Resumen:
Peregrinus maidis es un insecto que está muy extendido en la mayoría de las regiones tropicales y subtropicales de la tierra. Este presenta oligofagia y vive y se desarrolla principalmente en el maíz y en el sorgo. Constituye una plaga importante del maíz, generando una gran pérdida de producción a nivel mundial. En Argentina ya se lo encontró en varias provincias y su presencia constituye un potencial peligro, en particular para la zona núcleo maicera, siendo Pergamino uno de sus principales exponentes. El desarrollo de modelos de dinámica poblacional de este vector permitiría desarrollar a futuro herramientas de control de las poblaciones de los vectores, sin la utilización de agroquímicos, y así atenuar o erradicar las enfermedades que transmiten. En esta tesis se organizó el conocimiento disponible sobre el ciclo de vida de Peregrinus maidis, se determinaron sus tasas de desarrollo y mortalidad termodependientes y su interacción con el maíz. Dada la información disponible, se exploró solamente un mecanismo de regulación, la mortalidad por denso-dependencia en estadio ninfal (por hacinamiento y/o falta de alimento). Dado que la regulación de la población depende del área foliar disponible, se desarrolló previamente un modelo de área foliar que permite estimar la formación de hojas completamente desarrolladas a partir de hojas primordiales y permite simular la evolución temporal del área foliar de una plantación de maíz para distintas fechas de siembra. Se integraron posteriormente el modelo de área de maíz y las tasas del ciclo de vida del saltamontes en un modelo dinámico estocástico (proceso Markoviano dependiente de estados) capaz de describir la evolución temporal de las poblaciones de Peregrinus maidis en sus diferentes estadios. Se estudió la dependencia de las poblaciones de adultos y estadios inmaduros con el parámetro denso-dependiente (β) del término no-lineal de la mortalidad de ninfas, con la temperatura y con las poblaciones iniciales Pi. El estudio del modelo a temperatura y área constantes arrojó como resultado que para diferentes parámetros siempre se llega al estado de equilibrio en un tiempo finito, la temperatura optima es la más alta de la zona de Pergamino (27◦C) y la relación entre el crecimiento de la población y β es inversamente proporcional. Al considerar la temperatura variable en el modelo se encontró que el sistema llegaba a un estado estacionario, independiente de la población inicial y que el máximo de población de adultos no se obtuvo en la temperatura máxima, sino en un tiempo posterior. Finalmente se estudió el modelo a temperatura y área variables para distintas fechas de siembra en la ciudad de Pergamino, desde fechas de siembra tempranas (agosto) hasta fechas de siembra tardías (enero). Dados los parámetros estimados y la escala de estudio que se consideró, se observó que Peregrinus maidis se extingue en la zona de Pergamino. Si bien siempre hubo extinción para todas las fechas de siembra, las poblaciones máximas y la distribución de los tiempos de extinción dependieron de la fecha de siembra, el parámetro denso-dependiente (β) y las poblaciones iniciales. Por último nos preguntamos, como podría adaptarse el saltamontes del maíz para persistir a lo largo de los años. Para responder esta pregunta, decidimos estudiar el efecto de la desaparición del periodo postoviposicional y los resultados bajo estas nuevas condiciones fueron que el saltamontes del maíz no se extingue en la ciudad de Pergamino.
Abstract:
Peregrinus maidis is an insect that is widespread in most tropical and subtropical regions of the earth. It presents oligophagy and lives and develops mainly in corn and sorghum. It constitutes an important pest of corn, generating a great production loss worldwide. In Argentina, it has already been found in several provinces and its presence constitutes a potential danger, particularly for the corn core area, with Pergamino being one of its main exponents. The development of population dynamics models for this vector would allow the development of future tools in order to control the populations of the vectors, without the use of agrochemicals, and thus, in order to mitigate or eradicate the diseases that spreads. In this thesis, the available knowledge on the life cycle of Peregrinus maidis was organized, its thermodependent development and mortality rates and its interaction with maize were determined. Given the available information, only one regulatory mechanism was explored: the mortality due to density-dependence in the nymphal stage (due to overcrowding and / or lack of food). Since population regulation depends on the available leaf area, a leaf area model was previously developed that allows the estimation of the formation of fully developed leaves from primordial leaves, and allows the simulation of the temporal evolution of the leaf area of a corn plantation for different sowing dates. The maize area model and the grasshopper life cycle rates were subsequently integrated into a stochastic dynamic model (Markovian process dependent on states) capable of describing the temporal evolution of populations of Peregrinus maidis in their different stages. We studied the dependence of adult populations and immature stages on the density-dependent parameter (β) of the non-linear term of nymph mortality, on temperature and on the initial populations Pi. The study of the model at constant temperature and constant area showed that for different parameters the equilibrium state is always reached in a finite time, the optimal temperature is the highest in the Pergamino area (27◦C) and the relationship between population growth and β is inversely proportional. When considering variable seasonal temperature in the model, it was found that the system reached a steady state, independent of the initial population, and the maximum adult population was not obtained at the maximum temperature, but at a later time. The model was studied then at variable seasonable temperature and variable area for different sowing dates, from early sowing dates (August) to late sowing dates (January). Given the estimated parameters and the study scale that was considered, it was observed that Peregrinus maidis becomes extinct in the Pergamino area. Although there was always extinction for all sowing dates, the maximum populations and the distribution of extinction times depended on the sowing date, the density-dependent parameter (β) and the initial populations. Finally we asked ourselves, how the corn grasshopper could adapt to persist over the years. To answer this question, we decided to study the effect of the disappearance of the postovipositional period and the results, under these new conditions, were that the corn grasshopper does not become extinct in the city of Pergamino.
Citación:
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Rivero Gonzalez, Leandro. (2020). Modelado estocástico de la dinámica poblacional del insecto Peregrinus maidis, vector de enfermedades del maíz. (Tesis de Grado. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nFIS000109_RiveroGonzalez
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Rivero Gonzalez, Leandro. "Modelado estocástico de la dinámica poblacional del insecto Peregrinus maidis, vector de enfermedades del maíz". Tesis de Grado, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2020.https://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nFIS000109_RiveroGonzalez
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