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通过巨蚊Odonataand蚊子种群的自然控制

f . o . Faithpraise1,J.Idung2,b . Usibe3c r Chatwin4,R.Young5,P.Birch6
  1. 博士学生,工程和设计(生物医学工程)工程和信息学,苏塞克斯大学,布莱顿肥
  2. 讲师二世,动物学和环境生物学;松鼠皮大学尼日利亚
  3. 讲师II、电子与计算机技术单位,物理系;松鼠皮大学尼日利亚
  4. 教授、工程与设计(生物医学工程)工程和信息学,苏塞克斯大学,布莱顿肥
  5. 读者、工程与设计(生物医学工程)工程和信息学,苏塞克斯大学,布莱顿肥
  6. 高级讲师、工程与设计(生物医学工程)工程和信息学,苏塞克斯大学,布莱顿肥
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文摘

蚊子的主要影响害虫的传播许多危险的疾病和死亡。因此,人口的减少使用自然的控制方法是本研究的主要目标。这蚊子还原法利用不同种类的天敌(蜻蜓目)和(巨蚊)大大改善环境。蚊子的频率捕捉害虫的捕食者使用帕斯卡分布决定,同时昆虫死亡率用威布尔分布模型。模型的结果表明,利用昆虫天敌,显著减少蚊子种群的可能在不到八十天。

关键字

自然控制;蚊子控制;蜻蜓目;巨蚊;疾病媒介控制

介绍

几个种类的蚊子是世界的公共卫生麻烦和非洲大陆作为他们开车非常危险的疾病向量。为了公共卫生管理,重要的是要理解危险蚊子的生命周期和代理,可以控制他们。

蚊子的生命周期

所有蚊子害虫经历完整的变形,从:卵到幼虫,蛹到成人,参见图1。他们的周期一致,轻微的差异和偏好有关水的清晰度。周期开始当一个雌性蚊子获得血从人类或其他哺乳动物提供所需的营养物质生产多达二百五十个鸡蛋。然后她寻求一个水生的位置通常在表面的积水,或水充满了抑郁,或者在一个容器的边缘,收集的雨水可能产卵。两天之后,卵孵化成幼虫。幼虫生活在水中的微生物和饲料7到14天,发育成蛹,不再提要。蚊子然后从蛹壳出现作为一个发展成熟的后四天。蚊子的身体完成蜕皮,是高度敏感的从哺乳动物呼出的二氧化碳,视力不佳,对哺乳动物汗水的气味非常敏感从半英里距离[1],[2];这使它来定位一个哺乳动物的目标寻找血的咬在动物或人体皮肤。随着蚊子穿刺皮肤注入其唾液到肉。 If the mosquito is infected with any kind of disease, it is transferred into the prey through the saliva. There are about 2500 species of mosquitoes on the planet, of which 300 are well known disease carriers. Different species carry different diseases that are local to the area where they live; mosquitoes can attack and breed at different times of the day. Worldwide approximately seventy million people per annum catch diseases from mosquito bites [3].Several attempts to manage and control the population of the harmful mosquito species have failed. Most of these dangerous species can be classified into: Permanent Water Mosquitoes, Floodwater Mosquitoes and Tree Hole/artificial container Mosquitoes. Permanent Flood Water Mosquitoes are found in swamps, ponds, lagoons, and ditches that permanently have water all year around, they include:Aedesas illustrated by [4],[5], [6], [7]; Culexpipiens,[8]; Culicinae,[9]; Culiseta,[10]and Anopheles gambiae[11]. Floodwater Mosquitoes are found in areas that are flooded temporarily or seasonally and have the fastest breeding cycle of all mosquitoes up to 7 days. Tree hole/artificial container Mosquitoes are found and breed in: empty buckets, old tires, and anything that can hold water. Research has confirmed that these species of mosquitoes are epidemiologically a major vector for the spread of infectious disease,[12]; yellow fever virus,[13]; dengus fever,[14], [15]; Chikungunya fever,[16], [17]; Japanese encephalitis[18], [19]; Meningitis[20], [21]; Urticaria [22], [23]; West Nile virus [24], [25]and Dirofilariaimmitis [26].

相关工作

最引人注目的尝试进行控制和管理的蚊子种群和一些种类的蚊子的有害影响的设计包括一个胶膜的陷阱抓住鸡蛋存放Facchinelli蚊子,et al[27],和伽马,等[28]。Thecomparison金本位的捕获效应与其他陷阱陷阱是由[29],并观察到捕获系统成功部署用户必须遵守指令,否则捕获方法呈现无效的蚊子种群密度与相应增加。[30],[31]实现成功控制某些种类的蚊子使用杆菌sphaericusbut杆菌sphaericus不能继续使用由于其长期副作用对人类和一些节肢动物[32]。[33]评估控制蚊子的Romanomermisyunanensis(线虫纲:索科)。[34]证明thesubstantial控件使用的库蚊蚊幼虫的鱼泥泥鳅(Misgurnusmizolepis),但成年蚊子没有控制。[35]提出了一些化学成分如吡虫啉和氯菊酯的组合。[36]提出了利用昆虫病原真菌控制成年蚊子。[37]提出使用“捕食者”(蜻蜓目)和它的生命周期阶段。因为大部分的长期危害的化学杀虫剂和蚊子[38],阻力的增加更优惠和更好的控制蚊子的方法仍在研究中。[39],[40]建议和演示项目根据环境修改池塘和池填充和一些基于蚊子繁殖栖息地的预防措施如下:
•空水从容器如花盆、水盆,宠物水菜、罐、排水沟、轮胎和桶经常干扰蚊子的繁殖周期。
•屏幕窗口和门保持在良好的工作秩序,防止蚊虫进入住所。
•穿上长袖衣服,户外,考虑待在家里在清晨和晚上,蚊子是最活跃的。
•使用蚊帐和户外活动。
•考虑使用杀虫剂。
•保持水槽的清洁和畅通。
•属性在降雨和落水管里一定是走正常排水,排水面积不离开水坑。
•保持游泳池干净和氯化,即使不使用,以防止蚊子滋生。
•观赏池塘应该充气保持水移动和阻止蚊子产卵。另外,股票过吃蚊子的鱼的池塘。
这样的计划很重要,但需要相当长的时间和金融投资,它依赖于人们非常活跃,这通常是很难维持。
暂时的蚊子控制方法
一些临时的蚊子控制方法在当今市场上包括:蚊子蜡烛,[41],[42],[43]。香茅蜡烛是由香茅精油与天然蚊子驱虫剂。虽然香味可能阻止蚊子,它仍将无法阻止的羽咬一次香味蜡烛释放到期。隐藏蜡烛是作为一个进步提供了一种抑制剂分子中发现某些植物的精油来呈现蚊子不能闻,从而无法寻觅咬人。然而这个产品仍有缺点,因为它必须结合使用更有效的击退蚊子蚊子控制方法。
的驱蚊剂[44],Bug Zappersan电火花昆虫控制系统[45],[46]。bug微波灭虫器实际上杀死无害的和有益的细菌。这使得该设备一种无效的蚊子控制[47]。科学研究证明蚊子吸引二氧化碳、热量和湿气,声音或光[48]。蚊帐[49]、[50]、[51]一个有效barrierwhen入口和出口地区不违反人类的交通。此外,覆盖的面积是有限的网络覆盖和蚊子磁铁®陷阱[52]蚊子磁铁陷阱显著减少蚊子种群通过杀死蚊子打断他们的繁殖周期。这个蚊子陷阱是模仿温血动物通过放出二氧化碳和汗水气味以及热量。这些设备仍在研究和开发阶段。
从书信的临时控制措施说明,成功可以低至2%,蚊子控制方法只能有效地排斥或防止咬伤,不是杀蚊;此外,受保护的面积很小,是有限度的保护时间。
因此,有伟大的紧迫性蚊子控制干预措施的制定和实施,直到达到一个令人满意的解决方案。[53]报道的重要性数学模型作为第一步驴控制策略和实现之前提出的方法的有效性。[54]提出了一个系统的常微分方程模型的蚊子的幼虫和成虫阶段之间的相互作用和水螨和[55]开发了数学模型表明,这是一个关键因素在发展中优化控制技术,特别是了解害虫种群动态,控制疾病的强度向量。
自然的控制方法
由于无效的控制措施,我们回顾了,必须开发一个自然控制模型(不合格品),基于部署蚊子的天敌。蜻蜓目和Toxorhynchitesare自然有益的捕食者的所有类的蚊子[56];因此,我们研究它们的有效性在接下来的模型。
不合格品的控制概念提供了一个通用的机会所有物种的蚊子,因为它是基于所有种类的蚊子成人的人口之间的相互作用及其生命周期阶段(卵、幼虫和蛹)和自然有益的捕食者Odonataadult及其生命周期阶段(卵和蛹)和巨蚊成人及其生命周期阶段。图1演示了掠夺性行为上的蜻蜓目蚊子和Toxorhynchitesand Toxorhynchiteson疾病向量的掠夺性行为蚊子的幼虫。蜻蜓目仙女的绿色箭头表示捕食害虫蚊子和巨蚊:卵、幼蚁和蚁蛹。橙色箭头表示蜻蜓目成人疾病向量的捕食蚊子和巨蚊的成年人。红色箭头表示捕食蚊子幼虫Toxorhynchiteson疾病的向量。
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材料和方法

了解蚊子的挑战,时间评估问题Atimbo居民区,位于松鼠皮;河州的首都,尼日利亚南部。100多平方公里地区民居充满理想breedingplaces蚊子,开放的区域被发现功能非托管花园和树浪费,丢弃的食物垃圾,可回收容器,花盆,水盆,水菜、罐、排水沟、轮胎、水桶、沼泽地区和水坑的排水区域,见图2
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因为人口的昆虫和蚊子Atimbo地区观测到的是如此之多,我们收集了一些物种样本和害虫检测系统,提出由[57]。从检测系统获得的结果证实了不止一种疾病的存在向量蚊子,见图3。
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蚊子和捕食者之间的交互模型
蜻蜓目成人和仙女recommendedbecause蜻蜓目仙女很有效地减少蚊子种群通过吃蚊子:卵、幼虫和蛹,参见图1。蜻蜓目成年人是非常重要的食肉动物和人类有价值的盟友以成年蚊子,尤其是当他们的种群丰度。[58]实验证实的进食能力蜻蜓目控制几个种类的蚊子的仙女。[59]讨论了敏捷的蜻蜓比蚊子和苍蝇都因此:“蚊子大小的蜻蜓是多次或家蝇和只需要扇动翅膀只有每分钟30次相比mosquitoA¢€Ÿs 600次一分钟和houseflyA¢€Ÿs 1000皮瓣一分钟与峰值保持飞行机动性。这就是它的力量蜻蜓配有低能耗,高速度的能力;很少昆虫可以摆脱篮子形状抓住四肢,它使用离合器到猎物之前粉碎成粘稠的质量,以其强大的下颚和吞咽。”
巨蚊是独一无二的,没有以血为食,不像其他许多蚊子,它们对人类无害。巨蚊的幼虫都是食肉的其他蚊子的幼虫或小型水生节肢动物,因此它们是有利于人类,参见图1。他们有能力消费10到20蚊幼虫在一天,5000在整个幼虫阶段[60],[61],[62]。
我们的目标是减少人口推荐[63],[64]。因此以下方程提供了一个动态模型的不断发展的疾病向量蚊子的生活阶段,蜻蜓目巨蚊及其生命周期阶段和成人及其生命周期阶段每平方公里。模型包括生殖、死亡率和捕食用威布尔概率分布函数和帕斯卡负二项分布。
帕斯卡(负二项)分布评估试验的数量需要固定数量的成功(r) [65], [66]。负二项分布被发现是有用的在几个方面的研究,包括几个不同的生物数据的频率分布的拟合[67]。查询到多个事件的频率分布与特定参考多个疾病袭击的发生或重复事故[68]。考虑死亡率曲线拟合问题的整个生活范围[69],[70]分析生物体利用负二项分布频率计数数据。
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拟议的模型由十一个同时非线性常微分方程(1)(11),这是使用四阶龙格-库塔方法求解描述[71],[72],[73]。使用的平均寿命昆虫生命周期阶段,他们的死亡率在前面所述的作品[74]。以下组合的结果表1、2和3,和威布尔概率分布函数来确定各种害虫和天敌的死亡率;的详细过程请参阅[75]。
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的频率捕获

确定捕食者捕获猎物的频率,我们使用一个负二项distributionfunction (pdf),方程12和负二项累积分布函数(cdf)方程13日均值方程14。
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eqn的地方。12和eqn。13returns the negative binomial pdf and cdf at each of the values of „x’ using the corresponding number of successes, „r’ and probability of success in a single trial, „p‟. Where X is the number of trials needed to achieve a particular success rate „r‟
这个模型的场景捕食者进行连续的随机试验,每个捕食的尝试都有成功的概率„pA¢€Ÿ。尝试的捕食者的数量必须执行为了捕捉一个给定数量的猎物r有负二项分布„IA¢€Ÿ是指标函数,它可以确保„rA¢€Ÿ只采用整数值。
因此,考虑到寿命巨蚊幼虫的捕食者,蜻蜓目成人和仙女摄食习性从研究作品中提取如上所示。的频率捕获猎物可以使用负二项模型函数如图4中所示。
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实验结果

场景我
没有最初的侵扰,面积了超过二百万个成年蚊子,每个平均每天175个鸡蛋。图5中的结果说明了一个典型的害虫蚊子的生殖能力,有血。因为没有控制措施管理蚊子增长率,在短短20天蚊子种群密度达到4.0 * 107的承载能力。
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图5的成年蚊子在有利的条件下,从零人口:卵、幼虫和蛹。图显示了一个典型的雌性蚊子的繁殖率获得血后害虫。成人把鸡蛋然后转变成幼虫蛹最后到成人。
场景二世。
这说明了一个已经建立虫害水平发展,如同在居民区周围的条件的Atimbo社区,图2所示。我们估计蚊子(成人、鸡蛋、幼虫和蛹)人口密度每平方公里至少超过2000000女性,平均每雌蚊子铺设每天175个鸡蛋。没有任何的控制措施,模拟结果图6所示。
图6显示了一个伟大的结果增加人口的蚊子:卵、幼虫、蛹——从2200000年到2.33 * 109个鸡蛋;1.63 * 109的幼虫,1.07 * 109蛹和承载能力的成年人口达到4.0 * 107在6天内环境中。,不足为奇的是,健康的人生活在这居住面积是非常贫穷。
场景3。
模型建立与不同人群的蜻蜓目和Toxorhynchite。开始的结果在图7 200人口蜻蜓目及其生命周期阶段和100年成人Toxorhynchitesand它的生命周期阶段。
在图7中通过引入200成年蜻蜓目及其生命周期形式和100成年巨蚊及其生命周期阶段蚊子种群密度控制;观察人口从1.35 * 109的峰值下降到560个鸡蛋,8.14 * 108 - 372的幼虫,4.87 * 108 - 207蛹和2.90 * 107 4成人90天。
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图6蚊子种群没有任何控制措施或捕食者。图7显示的图形雌性蚊子的繁殖率在一个既定的侵扰哪里有一个初始人口开始所有的生命周期阶段。由于初始种群开始,成人害虫早些时候到达承载能力相比,图5所示。
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图7的影响引入巨蚊:成人,卵、幼虫和蛹和蜻蜓目:成人、鸡蛋和仙女在蚊子的侵扰。图7显示的图形thesemilog情节的控制效率的捕食者当引入蚊子感染的栖息地。从传说与标题Mosq黑色线条。,represents the mosquito population of the adults and its life cycle stages in the presence of the predator Odonata shown with the red coloured lines and the predator Toxorhynchites (Toxo)., shown withmagentacoloured lines.
有捕食的巨蚊成年人蜻蜓目及其生命周期阶段,从图7的结果,很明显这是纳入方程(5)巨蚊(8),100成人和生命周期阶段(卵、幼虫和蛹)被引入到蚊子出没的栖息地,观察到的最大人口巨蚊卵,幼虫和蛹是905个鸡蛋,404年109年幼虫和蛹前30天。巨蚊总人口100的部署,人口在90天是148个鸡蛋,17 33幼虫,蛹和5成人。这些发现符合实验[83],[84],[85],报道称,捕食天敌之间发生。
图5和图6的结果表明,蚊子有能力获得多个控制特别是如果血(如前所述)。当任何害虫蚊子硬币应该采取的行动。
图7的结果,说明成功减少蚊子的捕食者建立了人口的人口环境。结果表明获得一个更健康的环境部署的可能性的蜻蜓目和巨蚊物种到蚊子出没的环境中。
捕食者的组合控制蚊子种群,表明该策略的巨大潜力显著减少蚊子的生命周期阶段在一个合理的天数。这双方法需要更少的Odonator preditors部署,减少所需的资源来实现一个令人印象深刻的结果。这个提议考虑长期和短期的蚊子申请人的方法来解决问题。进一步的研究在这个领域将考虑立即解决方案以及长期永久的解决方案。

结论

可以看出只要剩下一个环境忽视,它一定会成为滋生提供许多蚊子孵化场。当一个环境是占领了数以百万计的蚊子,没有预防措施可以治愈或控制蚊子的害虫。因此建议除了管理环境和阻止它成为育种区,一个永久的控制措施与捕食者应采用的组合。
繁殖,然后部署有益昆虫捕食者像蜻蜓目andToxorhynchites将一个充满敌意的环境转变成一个区域由人类居住,因为这些捕食者有一个伟大的以低成本控制蚊子的能力,在很短的时间。我们还建议恢复自然栖息地,自然会吸引访问重要的有益的昆虫。
最后病人必须行使繁殖有益的昆虫,因为前几天重要结果将注意到,实现蚊子自由的环境。必须避免任何形式的杀虫剂,以保持食肉动物的寿命。:疾病的目标应该是一个世界自由向量蚊子和化学农药。

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