1 Departamentul Resurse Naturale, Facultatea de Științe Aplicate, Universitatea Sabaragamuwa din Sri Lanka, Sri Lanka

potențialul

2 Departamentul de Inginerie Biosisteme, Facultatea de Agricultură și Managementul Plantațiilor, Universitatea Wayamba din Sri Lanka, Sri Lanka

3 Departamentul Biosisteme, Facultatea de Agricultură și Managementul Plantărilor, Universitatea Wayamba din Sri Lanka, Sri Lanka

4 HELPO Eco Green Ltd., orașul Talbot, Galle, Sri Lanka

Abstract

1. Fundal

Țânțarii reprezintă unul dintre principalele pericole pentru sănătatea umană, deoarece joacă un rol major în transmiterea bolilor transmise de vectori [1]. Printre acestea, dengue este o boală virală transmisă de țânțari cu creștere rapidă, care se răspândește pe scară largă în întreaga lume. Aproximativ 50 de milioane de infecții virale cu dengue apar în fiecare an și aproape 2,5 miliarde de oameni trăiesc în țări endemice de dengue [2]. Aproximativ, 1,8 miliarde de persoane (mai mult de 70%) sunt expuse riscului de infecție virală dengue în statele membre ale regiunilor Organizației Mondiale a Sănătății din Pacificul de Vest și din regiunile Asiei de Sud-Est, care contribuie la aproximativ 75% din recenta povară globală a bolii datorată Febra Dengue [3].

Sri Lanka a fost afectată de epidemii de febră dengue (DF) și febră hemoragică dengue (DHF) de peste două decenii. În Sri Lanka, Aedes aegypti rămân ca vectorul primar susținut de Ae. albopictus ca vector secundar. Infecțiile virale ale dengue au fost raportate din Sri Lanka de la mijlocul anilor 1960. DF a fost confirmat serologic în 1962 și existența DF în toate orașele majore situate sub 1200 m altitudine a fost confirmată în perioada 1976–1978 [4]. Odată cu modificarea sa în serotip (uri), o creștere alarmantă a incidenței denguei este în joc în Sri Lanka, provocând cel mai mare număr de cazuri de dengue ca 186, 101, cu peste 440 de decese în 2017 [5].

Metodele de control biologic încearcă să utilizeze dușmanii naturali ai țânțarilor în diferite etape ale ciclului de viață, atât ca prădători, cât și ca paraziți. O mare diversitate de organisme vii, inclusiv microbi, ciuperci, protozoare, nematode, alte nevertebrate și prădători de vertebrate au fost recunoscute ca potențiali agenți de control al țânțarilor [10, 11]. Dintre diferiții agenți biologici de control, insectele prădătoare, cum ar fi nișele damselfly și libelulele, au câștigat o considerație ridicată ca prădători semnificativi ai multor microinvertebrate, inclusiv larvele de Aedes țânțari [11-13]. Atât damselflies, cât și libelule aparțin Ordinului Odonata, în special în subordine Zygoptera și, respectiv, Anisoptera. În prezent, din Sri Lanka au fost raportate un total de 124 de specii, formate din 66 de specii aparținând subordonului Anisoptera și 58 de specii din subordinul Zygoptera [14].

Ambele, nimfa și adultul acestor două subordine predează țânțarilor [1]. Capacitatea mare de reproducere, adaptabilitatea la mediul introdus, preferința pentru populația țintă dăunătoare în existența unei pradă naturale de substituție și interacțiunea generală cu organismele native au fost recunoscute ca fiind caracteristici cheie ale oricărui agent biologic de control [9]. Printre diferitele preferințe alimentare ale nimfelor libelule, formele larvare mici, cum ar fi Aedes larvele rămân preferate de acestea chiar și în habitatele lor naturale, în timp ce libelulele adulte predează și țânțarilor adulți [15, 16]. Mai mult, Odonatele nu au efecte nocive asupra oamenilor [17, 18]. Multe țări din lume, în special în regiunea sud-asiatică, au evaluat eficacitatea practică a utilizării Odonatelor nimfale ca agenți de combatere a țânțarilor. Myanmar [19] și India [12, 20] au folosit cu succes o varietate de libelule ca resursă biologică potențială în reglarea populației de larve a țânțarilor vectori și dăunători [18].

Începând cu anii 1960, autoritățile care lucrează pentru controlul denguei în Sri Lanka s-au concentrat mai mult pe gestionarea vectorilor pe bază de substanțe chimice, în timp ce efortul asupra controlului biologic al Aedes se limitează doar la evaluările de fezabilitate larvicidă a câtorva copepode și specii de pești [21]. Indiferent de diversitatea remarcabilă și distribuția largă a libelulelor în țară, Sri Lanka nu a acordat nicio atenție libelelor ca potențial agent de biocontrol al Aedes tantari. Odată cu realizarea restricțiilor în activitățile actuale de control al vectorilor, țara ar trebui să meargă către metode simple, eficiente și ecologice de gestionare a vectorilor. Prin urmare, studiul actual a fost conceput pentru a evalua potențialul de a folosi libelule ca agent de biocontrol pentru a suprima populația vectorială de Ae. aegypti vizând gestionarea epidemiilor de dengue în țară.

2. Metode

2.1. Stabilirea a Aedes aegypti Colonie

O colecție de țânțari adulți a fost efectuată în zona ofițerului medical sanitar Narangodapaluwa (MOH), Ragama, iar țânțarii capturați au fost transportați la laborator pentru creșterea în masă la Unitatea de Medicină Moleculară, Facultatea de Medicină, Universitatea din Kelaniya, Sri Lanka. În cadrul laboratorului, numai Ae. aegypti țânțarii au fost separați prin identificare morfologică de către entomologi bine pregătiți. Ouă depuse de un singur Ae. aegypti femeile însângerate au fost folosite pentru a stabili o colonie de țânțari de Ae. aegypti. Fiecare colonie a fost menținută în cuști de 24 x 24 x 24 cm cu ecran de plasă deasupra, sub un ciclu 12:12 (lumină: întuneric) în condiții standard (la 27 ± 2 ° C și 75 ± 5% umiditate), aderând la protocoale standard sugerate de Gunathilaka și colab. [22, 23]. Sângele de bovine a fost folosit pentru a hrăni țânțarii prin tehnica de hrănire a plăcilor metalice [23].

Ouăle depuse de acestea au fost lăsate să fie eclozionate în termen de 2-3 zile de la ovipoziție. Primele larve de instar (L1) au fost transferate zilnic de la cupele de ovipoziție în tăvi de plastic (40 × 25 × 6 cm), cu 1.000 ml de apă, menținând în același timp o densitate larvară de 750-800 de indivizi pe tavă. Aproximativ 1 ml de dietă standard pentru larve care conține făină de ton (50%), pulbere de ficat bovin (36%) și drojdie (14%), a fost adăugat la tăvile larvele de două ori pe zi până când larvele au fost crescute până la al patrulea stadiu etapa (L4) [23]. De acolo au fost utilizate larve de al patrulea stadiu pentru studiile de prădare, așa cum este descris mai jos.

2.2. Înființarea coloniilor de ninfe Dragonfly


3. Experimente de prădare

3.1. Evaluarea eficacității prădătoare a diferitelor specii de libelule

Nimfele libelule din diferite specii au fost crescute până la stadiul final al instarului și lungimile corpului lor au fost măsurate până la cel mai apropiat milimetru folosind o riglă. Un individ bine crescut din fiecare specie a fost introdus în tancuri de reținere separate (menținut așa cum este descris mai sus) și a murit de foame timp de 12 ore [13]. Sute de larve de stadiul 4 de Aedes aegypti crescute sub setările de laborator au fost introduse inițial în fiecare rezervor de sticlă, în timp ce un control similar din sticlă fără nimfe libelule a fost folosit ca control. În cazul în care peste 75% din Aedes larvele au fost predate, noi serii de larve de a 4-a etapă au fost introduse în rezervoarele de sticlă pentru a menține cei 100 de indivizi pe densitatea larvelor de tanc pe parcursul unei zile. După finalizarea a 24 de ore, alte 100 Ae. aegypti larvele au fost introduse în fiecare rezervor. Numărul de larve de țânțari supraviețuitori din fiecare rezervor a fost enumerat la intervale de 1 oră până la 48 de ore, cu modificări minore ale metodologiei descrise de Singh și colab. [25] și Shad și Andrew [1]. Întregul experiment a fost repetat de cinci ori pentru a menține acuratețea constatărilor.

3.2. Efectul stadiului nimfal al nimfei libelulei asupra eficacității prădătoare

Speciile de libelule cu cea mai mare rată de prădare nimfală au fost recunoscute din experimentul de mai sus (adică., Anax indicus). Lungimea totală a nimfei libelulei, măsurată la cel mai apropiat milimetru folosind o riglă, a fost utilizată pentru a clasifica stadiul nimfal în trei clase ca (a) stadiul inițial (10-20 mm lungime totală a corpului în cazul Ana. indicus); (b) etapa medie (25-35 mm) și (c) etapa maturată (35-45 mm). Configurația de mai sus a fost reprodusă de cinci ori cu fiecare dintre cele trei nimfe de libelule de dimensiuni diferite ale corpului din speciile care s-au dovedit a avea cea mai mare eficacitate de prădare.

3.3. Interpretarea datelor și analiza statistică

Ratele de prădare au fost calculate ca produs dedus din larvele de țânțari rămase din larvele inițiale/anterioare supraviețuitoare. Ratele de prădare ale fiecărei nimfe libelule studiate Ae. aegypti larvele au fost introduse într-o foaie de lucru Microsoft Excel. Semnificația în ratele medii totale și orare de predare a nimfelor libelule au fost evaluate statistic utilizând Modelul Liniar General (GLM) urmat de comparația pereche a lui Tukey în SPSS (versiunea 23). Analiza clusterului bazată pe similaritatea Bray Curtis, urmată de Analiza asemănărilor (ANOSIM) (adică, un analog neparametric al MANOVA) a fost utilizată pentru a identifica starea generală de grupare a libelulelor studiate în ceea ce privește tiparele lor de prădare folosind rutina Plymouth în cercetarea ecologică multivariată. software versiunea 6 (EXEMPLUL 6) [26].

4. Rezultate

4.1. Eficacitatea prădătoare a nimfelor de diferite specii de libelule pe larvele Aedes aegypti


Rezultatele comparației în perechi a lui Tukey (analiza post-hoc) denotă în mod clar că eficacitatea de pradă a P. flavescens și G. dravida nu au diferit semnificativ (p> 0,05 la un nivel de încredere de 95%), care a diferit semnificativ de cel al Ana. Indicus (p Figura 3

4.2. Eficiența de predare a diferitelor etape nimfale ale Anax indicus pe larvele Aedes aegypti

Ana. indicus nimfele au raportat cea mai mare eficacitate prădătoare pe Ae. aegypti larvele din studiul actual. Prin urmare, studiul actual a investigat efectul dimensiunii corpului larvelor Ana. indicus (în ceea ce privește lungimea corpului) asupra eficienței prădătoare. Numărul mediu de Ae. aegypti larvele consumate de Ana. indicus a variat semnificativ în funcție de dimensiunea corpului larvelor de libelule (p Mărimea corpului/categorii de maturitateNumărul mediu de Aedes aegypti larvele consumate de Anax indicusNumărul total de larve consumate în decurs de 24 de oreNumărul mediu de larve consumate în decurs de 1 oră Mare/inițială
(35-45 mm)214,00 ± 13,20

4.3. Variații temporale în predarea lui Anax indicus pe Ae. aegypti Larve
4.3.1. Schimbări diurne în prădare

Datorită faptului că este cel mai performant cu cele mai mari rate de prădare, schimbările diurne ale acțiunii prădătoare ale Ana. indicus el Ae. aegypti țânțarul a fost investigat în continuare. După cum se indică în Figura 4, ratele de prădare ale Ana. indicus au fost aproape asemănătoare atât în ​​ziua (6.00 - 18.00), cât și noaptea (18.00 - 6.00). Cu toate acestea, trebuie subliniat faptul că doar un număr limitat de replici au fost efectuate (n = 5), ceea ce poate fi insuficient pentru a ajunge la o concluzie rezonabilă cu privire la variațiile temporale ale ratelor de Ana. indicus, în ceea ce privește ziua și noaptea.


4.4. Variația temporală orară a Anax indicus Predare larvară pe Aedes aegypti Larvă

În cazul variațiilor temporale orare ale ratelor de prădare ale Ana. indicus nimfe pe larvele de Ae. aegypti, au fost observate două vârfuri ușoare de prădare în zori (6.00 a.m. până la 9.00 a.m.) și amurg (15.00-18.00) Printre acestea, cea mai mare rată de prădare a fost observată la amurg. Cu toate acestea, așa cum se indică în Figura 5, nu s-au observat variații semnificative ale ratelor de predare orare Ae. aegypti consumul larvelor de Ana. indicus.


5. Discuție

Fiind una dintre amenințările majore pentru sănătate în Sri Lanka, dengue provoacă sectorul sănătății din țară cu epidemii ciclice severe. Metodele actuale de control al vectorilor care se concentrează în principal pe controlul chimic al vectorilor cu accent mai mic pe gestionarea vectorilor implicați în comunitate par să aibă un succes limitat în gestionarea focarelor de dengue [27]. Prin urmare, evaluarea eficacității metodelor noi de control al vectorilor, cum ar fi utilizarea diferiților agenți de control biologic, este esențială pentru a aborda problema arzătoare a denguei [1, 20, 25]. Libelele au prezentat rezultate promițătoare în acest aspect și au fost utilizate în multe județe învecinate cu condiții de mediu și socioeconomice similare [12, 13, 25].

Ambii G. dravida și Ana. indicus sunt membri ai Aeshnidae, care sunt cunoscuți în mod obișnuit ca vânzătorii ambulanți. G. dravida este distribuit în țară joasă, acoperind atât zonele umede, cât și cele uscate din jurul mlaștinilor și rezervoarelor cu vegetație buruiană și se găsește adesea în interiorul caselor, deoarece este atras de lumini noaptea. Adulții celor rămân activi în cea mai mare parte la amurg [28]. Prin urmare, această specie are un potențial ridicat de predare atât pentru larve, cât și pentru adulți Aedes țânțarii, în timpul etapelor larvare și adultă în reducerea Aedes populații.

Studiul actual a folosit a 4-a etapă a Ae. aegypti larvele de țânțari pentru toate experimentele de prădare, deoarece rămâne ca etapa larvară cu cea mai mare dimensiune a corpului. Cu toate acestea, un studiu anterior a raportat că impactul prădător al Bradinopyga geminata el Ae. aegypti larvele au fost mai mari în larvele de primul moment decât alte instare tardive, probabil din cauza dimensiunilor mai mici ale corpului [12]. Un alt studiu similar a relevat că rata de hrănire a B. contaminează pe etapele acvatice ale Anopheles stephensi, Culex quinquefasciatus, și Ae. aegypti a arătat, de asemenea, o tendință similară, în care s-a observat prădarea maximă pentru larvele de primul stadiu [25].

Potrivit lui Córdoba-Aguilar și Lee [13], ambele nimfe libelule mai mici și mai mari predează pe pradă mai mare la densități mari de pradă. După cum arată dovezile lor, Orthemis ferruginea (fabricius) larvele de libelule (Familia: Libellulidae) sunt anterioare celui de-al patrulea stadiu Ae. aegypti țânțari decât stadiul 1 și pupele, în special de prădătorii de dimensiuni mai mici. Deși cele 4 etape nu sunt mai mari decât pupele, forma lor le-ar putea face să pară mai mari pentru prădători. Prin urmare, alegerea prădării unei libelule poate fi influențată de formă și mișcare, precum și de dimensiunea prăzii. Țânțarii din al patrulea stadiu sunt mai activi, precum și mai mari decât celelalte trei niveluri ale larvelor de țânțari. Numai prădătorii mai mici se hrănesc mult mai mult cu cea mai mare pradă la densități similare de diferite dimensiuni de pradă, în timp ce nimfele libelule mai mari nu au prezentat o preferință de mărime [13]. Acest lucru poate fi explicat de necesarul ridicat de energie al larvelor libelule de dimensiuni mai mici datorită dorinței lor de a finaliza etapele de dezvoltare din ciclul de viață.

Cu toate acestea, în studiul actual, Ana. indicus cu dimensiunea corpului relativ mai mare (35-45 mm) a indicat cea mai mare prădare de 214,00 + 13,20 ca consum total al larvelor. Mai multe studii care au evaluat prădarea Orthemis spp. au arătat că nimfele libelule cu dimensiuni mari ale corpului predează larvelor țânțarilor fără preferință pentru etapele imature ale țânțarilor [31, 32]. Mai mult, descoperirile lui Chatterjee și colab. sunt de acord cu constatările actuale subliniind că nimfele de dimensiuni mici ale Brachytron pratense nu au fost interesați de prada în stadiul al patrulea stadiu al larvelor de țânțari în laborator, fără foamete prelungită [33]. Prin urmare, variațiile dimensiunii gap-ului la nimfele libelulei care apar odată cu înaintarea în vârstă pot avea ca rezultat prădarea ridicată a larvelor de stadiul 4 de către nimfele cu dimensiuni mai mari ale corpului.

Variația diurnă în prădarea de Ana. indicus larvele libelule pe Ae. aegypti larvele nu au diferit semnificativ în cadrul prezentului studiu. Rezultatele studiului actual sunt în concordanță cu cele ale lui Córdoba-Aguilar și Lee, care au arătat, de asemenea, că nu există nicio diferență semnificativă în prădarea în condiții de întuneric și lumină a Orthemis ferruginea împotriva Ae. aegypti larvele [13]. Interesant este că, în studiul de față, prădarea Ana. indicus a fost ușor mai mare în zori și amurg, în timp ce prădarea a fost mai mică la jumătatea zilei. Mai mult, cea mai mare rată de prădare a fost observată la amurg, indiferent de absența unor variații semnificative în ratele de prădare orare. Rezultate similare au fost raportate de Venkatesh și Tyagi, prin care procentul de consum de Ae. aegypti larvele de Bradinopyga geminat a rămas fără nicio variație diurnă marcată [12]. Mai mult, a fost evidențiată o rată relativ mare de prădare a larvelor de țânțari în întuneric (care nu a fost semnificativă statistic) pentru Tramea spp. [31]. Pe de altă parte, un studiu anterior realizat de Mandal și colab. a evidențiat o variație diurnă semnificativă a Cx. quinquefasciatus prădare, indicând o rată de prădare mai mică pe timp de noapte [19].

De obicei, nimfele libelule aparținând genului Anax sunt hranitoare de suprafață foarte adaptate, iar ritmul lor de hrănire diurn a fost atribuit diferitelor fapte din literatură [24]. Frecvența pâlpâirii pentru răspunsul acestora este asociată cu intensitatea luminii, în timp ce iluminarea critică medie este deplasată progresiv către intensități mai mari la temperaturile ambiante mai mici [28]. Prin urmare, creșterea progresivă a semnificației ochilor ar putea fi de așteptat să fi afectat ritmul diurn al activității de hrănire, indiferent de nesemnificativitatea statistică a ratelor de prădare. Mai mult, genul Anax se știe că indică un ritm circadian al activității locomotorii, care este antrenat de ciclul de lumină-întuneric care se schimbă. S-a raportat că umblă încet peste fund noaptea, în loc să se miște prin propulsie cu jet în timpul zilei, permițându-le să aibă o probabilitate mai mare de a găsi larve de țânțari ca pradă [24].

6. Concluzii