Mosquito population dynamics are shaped by interactions among larval density, temperature, and relative humidity
Listed in
This article is not in any list yet, why not save it to one of your lists.Abstract
Understanding how variation in key abiotic and biotic factors interact at ecologically relevant spatial scales is crucial for predicting population dynamics, distributions, and abundances. This is especially true for vectors that transmit human pathogens. However, studies investigating the effects of environmental variation on vectors have typically investigated environmental factors in isolation or in laboratory experiments that examine constant environmental conditions that often do not occur in the field. To address these limitations, we conducted a semi-field experiment in Athens, Georgia using the invasive Asian tiger mosquito ( Aedes albopictus ). We selected nine sites that varied in impervious surface and vegetation cover to explore effects of natural variation in microclimate (specifically, temperature and relative humidity) on mosquitoes. We manipulated conspecific larval density at each site and repeated the experiment in the summer and fall to further increase the variability in temperature and relative humidity. We then evaluated the original design features (land cover, larval density, and season), and their interactions, on the mean proportion of females emerging, juvenile development time, size upon emergence, and estimated per capita population growth (i.e., fitness). We found significant effects of larval density, land cover, and season on all response variables, including a non-intuitive decrease in development time with increasing larval density in the fall. We repeated these analyses using the hypothesized microclimate drivers of these effects: temperature and relative humidity. In general, the model using the microclimate variables outperformed the model using land use and season, highlighting the roles of temperature and relative humidity and their interactions with density on mosquito traits and dynamics. Our study demonstrates that ignoring the interaction between variation in biotic (e.g., intraspecific competition) and abiotic (e.g., temperature and relative humidity) variables could reduce the accuracy and precision of models used to predict mosquito population and pathogen transmission dynamics, especially those inferring dynamics at finer-spatial scales across which transmission and control occur.
ABSTRACT (Spanish)
Es crucial comprender cómo los factores abióticos y bióticos interactúan a escalas ecológicamente relevantes para predecir la dinámica, distribución, y abundancia de poblaciones. Esto es especialmente cierto para vectores que transmiten patógenos humanos. Sin embargo, la mayoría de estudios han considerado factores ambientales de forma aislada o en condiciones de laboratorio poco realistas. Para superar estas limitaciones, realizamos un experimento de semi-campo en Athens, Georgia, con el mosquito invasor Aedes albopictus . Manipulamos la densidad larval en nueve sitios que variaban en cobertura vegetal y superficie impermeable, y repetimos el experimento en el verano y otoño. Luego, evaluamos los efectos de la cobertura del suelo, la densidad larval, y la estación en la proporción de hembras adultas emergidas, el tiempo de desarrollo, el tamaño al emerger, y el crecimiento poblacional per cápita. Encontramos efectos significativos de todas las variables, así como fuertes interacciones entre estación y densidad de mosquitos, incluyendo una disminución no intuitiva del tiempo de desarrollo en el otoño con mayor densidad larval. Repetimos los análisis usando factores microclimáticas hipotetizados como impulsores de estos efectos: temperatura y humedad. En general, el modelo que incorpora variables microclimáticas superó al modelo basado en el uso de suelo y estación, evidenciando la importancia de la temperatura y la humedad, así como sus interacciones con la densidad larval, en las características biológicas y la dinámica poblacional de los mosquitos. Nuestros resultados demuestran que la interacción entre variación biótica (competencia intraespecífica) y abiótica (temperatura y humedad), es fundamental para mejorar la precisión de los modelos que predicen la dinámica poblacional de mosquitos y la transmisión de patógenos a escalas locales de transmisión y control.
