Otimização Mono-objetivo no Controle do Mosquito Aedes aegypti por meio de um Modelo de Duas Populações com Influência da Precipitação

Autores

  • Lillia dos Santos Barsante Silva Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais http://orcid.org/0000-0002-5615-7870
  • Amália Soares Vieira de Vasconcelos Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
  • Ana Luiza Sanches Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
  • Rodrigo Tomás Nogueira Cardoso Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
  • José Luiz Acebal Fernandes Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
  • Álvaro Eduardo Eiras Universidade Federal de Minas Gerais

DOI:

https://doi.org/10.5540/tema.2019.020.01.197

Palavras-chave:

Controle, Aedes aegypti, Algoritmo Genético Real Polarizado.

Resumo

Arboviroses transmitidas pelo Aedes aegypti como a dengue, a chikungunya, a zika e a febre amarela têm afetado uma parte crescente da população mundial ao longo dos anos. Uma vez que não existem vacinas para todos os arbovírus transmitidos por este vetor, o controle da população do vetor é a abordagem considerada viável para reduzir a disseminação das arboviroses. O presente trabalho tem como objetivo estudar e comparar a eficácia entre a realização de três aplicações de controle mecânico na população imatura (ovos, larvas e pupas) e a realização de três aplicações de controle químico na população de fêmeas em fase de oviposição do A. aegypti. O controle é aplicado durante 7 dias em diferentes épocas do ano: Primavera-Verão, Verão e Verão-Outono. O modelo entomológico que descreve a dinâmica das fases do A. aegypti possui parâmetros dependentes da precipitação. A população de fêmeas em fase de oviposição do modelo foi confrontada com dados amostrais de Índice Médio de Fêmeas Aedes coletados por meio de 245 armadilhas MosquiTRAP espalhadas na área urbana da cidade de Lavras. O Algoritmo Genético Real Polarizado foi utilizado a fim de otimizar a intensidade e o tempo inicial de aplicação do controle degrau em relação aos custos de controle e aos custos relacionados à infestação do mosquito. Durante a aplicação das três formas de intervenções de controle, o número de mosquitos diminuiu ao longo do tempo e a intervenção Verão-Outono apresentou a melhor eficiência e menor custo. Adicionalmente, o número de descendentes basal do mosquito sofreu um impacto negativo dos parâmetros relacionados à mortalidade e um impacto oposto dos demais parâmetros entomológicos do mosquito.

Biografia do Autor

Lillia dos Santos Barsante Silva, Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais

Doutoranda em Modelagem Matemática e Computacional no Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais(2013). Possui mestrado em Modelagem Matemática e Computacional no Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais(2012), graduação em Matemática pela Universidade Federal de Ouro Preto (2010), graduação em Física pela Universidade Federal de Ouro Preto (2005).

Referências

R. C. A. Thomé, H. M. Yang, and L. Esteva, Optimal control of Aedes aegypti mosquitoes by the sterile insect technique and insecticide, Mathematical Biosciences, vol. 223, pp. 12-23, 2010.

P. M. Luz, T. Vanni, J. Medlock, A. D. Paltiel, and A. P. Galvani, Dengue vector control strategies in an urban setting: an economic modelling assessment, The Lancet, vol. 377, no. 9778, pp. 1673-1680, 2011.

B. G. S. A. Pradeep and W. Ma, Global stability of a delayed mosquito transmitted disease model with stage structure, Electronic Journal of Dierential Equations, vol. 2015, no. 10, pp. 1-19, 2015.

H. R. C. Araújo, D. O. Carvalho, R. S. Ioshino, A. L. C. Silva, and M. L. Capurro, Aedes aegypti control strategies in Brazil: incorporation of new technologies to overcome the persistence of dengue epidemics, Insects, vol. 6, pp. 576-594, 2015.

F. Baldacchino, B. Caputo, F. Chandre, A. Drago, A. Torre, F. Montarsie, and A. Rizzoli, Control methods against invasive Aedes mosquitoes in Europe: a review, Pest Manag Sci, vol. 71, pp. 1471-1485, May 2015.

A. Singh and A. W. Taylor-Robinson, Vector control interventions to prevent dengue: current situation and strategies for future improvements to management of Aedes in India, Journal of Emerging Infectious Diseases, vol. 2, pp. 1-7, Feb. 2017.

M. J. Hopp and J. A. Foley, Global-scale relationships between climate and the dengue fever vector, Aedes aegypti , Climatic Change, vol. 48, pp. 441-463, 2001.

P. J. H. Sharpe and D. W. DeMichele, Reaction kinetics of poikilotherm development, J. theor. Biol., vol. 64, pp. 649-670, 1977.

H. Delatte, G. G., A. Triboire, and D. Fontenille, Influence of temperature on immature development, survival, longevity, fecundity, and gonotrophic cycles of Aedes albopictus, vector of chikungunya and dengue in the Indian Ocean, J. Med. Entomol., vol. 46, no. 1, pp. 33-41, 2009.

H. M. Yang, M. L. G. Macoris, K. C. Galvani, M. T. M. Andrighetti, and D. M. V. Wanderley, Assessing the effects of temperature on the population of Aedes aegypti, the vector of dengue, Epidemiol. Infect., vol. 137, pp. 1188-1202, 2009.

A. Mohammed and D. D. Chadee, Effects of different temperature regimens on the development of Aedes aegypti (L.) (Diptera: Culicidae) mosquitoes, Acta Tropica, vol. 119, pp. 38-43, 2011.

P. Jia, L. Lu, X. Chen, J. Chen, L. Guo, X. Yu, and Q. Liu, A climate-driven mechanistic population model of Aedes albopictus with diapause, Parasites & Vectors, vol. 9, no. 175, pp. 1-15, 2016.

B. Mondet, A. Diaié, J. A. Ndione, A. G. Fall, V. Chevalier, R. Lancelot, M. Ndiaye, and N. Ponçon, Rainfall patterns and population dynamics of

Aedes (aedimorphus) vexans arabiensis, Patton 1905 (diptera: Culicidae), a potential vector of rift valley fever virus in Senegal, Journal of Vector Ecology, vol. 30, no. 1, pp. 102-106, 2005.

E. A. Lima, J. L. N. Firmino, and M. F. G. Filho, A relação da previsão da precipitação pluviométrica e casos de dengue nos estados de Alagoas e Paraíba Nordeste do Brasil, Revista Brasileira de Meteorologia, vol. 23, no. 3, pp. 264-269, 2008.

S. S. Souza, I. G. Silva, and H. H. G. Silva, Associação entre incidência de dengue, pluviosidade e densidade larvária de Aedes aegypti, no estado de Goiás, Revista da Sociedade Brasileira de Medicina Tropical, vol. 43, pp. 152-155, Mar. 2010.

H. Dieng, G. M. S. Rahman, A. A. Hassan, M. R. C. Salmah, T. Satho, F. Miake, M. Boots, and A. Sazaly, The effects of simulated rainfall on immature population dynamics of Aedes albopictus and female oviposition, Int J Biometeorol, vol. 56, pp. 113-120, 2012.

L. S. Barsante, Dependência entre pluviosidade e população de fêmeas Aedes aegypti grávidas descritas através de um sistema dinâmico não linear, Master's thesis, Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, Belo Horizonte, MG, July 2012.

L. K. Wee, S. N. Weng, N. Raduan, S. K. Wah, W. H. Ming, C. H. Shi, F. Rambli, C. J. Ahok, S. Marlina, N. W. Ahmad, A. McKemy, S. Vasan, and L. H. Lim, Relationship between rainfall and Aedes larval population at two insular sites in Pulau Ketam, Selangor, Malaysia, Southeast Asian J Trop Med Public Health, vol. 44, pp. 157-166, Mar. 2013.

Y. L. Hii, H. Zhu, N. Ng, L. C. Ng, and J. Rocklov, Forecast of dengue incidence using temperature and rainfall, PLoS Negl Trop Dis, vol. 6, no. 11, p. e1908, 2012.

A. Tran, G. LÁmbert, G. Lacour, R. Benoît, M. Demarchi, M. Cros, P. Cailly, M. A. Kientz, T. Balenghien, and P. Ezanno, A rainfall and temperature driven abundance model for Aedes albopictus populations, Int. J. Environ. Res. Public Health, vol. 10, pp. 1698-1719, 2013.

P. M. Lázaro, F. E. M. Karger, D. Otis, M. J. McCarthy, and M. Peã-Orellana, Assessing climate variability effects on dengue incidence in San Juan, Puerto Rico, Int. J. Environ. Res. Public Health, vol. 11, pp. 9409-9428, 2014.

L. C. Chien and H. L. Yu, Impact of meteorological factors on the spatiotemporal patterns of dengue fever incidence, Environment International, vol. 73, pp. 46-56, 2014.

F. S. Cordeiro, Modelo preditivo para a população de mosquitos Aedes aegypti sob inuência de variáveis climáticas: temperatura e pluviosidade, Master's thesis, Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, Belo Horizonte, MG, Feb. 2015.

M. Aguiar, F. Rocha, J. E. M. Pessanha, L. Mateus, and N. Stollenwerk, Carnival or football, is there a real risk for acquiring dengue fever in Brazil during holidays seasons?, Scientific Reports, vol. 5, no. 8462, pp. 1-11, 2015.

M. M. Rossi, L. F. Lopez, and E. Massad, The dynamics of temperature and rainfall dependent dengue transmission in tropical regions, Ann Biom Biostat, vol. 2, no. 2, pp. 1-6, 2015.

R. H. C. Takahashi, J. A. Vasconcelos, J. A. Ramírez, and L. Krahenbuhl, A multiobjective methodology for evaluating genetic operators, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 39, pp. 1321-1324, May 2003.

A. M. Lutambi, M. A. Penny, T. Smith, and N. Chitnis, Mathematical modelling of mosquito dispersal in a heterogeneous environment, Mathematical Biosciences, vol. 241, pp. 198-216, 2013.

H. M. Yang, J. L. Boldrini, A. C. Fassoni, L. F. S. Freitas, M. C. Gomez, K. K. B. Lima, V. R. Andrade, and A. R. R. Freitas, Fitting the incidence

data from the city of Campinas, Brazil, based on dengue transmission modellings considering time-dependent entomological parameters, Plos One, vol. 11, no. 3, p. e0152186, 2016.

H. M. Yang, The transovarial transmission in the dynamics of dengue infection:Epidemiological implications and thresholds, Mathematical Biosciences, vol. 286, pp. 1-15, 2017.

L. Esteva and H. M. Yang, Mathematical model to assess the control of Aedes aegypti mosquitoes by the sterile insect technique, Mathematical Biosciences, vol. 198, pp. 132-147, 2005.

H. M. Yang, Assessing the influence of quiescence eggs on the dynamics of mosquito Aedes aegypti, Applied Mathematics, vol. 5, pp. 2696-2711, 2014.

H. M. Yang and C. P. Ferreira, Assessing the effects of vector control on dengue transmission, Applied Mathematics and Computation, vol. 198, pp. 401-413, 2008.

J. Cariboni, D. Gatelli, R. Liska, and A. Saltelli, The role of sensitivity analysis in ecological modelling, Ecological Modelling, vol. 203, pp. 167-182, 2007.

Downloads

Publicado

2019-05-20

Como Citar

Silva, L. dos S. B., Vasconcelos, A. S. V. de, Sanches, A. L., Cardoso, R. T. N., Fernandes, J. L. A., & Eiras, Álvaro E. (2019). Otimização Mono-objetivo no Controle do Mosquito Aedes aegypti por meio de um Modelo de Duas Populações com Influência da Precipitação. Trends in Computational and Applied Mathematics, 20(1), 197. https://doi.org/10.5540/tema.2019.020.01.197

Edição

Seção

Artigo Original