Distribution of Culicoides sonorensis (Diptera: Ceratopogonidae) in Nebraska, South Dakota, and North Dakota: Clarifying the Epidemiology of Bluetongue Disease in the Northern Great Plains Region of the United States

Abstract

The presence or absence of the biting midge Culicoides sonorensis Wirth & Jones (Diptera: Ceratopogonidae), a primary vector of bluetongue viruses (genus Orbivirus, family Reo viridae, BTV) in North America, was assessed on ranches and farms across the Northern Great Plains region of the United States, speciÞcally Nebraska, South Dakota, and North Dakota, as part of a 2-yr regional study of BTV exposure among cattle. Blacklight/suction trap samples totaling 280 2-night intervals were taken at 140 aquatic sites (potential larval habitat for C. sonorensis) on 82 livestock operations (ranches and farms) that span a south-to-north gradient of expected decreasing risk for exposure to BTV. In Nebraska, C. sonorensis populations were common and widespread, present at 15 of 18 operations. Of 32 operations sampled in South Dakota, seven of which were sampled in successive years, 18 were positive for C. sonorensis; 13 of 14 operations located west of the Missouri River were positive, whereas 13 of 18 operations east of the river were negative. Of 32 operations sampled in North Dakota, seven of which were sampled both years, 12 were positive for C. sonorensis. Six of eight operations located west and south of the Missouri River in North Dakota were positive, whereas 18 of 24 operations east and north of the river were negative for C. sonorensis. These data illustrate a well-deÞned pattern of C. sonorensis spatial distribution, with populations consistently present across Nebraska, western South Dakota, and western North Dakota; western South Dakota, and North Dakota encompass the Northwestern Plains Ecoregion where soils are nonglaciated and evaporation exceeds precipitation. In contrast, C. sonorensis populations were largely absent east of the Missouri River in South Dakota and North Dakota; this area comprises the Northwestern Glaciated Plains Ecoregion and Northern Glaciated Plains Ecoregion where surface soils reßect Wisconsinan glaciation and precipitation exceeds evaporation. In deÞning a well-demarcated pattern of population presence or absence on a regional scale, the data suggest that biogeographic factors regulate the distribution of C. sonorensis and in turn BTV exposure. These factors, ostensibly climate and soil type as they affect the suitability of larval habitat, may explain the absence ofC.sonorensis, hence limited risk for exposure to BTV, across the eastern Northern Plains, upper Midwest, and possibly Northeast, regions of the United States.En el marco de un estudio regional de dos años de exposición al virus de la lengua azul (género Orbivirus, familia Reo viridae, BTV) en Norteamérica, se evaluó la presencia o ausencia del mosquito picador Culicoides sonorensis Wirth & Jones (Diptera: Ceratopogonidae) en ranchos y granjas de la región de las Grandes Llanuras del Norte de Estados Unidos, concretamente en Nebraska, Dakota del Sur y Dakota del Norte. Se tomaron muestras con trampas de luz negra/succión, con un total de 280 intervalos de 2 noches, en 140 lugares acuáticos (hábitat potencial de larvas de C. sonorensis) en 82 explotaciones ganaderas (ranchos y granjas) que abarcan un gradiente de sur a norte en el que se espera que disminuya el riesgo de exposición al VLA. En Nebraska, las poblaciones de C. sonorensis eran comunes y estaban extendidas, presentes en 15 de las 18 explotaciones. De las 32 explotaciones muestreadas en Dakota del Sur, siete de las cuales fueron muestreadas en años sucesivos, 18 fueron positivas para C. sonorensis; 13 de las 14 explotaciones situadas al oeste del río Missouri fueron positivas, mientras que 13 de las 18 explotaciones situadas al este del río fueron negativas. De las 32 explotaciones muestreadas en Dakota del Norte, siete de las cuales fueron muestreadas ambos años, 12 fueron positivas para C. sonorensis. Seis de las ocho explotaciones situadas al oeste y al sur del río Misuri en Dakota del Norte fueron positivas, mientras que 18 de las 24 explotaciones situadas al este y al norte del río fueron negativas para C. sonorensis. Estos datos ilustran un patrón bien deÞnido de distribución espacial de C. sonorensis, con poblaciones consistentemente presentes a lo largo de Nebraska, el oeste de Dakota del Sur y el oeste de Dakota del Norte; el oeste de Dakota del Sur y Dakota del Norte abarcan la ecorregión de las llanuras del noroeste, donde los suelos no están glaciados y la evaporación supera a la precipitación. Por el contrario, las poblaciones de C. sonorensis estaban en gran medida ausentes al este del río Missouri en Dakota del Sur y Dakota del Norte; esta zona comprende la Ecorregión de las Llanuras Glaciadas del Noroeste y la Ecorregión de las Llanuras Glaciadas del Norte, donde los suelos superficiales reßejan la glaciación de Wisconsin y las precipitaciones superan la evaporación. Al deÞnir un patrón bien delimitado de presencia o ausencia de población a escala regional, los datos sugieren que los factores biogeográficos regulan la distribución de C. sonorensis y, a su vez, la exposición al VLA. Estos factores, aparentemente el clima y el tipo de suelo, ya que afectan a la idoneidad del hábitat de las larvas, pueden explicar la ausencia de C.sonorensis, y por tanto el riesgo limitado de exposición al VLA, en las regiones del este de las llanuras del norte, el medio oeste superior y posiblemente el noreste de Estados Unidos.