Evaluacion efectos entomofauna no

CONSEJO SUPERIOR
DE INVESTIGACIONES
CIENTÍFICAS
MINISTERIO
DE EDUCACIÓN
Y CIENCIA
Félix Ortego Alonso
Centro de Investigaciones Biológicas
Ramiro de Maeztu 9
28040 Madrid
EVALUACIÓN DE LOS POSIBLES EFECTOS SOBRE ENTOMOFAUNA NODIANA DEL CULTIVO DE VARIEDADES DE MAÍZ DERIVADAS DE LA LÍNEA
MON 810, EN LA ZONA CENTRO.
Informe Final
En el marco del Contrato de Colaboración Científica establecido entre el Consejo
Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la empresa Monsanto Agricultura
España S.L. se ha realizado un trabajo de apoyo tecnológico por parte del Dr. Félix
Ortego Alonso, del Departamento de Biología de Plantas del Centro de
Investigaciones Biológicas del CSIC, sobre la evaluación de los posibles efectos
sobre entomofauna no-diana del cultivo de variedades de maíz derivadas de la línea
MON 810, en la zona Centro.
Objetivos
El estudio se está realizando conforme a lo dispuesto en el Protocolo del “Plan de
seguimiento para la evaluación de los posibles efectos sobre la entomofauna nodiana del cultivo de variedades de maíz derivadas de la línea MON 810”, q u e
contempla un seguimiento de las especies depredadoras más frecuentes en dos
campos localizados uno en la cuenca del Ebro y otro en la zona Centro. Por razones
prácticas, se ha dispuesto que dicho seguimiento sea bianual en cada zona.
El objetivo de este estudio ha sido evaluar los niveles de los depredadores más
frecuentes, en planta y suelo, en parcelas sembradas con una variedad de maíz con
la protección MON 810 (maíz Bt) y con su respectiva línea isogénica (maíz
convencional), en un campo localizado en la zona Centro, durante la campaña 2005.
1
Metodología
La metodología seguida en este estudio es la descrita en el protocolo del Plan de
seguimiento (Anexo I)
Diseño experimental
El campo experimental de la zona Centro estaba situado en la localidad de
Estremera (Madrid). Este campo presentaba una superficie total de 3,3 ha, con tres
parcelas experimentales o repeticiones de cada tratamiento a evaluar, siendo éstos
una variedad de maíz con la protección MON 810 (PR33P67) y su respectiva línea
isogénica (PR33P66). El diseño experimental empleado fue de bloques al azar con
tratamientos pareados, maíz Bt y maíz no Bt, siendo las parcelas experimentales de
aproximadamente 0,5 ha (Anexo-II). El manejo del cultivo fue el habitual en la zona,
e idéntico en todas las parcelas, no administrándose ningún tipo de tratamiento
insecticida.
Se han realizado 6 muestreos que se han extendido desde mediados de junio a
finales de septiembre (16 de junio, 8 de julio, 29 de julio, 19 de agosto, 8 de
septiembre y 30 de septiembre), tomándose las muestras aproximadamente cada 3
semanas. De este modo, el periodo de muestreo abarca entomofauna no-diana
potencialmente expuesta antes, durante y después de la polinización del maíz.
Fecha de muestreo
Estado fenológico del maíz
16/06/05
V12, 12 hojas
8/07/05
VT, salida inflorescencia masculina
29/07/05
R1, antesis acabada
19/08/12
grano lechoso
8/09/05
grano duro, inicios
30/09/05
grano duro
Evaluación de entomofauna sobre planta.
Para esta evaluación se utilizó conteo visual de las especies presentes en 12 plantas
elegidas al azar en el interior de cada parcela experimental. En cada una de las
plantas se anotaron los depredadores presentes y la abundancia de los mismos. La
experiencia previa en el seguimiento efectuado con la variedad Compa CB (de la
Poza et al., 2005), ha permitido centrar los esfuerzos sobre aquellos grupos más
abundantes en la zona Centro: antocóridos (Orius spp.), arañas y coccinélidos
2
(Stethorus punctillum), aunque también se han encontrado cecidómidos, nábidos,
crisopas y estafilínidos.
Evaluación de entomofauna en el suelo.
Se han utilizado trampas de gravedad, distribuidas al azar de en el interior de cada
parcela experimental (4 trampas/parcela). La trampa de gravedad utilizada era de
12,5 cm de diámetro y 12 cm. de profundidad y se rellenaba con una solución de
agua y etanol (1:1). Las trampas permanecían en el campo durante tres días y los
individuos recogidos en cada una de ellas se llevaban al laboratorio para su posterior
determinación y conteo. Como en el apartado anterior, la evaluación se ha dirigido
fundamentalmente al seguimiento de los grupos más frecuentes en los campos de
maíz en la zona Centro: carábidos, arañas y estafilínidos (de la Poza et al., 2005).
Análisis Estadístico
Los resultados se han analizado mediante análisis de la varianza con un diseño de
parcelas divididas (medidas repetidas) con el tratamiento (Bt vs. no Bt) como factor
principal y fecha de muestreo (6 fechas) como factor secundario. Con la finalidad de
normalizar los datos en lo posible en todos los casos se hizo la misma
transformación de los datos con √(x+0,5). La repetición fue el bloque y se analizaron
las medias de artrópodos por parcela o trampa de gravedad por parcela elemental
en cada fecha de muestreo.
Resultados
Muestreos visuales
Los resultados de los muestreos visuales para los grupos de depredadores más
abundantes se muestran en el Anexo III. En la tabla 1 se presentan las medias para
cada uno de estos grupos, así como el resultado del análisis estadístico.
El número medio de individuos por planta en las parcelas Bt (MON 810) y no Bt
(línea isogénica) fue muy similar en todos los grupos de depredadores y las
diferencias no fueron nunca significativas (P>0.05).
3
Tabla 1. Número medio ± error típico (ET) de depredadores por planta en una variedad
de maíz Bt (evento MON 810) en comparación con maíz no Bt (línea isogénica).
Individuos por planta ±ETa
MON 810
Isogénica
F; P
g.l. = 1,2
Coccinélidos
2,06±0,70
2,03±0,67
0,00 0,99
Antocóridos (Orius sp.)
1,30±0,40
1,08±0,25
0,13 0,75
Arañas (Araneae)
0,72±0,11
0,63±0,13
1,19 0,39
Cecidomyiidae
0,44±0,27
0,63±0,36
3,24 0,21
Nábidos (Nabis sp.)
0,19±0,05
0,18±0,04
0,11 0,73
Staphylinidae
0,06±0,02
0,06±0,02
2,70 0,24
Total depredadores
4,84±1,26
4,75±1,30
0,06 0,83
Grupo depredador
a
Media de tres bloques y 6 fechas de muestreo.
Trampas de gravedad
Los resultados de las capturas en trampas de gravedad para los grupos de
depredadores más abundantes se muestran en el Anexo IV. En la tabla 2 se
presentan las medias para cada uno de estos grupos, así como el resultado del
análisis estadístico.
Tabla 2. Número medio ± error típico (ET) de depredadores capturados por trampa de
gravedad en una variedad de maíz Bt (evento MON 810) en comparación con maíz no
Bt (línea isogénica).
Individuos por planta ±ETa
MON 810
Isogénica
F; P
g.l. = 1,2
Carábidos
39,62±5,40
41,39±6,84
0,01 0,92
Arañas (Araneae)
8,78±1,84
8,78±1,57
3,59 0,20
Staphylinidae
1,26±0,26
1,54±0,24
37,3 0,03 *
Myriapoda
0,34±0,11
0,16±0,04
7,26 0,12
Nabidae
0,12±0,03
0,14±0,05
0,07 0,82
Opiliones
0,07±0,03
0,13±0,06
0,92 0,44
Dermápteros
0,13±0,04
0,06±0,03
11,84 0,08
Total depredadores
53,58±7,29
54,45±7,95
0,26 0,82
Grupo depredador
a
Media de tres bloques y 6 periodos de muestreo.
* Diferencias significativas (P< 0.05).
4
En la tabla se aprecia un número significativamente mayor de capturas de
estafilínidos en las parcelas no Bt (línea isogénica) que en las Bt (MON 810)
(P=0,03). Para el resto de los grupos, las medias capturadas en parcelas Bt y no Bt
son muy semejantes y las diferencias no fueron significativas (P>0.05).
El número total de estafilinidos capturados en cada uno de los muestreos se muestra
en el Anexo IV-Figura 3, apreciándose que la diferencia entre variedades se debe
principalmente a una disminución en las parcelas de maíz Bt en las primeras fechas
de muestreo.
Conclusiones
La variedad de maíz con la protección MON 810 no tuvo ningún efecto significativo
sobre la abundancia de los depredadores epigeos ni sobre las capturas en trampas
de gravedad de los grupos de depredadores más importantes. Estos resultados
están en consonancia con la ausencia de efectos negativos sobre artrópodos
depredadores obtenidos en ensayos de campo realizados con otras variedades de
maíz que expresan la toxina Cry1Ab (Orr and Landis, 1997; Pilcher et al., 1997;
Lozzia, 1999; Jasinski et al., 2003; Volkmar and Freier, 2003; Candolfi et al., 2004).
Asimismo, es consistente con los resultados obtenidos en un estudio para evaluar el
efecto de una variedad de maíz derivada del evento Bt-176 (Compa CB) en
artrópodos depredadores en España (De la Poza et al. 2005).
En el caso de los estafilínidos, el número de individuos capturados fue
significativamente menor en las parcelas de maíz Bt respecto a las no Bt. Esta
diferencia significativa de capturas se debe fundamentalmente a una disminución de
la abundancia de estafilínidos en las dos primeras fechas de muestreo. Resultados
similares fueron obtenidos en los ensayos realizados con Compa CB en esta misma
zona en el año 2000 (De la Poza et al. 2005). Sin embargo, en los ensayos
realizados en 2001 y 2002 no se apreciaron diferencias significativas y el caso
contrario fue observado en Lleida en 2001 (De la Poza et al. 2005).
En conclusión, los resultados obtenidos en este trabajo no muestran efectos
negativos del maíz con el evento MON 810 en los principales grupos de artrópodos
depredadores que se encuentran en este cultivo. La única familia en la que se
observó un descenso en el número de individuos capturados fue la de los
estafilínidos, pero convendría continuar analizando este grupo durante un periodo
5
más largo para poder llegar a conclusiones definitivas.
Referencias
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Pilcher, C. D., J. J. Obrycki, M. E. Rice, and L. C. Lewis. 1997. Preimaginal development,
survival, and field abundance of insect predators on transgenic Bacillus thuringiensis
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Volkmar, C., and B. Freier. 2003. Spider communities in Bt. maize and not genetically
modified maize fields. Z. Pflanzenkr. Pflanzensch. 110: 572-582.
Madrid, 15 de junio de 2006
Félix Ortego
Investigador Principal del Proyecto
6
Anexo I
Plan de seguimiento para la evaluación de los posibles efectos sobre
entomofauna no-diana del cultivo de variedades de maíz derivadas de la
línea MON 810
INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS.
Las variedades de maíz Bt resistentes a taladros, se diferencian de sus líneas
isogénicas en la expresión de la proteínas Cry, procedentes de la bacteria común del
suelo Bacillus thuringiensis var. kurstaki (B.t.k.), que les confiere resistencia frente a
los taladros o barrenadores: Ostrinia nubilalis y Sesamia nonagrioides.
Las proteínas Cry1Ab han demostrado una actividad específica hacia algunas
especies de lepidópteros (Aronson et al. 1986; MacIntosh et al. 1990; Viñuela y Del
Estal, 1999) como consecuencia de los pasos que deben ocurrir en el tubo digestivo
del insecto para que una vez ingeridas las proteinas Cry lleguen a causar su efecto
tóxico (Revisado en Peferoen, 1997). Esta especificidad ha hecho que los
insecticidas Bt se hayan acreditado como el grupo de insecticidas más inocuo frente
a humanos, insectos beneficiosos y otros organismos no objetivo en el control de
plagas (Flexner et al., 1986; McClintock et al, 1995; OMS, 1999)..
Para confirmar y expandir estos resultados a la proteína Cry1Ab producida en las
variedades de maíz derivadas de la línea MON 810, se han analizado sus efectos
sobre distintos organismos benéficos representativos incluyendo larvas y adultos de
Apis mellifera, larvas de Chrysoperla carnea, Brachymeria intermedia, Hippodamia
convergens y lombrices de tierra (Eisenia fetida) (Sanders et al 1998). También se
han realizado estudios con hojas de variedades derivadas de la línea MON 810 y
polen para evaluar su efecto sobre Folsomia c a n d i d a y Daphnia magna,
respectivamente (Sanders et al 1998). La mortalidad de todos ellos, expuestos a la
proteína Cry1Ab, no difería significativamente de la mortalidad del testigo y las
concentración ensayadas más altas a la que no se observó ningún efecto (NOEL)
son muy superiores al máximo posible de exposición en campo (Sanders et al 1998).
En seguimientos de campo, se ha constatado la falta de efectos adversos para tres
especies de depredadores frecuentes en campos de maíz americanos: Coleomegilla
maculata, Orius insidiosus y C. carnea (Pilcher et al. 1997). La evaluación de las
poblaciones de depredadores y parasitoides de huevos de O. nubilalis, ha mostrado
niveles semejantes en la variedade de maíz Bt que en su línea isogénica (Orr and
Landis, 1997). Tampoco se han encontrado diferencias en las larvas de O. nubilalis
parasitadas en campos de maíz Bt o sus líneas isogénicas en Francia, ni entre las
poblaciones de insectos no diana presentes en ambos tipos de maíz (Bourget et al.,
2002). De igual modo, los estudios más recientes sobre los riesgos del maíz Bt para
las mariposas monarca en USA han puesto de manifiesto que éstos son tan bajos
como los de las variedades convencionales (Wraight et al., 2000; Helmich et al.,
2001; Sears et al., 2001; Pleasant et al., 2001; Oberhauser et al., 2001; Stanley-Horn
et al., 2001)
Los resultados de seguimiento de las poblaciones de insectos auxiliares en los
ensayos y parcelas demostrativas durante 1998 y 1999 en España, con variedades
que incluían el evento MON 810, ha mostrado una distribución ajena a la expresión
de esta proteína, sin detectar que ninguna de las especies más abundantes y
recogidas en los conteos se mostrara afectada por este tipo de mejora (Novillo et al.,
2003). Por otra parte, el seguimiento realizado en ensayos con maíz CompaCB,
7
derivado de la modificación CG 00256-176, en España, durante los últimos años, no
ha detectado los efectos negativos de esta modificación sobre especies de insectos
no diana (De la Poza et al., 2005).
A pesar de que hasta la fecha los resultados de los estudios realizados descartan los
efectos negativos del maíz Bt autorizado en la UE sobre entomofauna no diana, en
cumplimiento con los requisitos que debe cumplir el plan de seguimiento de las
variedades que contienen la modificación genética MON 810 (Ordenes
APA/520/2003, APA314/2004 APA/2628/2005) se propone un seguimiento en dos
campos de ensayo en la cuenca del Ebro y zona Centro. El presente convenio
concierne el campo de la zona Centro.
Las evaluaciones seguirían el esquema general del seguimiento realizado hasta la
fecha con la variedad CompaCB comparando los niveles de depredadores mas
frecuentes en planta y suelo en parcelas de maíz Bt vs los presentes en parcelas de
maíz convencional, eligiendo para éstas las líneas isogénicas de las variedades
modificadas correspondientes.
A continuación se detalla el protocolo propuesto para abordar este seguimiento.
PROTOCOLO DE SEGUIMIENTO.
Diseño experimental
Para la evaluación de las especies depredadoras más frecuentes en maíz se
dispondrá de dos campos localizados uno en la cuenca del Ebro y otro en la zona
Centro respectivamente, donde se espera un porcentaje mayor de siembras con
maíz Bt.
Considerando la experiencia previa resultante del plan de seguimiento para la
variedad Compa CB se propone que dicho seguimiento sea bianual en cada zona.
El diseño experimental de los campos será de bloques al azar, En cada campo de
ensayos se contará con tres parcelas experimentales o repeticiones de cada
tratamiento a evaluar, siendo éstos una variedad de maíz Bt y su línea isogénica.
Las parcelas experimentales serán de un tamaño mínimo de 0.5 ha para asegurar
que se minimicen los efectos de las parcelas próximas en la entomofauna presente.
El manejo del cultivo debe ser idéntico en todas las parcelas.
El muestreo sugerido abarcaría el periodo previo a la polinización, durante la misma
y posterior a ella, proponiéndose a título orientativo realizar 6 muestreos que se
extenderían desde mediados de junio a finales de septiembre, tomándose las
muestras aproximadamente cada 3 semanas.
Dentro del muestreo se distinguirían dos partes: evaluación de la entomofauna sobre
planta con muestreo visual y en el suelo con trampas de gravedad.
Evaluación de entomofauna sobre planta.
Para esta evaluación se propone el conteo visual de las especies presentes en 12
plantas elegidas al azar en el interior de cada parcela experimental.
En cada una de las plantas se anotarán los depredadores presentes y abundancia
de los mismos. La experiencia previa en el seguimiento efectuado con la variedad
Compa CB, ha permitido caracterizar las especies más abundantes en las diferentes
zonas maiceras (Albajes et al., 2003; de la Poza et al., 2005) y permite refinar las
evaluaciones posteriores, centrando los esfuerzos sobre aquellos grupos más
numerosos o importantes. Así se sugiere que la evaluación sobre las plantas se
dirija fundamentalmente al seguimiento de Anthocoridae (Orius spp.) y arañas en
8
ambas zonas, Nábidos (Nabis spp.) coccinélidos y carábidos aéreos en la cuenca
del Ebro y crisopas en la zona centro.
Evaluación de entomofauna en el suelo.
Para este seguimiento se propone la utilización de trampas de gravedad.
Distribuyendo al azar de 4 trampas trampas en el interior de cada parcela
experimental. Tres días después de su distribución se recogerán los individuos que
hayan caído en cada una de ellas para posterior determinación y conteo.
De igual modo que en el apartado anterior, se sugiere que la evaluación se dirija
fundamentalmente al seguimiento de las especies de carábidos y arañas en ambas
zonas, dermápteros en Ebro y estafilínidos en zona Centro, por ser las que han
demostrado predominio en los campos de maíz de las zonas propuestas para
estudio.
Análisis estadístico
Una vez realizados los muestreos se analizará la información recogida,
considerando en el diseño del análisis estadístico que las muestras tomadas en
momentos diferentes pueden mostrar diferencias importantes en la abundancia y
composición sistemática.
Presentación de resultados.
Cada año de evaluación se elaborará y presentará el informe correspondiente, que
recogerá los análisis de los conteos en campo, en las dos zonas propuestas.
BIBLIOGRAFÍA
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Aronson, Backman and Dunn. 1986. Bacillus thuringiensis and related insect pathogens.
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9
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10
Anexo II: DISEÑO EXPERIMENTAL: ESTREMERA 2005
243 m
Parcela elemental:
Ancho = 63 m (84 surcos)
Largo: 75 m
Superficie = 4.725 M2
Pasillos 4.5 m.
Isogenico MON 810
MON 810
Bloque c
MON 810
Isogenico MON 810
Bloque b
MON 810
Bloque a
Campo:
138 m. x 243m = 33.534 M2
4.5 ml.
Tratamientos:
PR33P67 (MON 810)
PR33P66 (Isogenico MON 810)
75 m
63 m
4.5 m
Isogenico MON 810
138m
CAMINO GENERAL
11
CAMINO PIVOT
EJE DEL PIVOT
Fecha de siembra: 7-8/04/05
Anexo III
Resultados de los muestreos visuales en parcelas de maíz para los
grupos de depredadores más abundantes en la zona Centro
Figura 1. Número medio (± error típico) de coccinélidos por planta en parcelas
sembradas con maíz-Bt (evento MON 810) y no Bt (línea isogénica).
10
8
6
Isogénica
MON 810
4
2
0
16-juni
8-juli
29-juli
19-Ago
8-sept
30-sept
Figura 2. Número medio (± error típico) de antocóridos por planta en parcelas
sembradas con maíz-Bt (evento MON 810) y no Bt (línea isogénica).
5
4
3
Isogénica
MON 810
2
1
0
16-juni
8-juli
29-juli
12
19-Ago
8-sept
30-sept
Figura 3. Número medio (± error típico) de arañas por planta en parcelas
sembradas con maíz-Bt (evento MON 810) y no Bt (línea isogénica).
2
1,5
Isogénica
MON 810
1
0,5
0
16-juni
8-juli
29-juli
19-Ago
8-sept
30-sept
Figura 4. Número medio (± error típico) de cecidomyiidae por planta en parcelas
sembradas con maíz-Bt (evento MON 810) y no Bt (línea isogénica)
6
4
Isogénica
MON 810
2
0
16-juni
8-juli
29-juli
19-Ago
8-sept
30-sept
Figura 5. Número medio (± error típico) de nábidos por planta en parcelas
sembradas con maíz-Bt (evento MON 810) y no Bt (línea isogénica)
1
0,75
Isogénica
MON 810
0,5
0,25
0
16-juni
8-juli
29-juli
13
19-Ago
8-sept
30-sept
Figura 6. Número medio (± error típico) de estafilínidos por planta en parcelas
sembradas con maíz-Bt (evento MON 810) y no Bt (línea isogénica)
0,3
0,25
0,2
Isogénica
MON 810
0,15
0,1
0,05
0
16-juni
8-juli
29-juli
19-Ago
8-sept
30-sept
Figura 7. Número medio (± error típico) del total de depredadores por planta en
parcelas sembradas con maíz-Bt (evento MON 810) y no Bt (línea isogénica)
18
15
12
Isogénica
MON 810
9
6
3
0
16-juni
8-juli
29-juli
14
19-Ago
8-sept
30-sept
Anexo IV
Resultados de las capturas en trampas de gravedad en parcelas de maíz
para los grupos de depredadores más abundantes en la zona Centro
Figura 1. Número medio (± error típico) de carábidos capturados por trampa de gravedad
en parcelas sembradas con maíz-Bt (evento MON 810) y no Bt (línea isogénica).
100
80
Isogénica
MON 810
60
40
20
0
16-juni
8-juli
29-juli
19-Ago
8-sept
30-sept
Figura 2. Número medio (± error típico) de arañas capturadas por trampa de gravedad en
parcelas sembradas con maíz-Bt (evento MON 810) y no Bt (línea isogénica).
30
25
20
Isogénica
MON 810
15
10
5
0
16-juni
8-juli
29-juli
19-Ago
15
8-sept
30-sept
Figura 3. Número medio (± error típico) de estafilínidos capturados por trampa de
gravedad en parcelas sembradas con maíz-Bt (evento MON 810) y no Bt (línea isogénica).
4
3
Isogénica
MON 810
2
1
0
16-juni
8-juli
29-juli
19-Ago
8-sept
30-sept
Figura 4. Número medio (± error típico) de miriapodos capturados por trampa de gravedad
en parcelas sembradas con maíz-Bt (evento MON 810) y no Bt (línea isogénica).
1,5
1
Isogénica
MON 810
0,5
0
16-juni
8-juli
29-juli
19-Ago
16
8-sept
30-sept
Figura 5. Número medio (± error típico) de nábidos capturados por trampa de gravedad en
parcelas sembradas con maíz-Bt (evento MON 810) y no Bt (línea isogénica).
0,75
0,5
Isogénica
MON 810
0,25
0
16-juni
8-juli
29-juli
19-Ago
8-sept
30-sept
Figura 6. Número medio (± error típico) de opiliones capturados por trampa de gravedad
en parcelas sembradas con maíz-Bt (evento MON 810) y no Bt (línea isogénica).
0,75
0,5
Isogénica
MON 810
0,25
0
16-juni
8-juli
29-juli
17
19-Ago
8-sept
30-sept
Figura 7. Número medio (± error típico) de dermápteros capturados por trampa de
gravedad en parcelas sembradas con maíz-Bt (evento MON 810) y no Bt (línea isogénica).
0,6
0,4
Isogénica
MON 810
0,2
0
16-juni
8-juli
29-juli
19-Ago
8-sept
30-sept
Figura 8. Número medio (± error típico) del total de depredadores capturados por trampa
de gravedad en parcelas sembradas con maíz-Bt (evento MON 810) y no Bt (línea
isogénica).
120
100
80
Isogénico
MON 810
60
40
20
0
16-juni
8-juli
29-juli
19-Ago
18
8-sept
30-sept