Wingbeat frequency of Aedes aegypti mosquitoes using smart sensors: simulation of different environmental conditions in the laboratory

Autor: Barbara Lepretti de Nadai
Přispěvatelé: Juliano Jose Corbi, Gustavo Enrique de Almeida Prado Alves Batista, Flavia Virginio Fonseca, Guilherme Rossi Gorni, Lincoln Suesdek Rocha, Marcel Okamoto Tanaka
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Universidade de São Paulo (USP)
instacron:USP
Popis: O mosquito Aedes aegypti é vetor de doenças devastadoras que podem resultar em sequelas graves ou até levar a morte, como é o caso da dengue, chikungunya, Zika e febre amarela. A alta capacidade de adaptação do Ae. aegypti faz com que o controle deste mosquito seja um grande desafio para os órgãos públicos de saúde. O controle efetivo de mosquitos requer sistemas de monitoramento eficazes para a avaliação dos resultados. O monitoramento também pode fornecer conhecimento sobre a distribuição espaço-temporal dos insetos, a avaliação de risco e orientações aos programas de prevenção de doenças transmitidas por mosquitos. Nesse sentido, novos dispositivos tecnológicos estão sendo estudados com o intuito de monitorar mosquitos, por meio da identificação automática das espécies e contagem das mesmas em tempo real. Um deles é o sensor óptico, que é capaz de capturar a frequência de batida de asas (FBA) dos mosquitos. Este sensor pode ser acoplado em armadilhas com o intuito de monitorar mosquitos adultos por meio da FBA. No entanto, para maior acurácia destes sensores, é necessário o conhecimento das condições ambientais que podem alterar a FBA dos mosquitos. Deste modo, o objetivo desta pesquisa é estudar detalhadamente a frequência de batida de asa do mosquito Ae. aegypti, utilizando sensor óptico, em diversas condições ambientais simuladas em laboratório, tais como ausência/escassez de alimento durante a fase larval, diferentes tamanhos de mosquitos, mosquitos criados em água com diferentes valores de pH, distintas temperaturas e umidades do ar e idade dos adultos. Os resultados demonstraram que os dois tamanhos de mosquitos testados influenciaram a FBA das fêmeas em uma correlação inversa. Pôde-se observar que as fêmeas pequenas batem as asas cerca de 40 Hz mais rápido do que as grandes. Já os machos pequenos batem as asas cerca de 40 Hz mais lento que os grandes. O pH da água de criação das larvas impactou a FBA dos adultos e o tamanho do centroide das asas dos machos e das fêmeas. O pH também influenciou o peso das fêmeas. A temperatura influenciou a FBA dos mosquitos, em uma correlação positiva. Pôde-se observar que à temperatura de 28 e 33ºC as fêmeas bateram asas cerca de 56 Hz e 111 Hz mais rápido que as fêmeas em menor temperatura (23ºC) respectivamente. Os machos, à temperatura de 28 e 33ºC, bateram asas cerca de 98 Hz e 170 Hz mais rápido do que os machos à 23ºC, respectivamente. A umidade influenciou a FBA de quase todos os grupos de mosquitos testados, exceto os machos pequenos à 20ºC. A FBA também foi impactada pela idade dos mosquitos, sendo menor nos três primeiros dias após a emergência dos adultos. Os resultados deste trabalho salientam a relevância do estudo das condições ambientais que podem impactar a frequência de batida de asa dos mosquitos. Estes resultados podem auxiliar na melhoria da acurácia dos dispositivos ópticos que utilizam a FBA para a identificação automática das espécies e no aprimoramento do monitoramento dos mosquitos adultos, bem como ajudar na compreensão da ecologia e biologia dos mosquitos. The Aedes aegypti mosquito is a vector of devastating diseases that can result in severe damage or even death, such as dengue, chikungunya, Zika, and yellow fever. The high adaptability of Ae. aegypti makes the control of this mosquito a significant challenge for public health agencies. Effective mosquito control requires efficient monitoring systems to evaluate results. Monitoring can also provide knowledge about the spatio-temporal distribution of insects, risk assessment, and guidelines for mosquito-borne disease prevention programs. In this sense, new technological devices are being studied to monitor mosquitoes by automatically identifying and counting the species in real-time. One of them is the optical sensor, which can capture mosquitoes wingbeat frequency (WBF) This sensor can be attached to traps to monitor adult mosquitoes\' by the WBF. However, for better accuracy of these sensors, it is necessary to know the environmental conditions that can alter the WBF of mosquitoes. Thus, this research aims to study in detail the WBF of Ae. aegypti mosquitoes, using an optical sensor, in several simulated environmental conditions in the laboratory. The conditions tested were: absence/scarcity of food during the larval phase, different mosquito body sizes, mosquitoes reared in water with different pH values, different air temperatures, humidities, and adults\' age. The results showed that the two mosquito body sizes tested influenced the WBF of the females in an inverse correlation. Small females beat their wings about 40 Hz faster than large ones. Small males, on the other hand, beat their wings about 40 Hz slower than large males. The pH of the larval rearing water impacted the WBF of adults and the wing centroid size of males and females. PH also influenced the weight of females. The temperature affected the WBF of mosquitoes, in a positive correlation. At 28 and 33ºC of temperature, females beat their wings about 56 Hz and 111 Hz faster than females at a lower temperature (23ºC ) respectively. Males at 28 and 33ºC of temperature beat their wings about 98 Hz and 170 Hz faster than males at 23ºC, respectively. Humidity influenced the WBF of almost all groups of mosquitoes tested, except for small males at 20ºC. The wingbeat frequency was also impacted by mosquito age, being lower in the first three days after adult emergence. These results highlight the relevance of studying the environmental conditions that can affect the WBF of mosquitoes. These results may aid in improving the accuracy of optical devices that use WBF for automatic species identification and improve adults mosquitoes monitoring, and aid in understanding the ecology and biology of mosquitoes.
Databáze: OpenAIRE
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