações corretas
perante a chave tradicional produzida por Zucchi (1994), que apresentou uma média de
50%. No geral, o número de acertos para cada família foi bastante variável, indicando que, o
uso de fotografias digitais não foi suficientemente efetivo ou houve a necessidade de
inclusão de outros caracteres confirmatórios (Figura 15).
Em avaliações prévias, Morse & Tardivel (dados não publicados), realizaram
testes comparativos entre uma chave dicotômica impressa e uma chave em hipertexto
(hypertext key) obtendo uma freqüência de identificações corretas inferior a 60%.
44
Figura 15. Número de identificações corretas e incorretas para cada família da ordem
Hemiptera – Subordens Auchenorrhyncha e Sternorrhyncha por meio das chaves alternativa e
tradicional.
4
3
1
4
5
2 2
3 3
5
0
1
2
3
4
5
6
Flatidae
Cercopidae
Cicadellidae
Membracidae
Cicadidae
Número de identificações corretas
Chave alternativa
Chave tradicional
Chave alternativa: acurácia na identificação = 56,67% (17 acertos / 13 erros).
Chave tradicional: acurácia na identificação = 50% (15 acertos / 15 erros).
No caso da ordem Hemiptera – Subordem Heteroptera também não houve
diferença significativa para o número de identificações corretas (F = 1,140, g.l. = 4, P > 0,05,
C. V. (%) = 34,02, Teste Tukey) e para o tempo médio gasto (F = 1,885, g.l. = 4, P > 0,05, C.
V. (%) = 19,18, Teste Tukey).
A chave alternativa apresentou uma média de 70% de identificações corretas
perante a chave tradicional produzida por Zucchi (1994), que apresentou uma média de 50%.
O valor de 30% de identificações incorretas para a chave alternativa corrobora com os dados
obtidos por Stucky (1984) e Morse & Tardivel (1996), que obtiveram, respectivamente, 30%
e 26% de identificações incorretas. Considerando que os alunos não tiveram contato prévio
com as chaves de identificação da ordem Hemiptera, o percentual de acertos obtidos pode ser
considerado razoável (Figura 16).
45
Figura 16. Número de identificações corretas e incorretas para cada família da ordem
Hemiptera – Subordem Heteroptera por meio das chaves alternativa e tradicional.
6
5
3 3
55 5
3
0
2
0
1
2
3
4
5
6
Pentatomidae
Reduviidae
Pyrrhocoridae
Coreidae
Scutelleridae
Número de identificações corretas
Chave alternativa
Chave tradicional
Chave alternativa: acurácia na identificação = 70% (22 acertos / 8 erros).
Chave tradicional: acurácia na identificação = 50% (15 acertos / 15 erros).
Os prováveis fatores que justificam estes resultados são: (1) pouca amostragem de
alunos; (2) tempo reduzido para a identificação (20 minutos); (3) utilização das chaves
desenvolvidas (alternativas) em versões impressas ao invés das versões em CD-ROM; (4)
caracteres utilizados não compatíveis com os espécimes disponíveis para identificação; (5)
não realização de testes primários para comparação e nivelamento dos alunos testados.
O tempo estipulado de 20 minutos foi um fator limitante, tendo em vista que
muitos alunos entregaram suas fichas de identificação parcialmente incompletas. Sendo
assim, o tempo gasto para a identificação das subordens de Hemiptera foi relativo e pouco
informativo. Para as subordens Auchenorrhyncha e Sternorrhyncha, o tempo médio gasto
por meio da chave alternativa foi menor, no entanto, o número de identificações corretas foi
praticamente o mesmo. No caso da chave alternativa para a subordem Heteroptera, o tempo
médio gasto foi um pouco maior, porém, com um percentual de acertos bem superior à
chave tradicional (Tabelas 3 e 4).
46
Tabela 3. Tempo médio gasto (em minutos) para identificação das famílias da ordem
Hemiptera – Subordens Auchenorrhyncha e Sternorrhyncha por meio das chaves alternativa e
tradicional.
Ordem Hemiptera – Subordens Auchenorrhyncha e Sternorrhyncha
Tempo médio gasto Número de acertos Número de erros
Chave alternativa
16,00 minutos 17
13
Chave tradiciona
19,00 minutos 15
15
Tabela 4. Tempo médio gasto (em minutos) para identificação das famílias da ordem
Hemiptera – Subordem Heteroptera por meio das chaves alternativa e tradicional.
Ordem Hemiptera – Subordem Heteroptera
Tempo médio gasto Número de acertos Número de erros
Chave alternativa
17,34 minutos 22
8
Chave tradicional
16,60 minutos 15
15
Considerando os dados obtidos, novos testes são necessários para uma avaliação
mais consistente e menos subjetiva. A seleção de um maior número de alunos, o uso do
computador ao invés das chaves impressas e a inserção de mais caracteres deverão, pelo
menos parcialmente, responder as questões pressupostas.
47
8 CONSIDERAÇÕES FINAIS
A redução nos valores dos equipamentos eletrônicos (computadores, câmeras
fotográficas digitais, mesas digitalizadoras, impressoras) tem permitido a implementação de
novas metodologias e ferramentas, com uma ótima relação custo-benefício.
Com base nas extensas pesquisas realizadas, poucos foram os exemplos
disponíveis de chaves interativas e chaves dicotômicas em formato HTML sendo publicadas
no Brasil, tanto por meio da internet, quanto por outras mídias digitais, evidenciando a
carência de profissionais, fato este que limitou ainda mais o desenvolvimento do presente
trabalho.
O sistema desenvolvido necessita de algumas alterações e correções, mas os testes
preliminares não demonstraram nenhum problema de execução e funcionamento. As
perspectivas futuras visam a inclusão de um maior número de famílias (aproximadamente
150) em conjunto com uma descrição resumida das mesmas, obtenção de imagens das
principais espécies pragas devidamente identificadas em uma coleção de referência e a
posterior distribuição em CD-ROM ou por meio da internet (ainda em estudo).
Havendo disponibilidade de tempo e treinamento, também existe a intenção da
conversão das chaves dicotômicas em formato HTML para o formato DELTA
®
ou outro
sistema de identificação interativa não-comercial.
Os testes realizados com os acadêmicos de graduação foram pouco conclusivos,
demonstrando a necessidade de novos testes, com um maior número de alunos e com as
demais chaves desenvolvidas.
Espera-se que, visto a escassez de estudos sobre chaves de identificação para uso
no computador no Brasil, novos trabalhos sejam realizados, difundindo novas ferramentas e
metodologias que auxiliem no processo de identificação.
48
9 REFERÊNCIAS
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®
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58
10 ANEXOS
10.1 Principais chaves interativas e chaves dicotômicas disponíveis na
internet.
Softwares Distribuição
Autor
Endereço na internet
20q
®
Livre Pickering, J.
http://www.discoverlife.org/
3I
®
Livre Dmitriev, D.
http://ctap.inhs.uiuc.edu/dmitriev/3i.asp
ACTKEY
®
Livre Song, H.
http://www.efloras.org/index.aspx
FREE DELTA
®
Livre Cavalcanti, M. J.;
Ziegler, D. &
Rousse, G.
http://freedelta.sourceforge.net/
INTKEY
®
Livre Dallwitz, M; Paine,
T. & Zurcher, E.
http://delta-intkey.com/www/overview.htm
LINNAEUS II
®
(IDENTIFYIT
®
)
Comercial ETI
http://www.eti.uva.nl/
LUCID
®
Comercial CBIT
http://www.lucidcentral.org/
LYSANDRA
®
Comercial -
http://www.bonk.ru/lysandra/english/
MEKA
®
Livre Meacham, C.
http://ucjeps.berkeley.edu/meacham/meka/
NAVIKEY
®
v.3 Livre Neubacher, D. &
Rambold, G.
http://www.navikey.net/
PALMKEY
®
Livre Webb, C.
http://www.phylodiversity.net/palmkey/
PANKEY
®
(ONLINE
®
)
Comercial Pankhurst, R.
http://www.exetersoftware.com/cat/pankey/pankey.html
PHPKEY
®
Comercial Lindh, M.
http://www.borealis.nu/exjobb/Index en.html
PICKEY
®
Comercial Lobanov, A. L. &
Dianov, M. B.
http://www.zin.ru/projects/pickey/
POLLYCLAVE
®
Livre Pavacic, A. &
Dickinson, T.
http://prod.library.utoronto.ca:8090/polyclave/
59
SLIKS
®
Livre Pavacic, A. &
Dickinson, T.
http://www.stingersplace.com/SLIKS/
TAXIS
®
Livre para
estudantes
Meyke, E.
http://www.bio-tools.net/index.htm
TAXY
®
Livre Wilson, N.
http://www.collectivesource.com/taxy/taxy.html
VISUAL KEY
®
Livre O’Connor, B. &
Klimov, P.
http://insects.ummz.lsa.umich.edu/beemites/vkbees/vkbees.htm
WEBKEY-X
®
- -
http://www.zin.ru/projects/WebKey-X/
X:ID
®
Livre Remsen, D. &
Leary, P.
http://www.ubio.org/services/key.html
XID
®
Comercial Old, R
http://www.xidservices.com/
XPER Livre Lebbe, J. & Vignes,
R.
http://lis.snv.jussieu.fr/apps/xper/
XPER2
®
Livre Chalubert, A.;
Dubus, G.; Gallut,
C.; Pavie, B. &
Vignes-Lebbe, R.
http://lis.snv.jussieu.fr/apps/xper2/
10.2 Artigos consultados (não citados) com temas relacionados.
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learning devices. The American Biology Teacher, v. 66, n. 3, p. 202-207, 2004.
BRACH, A. R. & SONG, H. ActKey: a web-based interactive identification key program.
Taxon, v. 54, n. 4, p. 1041–1046, 2005.
DIETRICH, C. H. & POOLEY, C. D. Automated identification of leafhoppers (Homoptera:
Cicadellidae: Draeculacephala Ball). Annals of Entomological Society of America, v. 87, n.
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GODFRAY, H. C. J. & KNAPP, S. Introduction. Philosophical Transactions of the Royal
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JARVIE, J. K. & STEVENS, P. F. Interactive keys, inventory and conservation. Ecology and
Society (Antiga Consevation Biology), v. 12, n. 1, p. 222-224, 1998.
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STAGER, C. E. & DAVIS, J. R. Automated systems for identification of microorganisms.
Clinical Microbiology Reviews, v. 5, n. 3, p. 302-327, 1992.
STEVENSON, R. D.; HABER, W. A.; MORRIS, R. A. Electronic field guides and user
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VANDYK, J. K. Impact of the internet on extension entomology. Annual Review
Entomology, v. 45, p. 795–802, 2000.
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