Microestruturas de pêlos de pequenos mamíferos não-voadores: chave para identificação de espécies de agroecossistemas do estado de São Paulo, Brasil

Microstructures of the hair of non-volant small mammals: key to the identification of species from agroecosystems of the State of São Paulo, Brazil

CHAVES DE IDENTIFICAÇÃO

Microestruturas de pêlos de pequenos mamíferos não-voadores: chave para identificação de espécies de agroecossistemas do estado de São Paulo, Brasil

Microstructures of the hair of non-volant small mammals: key to the identification of species from agroecosystems of the State of São Paulo, Brazil

Paula Sanches Martin; Carla Gheler-Costa¹; Luciano Martins Verdade

Laboratório de Ecologia Animal, Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" - ESALQ, Universidade de São Paulo - USP, CP 09, CEP 13418-900, Piracicaba, SP, Brasil

RESUMO

Características microestruturais dos pêlos vêm sendo usadas para identificação de espécies em pesquisas taxonômicas, ecológicas, paleontológicas, arqueológicas e forenses. Este estudo tem como objetivo a descrição da estrutura dos pêlos de algumas espécies de pequenos mamíferos não-voadores comumente encontrados em agroecossistemas do Estado de São Paulo. Os pêlos foram coletados do dorso de espécimes previamente identificados coletados em áreas de agricultura (canavial), pastagens, silvicultura (plantio de eucalipto) e fragmentos de vegetação nativa (floresta semidecídua e cerrado). O microscópio óptico apresentou limitações para a descrição do formato e borda das escamas, os quais foram descritos através do uso de microscópio eletrônico de varredura. Uma chave de identificação dicotômica é apresentada para 11 espécies de pequenos mamíferos não-voadores (sete roedores e quatro marsupiais).

Palavras-chave: cutícula, medula, pêlos-guardas, pequenos mamíferos, tricologia.

ABSTRACT

Hair microstructure characteristics have been used for species identification in taxonomic, ecological, paleontological, archeological and forensic research. This study aims to describe the hair structure from small mammals commonly found in agroecosystems of the São Paulo State. The hairs were collected from the dorsal region of previously identified specimens collected in agricultural areas (sugar-cane plantations), pasture areas, silviculture areas (eucalyptus plantation) and fragments of native vegetation (semideciduos Atlantic Forest and Cerrado). Optic microscope was not effective for describing the form and the border of scales, which were described using scanning electronic microscope. A dichotomic key of identification is presented for 11 species of non-volant small mammals (seven rodents and four marsupials).

Keywords: cuticle, guard-hairs, medulla, small mammals, tricology.

Introdução

Desde o início do século passado, pesquisadores já tinham conhecimento de que a superfície externa dos pêlos apresenta estrutura e forma variáveis. Hausman (1920) deu início ao estudo da estrutura dos pêlos como caráter diferencial entre as espécies de mamíferos e publicou uma série de trabalhos propondo nomenclatura, classificações e técnicas, que serviram de subsídio para pesquisas na área, que passou a ser chamada de tricologia. Posteriormente vários trabalhos contribuíram para seu desenvolvimento (Carter & Dilworth 1971, Weingart 1973, Keller 1980, Teerink 1991, Quadros 1998, Quadros & Monteiro-Filho 1998a, 1998b, Broeck et al. 2000, Chernova 2002, Meyer et al. 2000, 2002, Porta & Llanesa 2001, Hoey et al. 2004). Atualmente a tricologia tem sido utilizada como base para estudos aplicados em paleontologia (Meng & Wiss, 1997), sistemática (Mathiak 1938, Nason 1948, Mayer 1952, Keller 1980, Teerink 1991, Broeck et al. 2000, Anderson 2001, Porta & Llanesa 2001, Andruskiw 2003, Ingberman & Monteiro-Filho 2006), ecologia (Hilton & Kutscha 1978, Cypher 1993a, 1993b, Quadros 1998) e ciência forense (Houck 2002).

Teerink (1991) sugere que os pêlos sejam divididos em duas grandes categorias: pêlos-guardas ("overhair") e subpêlos ("underhair"). Os pêlos-guardas são mais longos, mais numerosos, grossos, sobressaindo-se (Brunner & Coman 1974) e produzindo o padrão geral de coloração da pelagem (Quadros 1998), apresentando função mecanorreceptora e dissimuladora no ambiente. Os subpêlos são mais curtos, mais finos, ondulados e numerosos (Brunner & Coman 1974), contribuindo para a termorregulação e proteção (Mathiak 1938).

A cutícula, a medula e o córtex dos pêlos-guardas apresentam padrões morfológicos que, combinados entre si, conferem a uma determinada espécie características únicas e definidas, que podem ser utilizadas em identificação taxonômica (Hausman 1920, Keller 1980, Meyer 2002, Ingberman & Monteiro-Filho 2006, Quadro & Monteiro-Filho 2006a) e estudos sobre ecologia alimentar de carnívoros (Mathiak 1938, Nason 1948, Mayer 1952, Teerink 1991, Fernández & Rossi 1998, Quadros 1998, Andruskiw 2003).

Estudos sobre pêlos de mamíferos sul-americanos são escassos (Piantanida & Petriella 1976, Chehébar & Martín 1989, Muller 1989, Quadros & Monteiro-Filho 1998a, 1998b, 2006a, 2006b, Fernandez & Rossi 1998, Vázquez et al 2000, Ingberman & Monteiro-Filho 2006), sendo a maioria dos trabalhos de tricologia referentes a mamíferos da América do Norte (Mathiak 1938, Nason 1948, Mayer 1952, Hilton & Kutscha 1978, Andruskiw 2003), Europa (Hausman 1920, Keller 1980, Teerink 1991, Broeck et al. 2000, Porta & Llanesa 2001, González-Esteban et al. 2006, Marinis & Asprea 2006), e Oceania (Brunner & Coman 1974).

Os trabalhos referentes à tricologia no Brasil foram desenvolvidos com amostras provenientes de animais vivos e/ou taxidermizados (Muller 1989, Quadros & Monteiro-Filho 1998a, 1998b, 2006a, 2006b, Ingberman & Monteiro-Filho 2006). Estes trabalhos foram aplicados para identificação de presas e/ou predadores de áreas florestadas e conservadas. Estudos referentes a pequenos mamíferos em agroecossistemas são insipientes (Barros-Batesti et al. 2000, Bonvicino et al. 2002, Bush et al. 2001, Gheler-Costa et al. 2002, Gheler-Costa 2006), se considerarmos agroecossistema como um conjunto que compreende ecossistemas naturais e ambientes modificados pelo homem (Odum et al. 1988). A grande parte dos estudos de ecologia de pequenos foram realizados em áreas conservadas ou com porcentagem de vegetação natural acima de 20% (Castro & Fernandez 2004, Fonseca & Robinson 1990, Pardini 2004, Pardini et al. 2005, Pires et al. 2002, Pires et al. 2005).

O presente estudo visa ampliar o conhecimento sobre a tricologia de mamíferos de pequeno porte não voadores que habitam agroecossistemas do Estado de São Paulo, por meio da elaboração de uma chave de identificação, baseada na microestrutura dos pêlos, para servir como subsidio a pesquisas relacionadas à dieta de carnívoros em agroecossistemas.

Material e Métodos

1. Áreas de estudo

As amostras de pêlos do presente estudo são provenientes de espécimes capturados nas seguintes áreas de estudo: Bacia do rio Passa-Cinco (53º 45' 50" O e 22º 15' 52" S) (municípios de Itirapina e Ipeúna), Fazendas Ibiti (49º 16' 52" O e 24º 9' 50" S) (município de Itararé) e Santa Isabel (49º 5' 54" O e 24º 10' 20" S) (município de Itapeva). A bacia do rio Passa-Cinco possui 52.757,60 ha, que compõe juntamente com outras quatro sub-bacias a Bacia do Rio Corumbataí, na região central do Estado de São Paulo. A região apresenta um mosaico de ambientes, caracterizando-se como um agroecossistema, sendo a matriz composta por pastagens (51,72%), além de áreas com plantação de cana-de-açúcar (14,1%), florestas plantadas de Eucalipto (10,75%) e fragmentos florestais nativos (15,67%), tanto de cerrado, como de floresta estacional semidecidual (Koffler 1993, Valente 2001).

As fazendas Ibiti (11.300 ha) e Santa Isabel (5840 ha) destinam-se à produção silvicultural com plantios de eucalipto e localizam-se na região sudoeste do Estado de São Paulo. A região caracteriza-se por ser uma zona de transição entre os seguintes sistemas fisionômico-ecológicos: floresta estacional semidecidual, floresta ombrófila densa montana e cerrado.

2. Coleta de dados

Na Bacia do Passa-Cinco, utilizaram-se armadilhas do tipo Sherman distribuídas em 16 sítios de amostragem, igualmente distribuídos entre fragmentos de floresta semidecídua, plantios de eucalipto, pastagens e canaviais (Gheler-Costa 2006). Nas Fazendas Ibiti e Santa Isabel, utilizaram-se armadilhas de interceptação e queda (pitfall) distribuídas em 9 sítios de amostragem, sendo 6 áreas de eucalipto (borda e interior), 2 fragmentos de floresta semidecídua e 1 fragmento de cerrado.

Os pêlos foram coletados na região de intersecção da linha mediana com a linha escapular no dorso de espécimes vivos. Um pequeno tufo de pêlos foi arrancado manualmente para a conservação do bulbo e ápice dos pêlos. As amostras foram então armazenadas em tubos plásticos identificados (Quadros & Monteiro-Filho 2006a). Os espécimes foram identificados através de análises morfológicas de crânios depositados no Museu de Zoologia da Universidade de São Paulo (MZUSP).

Foram analisados os pêlos de 11 espécies, quatro marsupiais e sete roedores (Tabela 1). Apenas as características da cutícula e da medula dos pêlos-guardas foram descritas, por apresentarem similaridade para indivíduos de uma mesma espécie e diferenças entre as espécies. A nomenclatura utilizada foi descrita por Quadros & Monteiro-Filho (2006b). Para uma descrição mais detalhada do formato das escamas foi necessária uma combinação entre a nomenclatura proposta por Hausman (1920) e Quadros & Monteiro-Filho (2006b), por descreverem padrões de pêlos de espécies brasileiras.

Foram utilizados 10 pêlos de quatro indivíduos diferentes para cada espécie coletada. A limpeza dos pêlos foi realizada em álcool e a secagem em papel absorvente. Na obtenção de impressões cuticulares, lâminas foram montadas através da adição de uma fina camada de esmalte incolor para unhas. Após secagem de 20 minutos, as lâminas com os pêlos foram colocados e prensados entre dois pedaços de madeira em uma pequena morsa. Após a secagem total do esmalte, os pêlos foram retirados da lâmina. Para a observação da medula, os pêlos foram expostos à água oxigenada cremosa 30 volumes por 80 minutos para descolorir, sendo em seguida lavados em água e secos com papel absorvente (Quadros & Monteiro-Filho 2006a).

As lâminas foram preparadas utilizando-se do meio de montagem Entellan^®. Todas as amostras foram observadas em microscópio óptico modelo LEICA BM E, visualizadas no aumento 400x. Imagens de microscopia óptica foram obtidas a partir do software Image-pro plus, da media cybernetics - 1993-97 versão 3.0.00.00 para win 95/NT, câmera Sony CCD-IRIS modelo DXC-107-A, acoplada a microscópio de contraste de fase (LEICA BM E), aumento de 400x.

Para a observação da cutícula em microscópio eletrônico de varredura, as amostras passaram por um processo de deposição metálica para evitar um efeito conhecido como carga "charging", que é caracterizado pelo aparecimento de porções da superfície que se tornam intensamente brilhantes (Kitajima & Leite 1999). Esta deposição foi efetuada em um sistema conhecido como "sputtering". As amostras foram montadas em "stubs" ou porta espécimes e inseridas no metalizador MED 010 da Balzer. Após este preparo as amostras foram analisadas em microscópio eletrônico de varredura DSM 900 da Zeiss. As observações da cutícula foram feitas nos aumentos 1000x, 2000x e 3000x.

Resultados

A medula apresentou-se de forma contínua e com maior variação entre as espécies na sua região distal. A medula foi identificada em todas as amostras ocupando toda a extensão do pêlo com arranjos celulares dispostos em uma ou mais fileiras, nas formas: a) isolada, quando se apresentou um espaço preenchido por córtex entre as células individualizando-as (Figura 1a); ou, b) anastomosada, quando havia fusões entre as células formando arranjos bem diversificados que delimitavam os espaços do córtex (Figuras 1b, c, d). Os formatos encontrados foram os mais variados: a) escalariforme, onde havia apenas uma única fileira de células aproximadamente retangulares e transversais em relação ao maior eixo do pêlo (Figura 1a); b) alveolar, quando a medula apresentou várias células fundidas em sua largura, delimitando espaços como cavidades ou alvéolos entre si (Figura 1b); c) listrada, quando as cavidades apresentaram-se fundidas e alinhadas em filas transversais em relação ao maior eixo do pêlo, formando barras transversais, delimitando espaços contínuos com grânulos de pigmento (Figura 1c); d) crivada, quando a medula apresentou mais que uma fileira de células, anastomosadas umas com as outras, circunscrevendo espaços com ausência de pigmento em seu interior (Figura 1d). O padrão medular de cada espécie está descrito na Tabela 2.

A maior variação do padrão cuticular foi verificada na região proximal do pêlo através de imagens provenientes dos microscópios ótico e de varredura. Os arranjos das escamas encontrados foram: a) imbricado, com escamas dispostas com a borda livre (distal) dirigida para o ápice do pêlo (Figura 2a, b e c, ^3a, ^b, ^c, ^d) e b) pavimentosa, com escamas não apresentando bordas livres e sobreposição entre suas bordas adjacentes, assemelhando-se a azulejos na parede (Figuras 2d, e, f). Em relação à orientação, os padrões identificados foram: a) transversal, com escamas dispostas transversalmente em relação ao eixo longitudinal do pêlo (Figura 2e), b) oblíqua simples, com escamas inclinadas apenas para um lado em relação ao eixo longitudinal do pêlo, com ausência de uma linha central de divergência (Figura 2d) e c) obliqua dupla, quando as escamas dispuseram-se inclinadas para os dois lados opostos, em relação ao eixo longitudinal (Figura 2f). Foram encontradas as seguintes formas de escamas: a) folidácea, onde a superfície do pêlo assemelha-se à pele de uma cobra (Figuras 2b, c e ^3a, ^b, ^c, ^d), e b) conoidal, onde cada escama envolve todo o perímetro do pêlo, formando um cone (Figura 2a). As escamas de forma folidácea foram diferenciadas em quatro sub-tipos: a) ovalada, onde o ápice da escama apresenta forma ovalada (Figura 2b, ^3a e ^3c), b) forma de telhas, onde a superfície do pêlo assemelha-se ao arranjo de telhas em um telhado (^{Figura 3b}), c) alongada, onde as escamas apresentam seu eixo vertical como o mais longo (comprimento), quando comparados com o seu eixo horizontal (largura) (Figura 2c) e d) acuminada, onde o ápice da escama se afunila formando uma ponta (^{Figura 3d}). O padrão cuticular de cada espécie está descrito na Tabela 3.

As 11 espécies analisadas foram classificadas com base nos padrões medular e cuticular de pêlos-guarda, de acordo com a chave dicotômica de 11 etapas (Tabela 4).

Discussão

A seleção de pêlos-guardas para a análise deve-se às diferenças encontradas entre o padrão medular de um pêlo-guarda e um subpêlo sugeridas por Quadros & Monteiro-Filho (2006a). Teerink (1991), constatou que na grande maioria dos casos, os subpêlos são inúteis na identificação de amostras desconhecidas, pois são semelhantes entre espécies aparentadas.

Dentre os pêlos analisados, a medula apresentou caráter contínuo de acordo com Hausman (1920), Teerink (1991) e Quadros & Monteiro-Filho (2006b). Estes mesmos autores apresentam um caráter descontínuo para medula, que não foi detectado neste estudo. Caso fosse possível detectar a descontinuidade da medula, Brunner & Coman (1974) diferenciam este caráter em dois subtipos "fragmental" e "interrupted", de acordo com a quantidade de córtex entre um fragmento e outro de medula.

Hausman (1920), Brunner & Coman (1974), Teerink (1991) e Quadros & Monteiro-Filho (2006b), embora tenham atribuído nomes diferentes, dividiram os padrões medulares em duas grandes categorias: medula com uma fileira, ou com duas ou mais fileiras de células. No presente estudo, observou-se esse mesmo padrão e adotou-se essa divisão (medula unisseriada e multisseriada). O padrão medular multisseriado crivado foi descrito pela primeira vez por Quadros & Monteiro-Filho (2006b) e identificado nas espécies Didelphis albiventris e Kannabateomys amblyonyx do presente estudo.

Para a classificação da cutícula, foi necessária a combinação da nomenclatura e descrição propostas por Hausman (1920) e Quadros & Monteiro-Filho (2006b), pois o primeiro autor define maiores detalhes em relação ao formato das escamas em seu trabalho. Alguns padrões imbricados da cutícula adotados foram ilustrados por outros autores como sendo pavimentosos (Hausman 1920, Brunner & Coman 1974, Teerink 1991).

Na análise do imbricamento da cutícula, a técnica de observação através de microscopia óptica demonstrou-se limitada, sendo necessário recorrer à técnica de microscopia eletrônica de varredura. As imagens obtidas pelo microscópio eletrônico de varredura proporcionaram um progresso significativo na descrição destas características bem como no detalhamento do formato e das bordas das escamas, como demonstraram Meng & Wyss (1997), Quadros & Monteiro-Filho (1998a, b), Chernova (2002) e Meyer et al. (2002). A aplicação da técnica permitiu estabelecer padrões distintos de cutícula para as espécies Monodelphis americana, Gracilinanus microtarsus e Bibimys labiosus. A diferenciação entre M. americana e G. agilis, somente foi possível, analisando todo o comprimento do pêlo. Brunner & Coman (1974) e Teerink (1991) diferenciaram até quatro tipos de ornamentações das bordas das escamas, que foram úteis na diferenciação entre espécies. Neste estudo, não foi necessária esta diferenciação, pois somente foram verificadas bordas lisas.

Entre os autores que fizeram descrições e sugeriram nomenclaturas para padrões cuticulares apenas Teerink (1991) e Quadros & Monteiro-Filho (2006b) incluíram a orientação das escamas da cutícula. A interpretação de Teerink (1991) sobre a orientação das escamas em relação ao eixo maior do pêlo confunde-se com as dimensões (largura e comprimento) das escamas. Quando esse autor se refere aos estados de caráter "transversal", "longitudinal" e "intermediate" das escamas cuticulares, está fazendo menção à proporção entre a largura e o comprimento das escamas, o que se reflete na sua orientação em relação ao maior eixo do pêlo. No presente trabalho, por outro lado, os estados de caráter da orientação das escamas (transversal, oblíqua simples e oblíqua dupla) dizem respeito apenas à sua orientação em relação ao eixo longitudinal do pêlo, não tendo relação com as dimensões das escamas e sendo aplicados apenas ao padrão ondeado, como proposto por Quadros & Monteiro-Filho (2006b).

Os padrões cuticulares e medulares identificados neste trabalho para Oligoryzomys nigripes, D. albiventris, e Necromys lasiurus coincidem com o encontrado por Quadros (2002), já os padrões cuticulares encontrados para M. americana e Gracilinanus microtarsus e medulares para K. amblyonyx diferiram do descrito pela autora. Quadros (2002) descreve a cutícula de M. americana como pavimentosa, sendo neste estudo descrita como imbricada, já no caso da espécie G. microtarsus a autora descreve a forma das escamas da cutícula como conoidal, sendo verificado neste estudo o formato folidáceo. No caso da espécie K. amblyonyx o padrão cuticular coincidiu com o de Quadros (2002), porém o padrão das células da medula de formato crivado, detectado neste estudo, diferiu ao da autora que descreveu o formato destas células como fusiforme. Essas diferenças podem estar relacionadas à observação de partes distintas do pêlo, neste estudo a cutícula foi observada na sua região proximal e a medula na sua região distal, que foram as regiões que apresentaram maior variação interespecífica. Quadros (2002), em seu trabalho, não especificou qual região do pêlo apresentava maior variação interespecífica.

Neste estudo, foram estabelecidos padrões para as microestruturas dos pêlos de Akodon montensis, Bibimys labiosus, Gracilinanus agilis, Calomys tener e Rhipidomys mastacalis, espécies para as quais não foram encontrados trabalhos anteriores na literatura. Assim, este estudo contribui para um maior conhecimento sobre a tricologia de mamíferos de pequeno porte não voadores que habitam agroecossistemas do Estado de São Paulo, servindo como subsidio a pesquisas relacionadas à dieta de carnívoros.

Agradecimentos

Gostaríamos de agradecer aos professores Gilberto J. de Moraes e Elliot W. Kitajima por cederem seus laboratórios para a realização de etapas importantes deste estudo e ao CNPq pela bolsa concedida.

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Recebido em 06/02/08

Versão reformulada recebida em 02/12/08

Publicado em 03/02/09

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  06 Jul 2009
• Data do Fascículo
  Mar 2009

Histórico

• Aceito
  03 Fev 2009
• Revisado
  02 Dez 2008
• Recebido
  06 Fev 2008