Hot temperatures can force delayed mosquito outbreaks via sequential changes in Aedes aegypti demographic parameters in autocorrelated environments

Abstract

Aedes aegypti L. (Diptera: Culicidae) is a common pantropical urban mosquito, vector of dengue, Yellow Fever and chikungunya viruses. Studies have shown Ae. aegypti abundance to be associated with envi ronmental fluctuations, revealing patterns such as the occurrence of delayed mosquito outbreaks, i.e., sudden extraordinary increases in mosquito abundance following transient extreme high temperatures. Here, we use a two-stage (larvae and adults) matrix model to propose a mechanism for environmental signal canalization into demographic parameters of Ae. aegypti that could explain delayed high temper ature induced mosquito outbreaks. We performed model simulations using parameters estimated from a weekly time series from Thailand, assuming either independent or autocorrelated environments. For autocorrelated environments, we found that long delays in the association between the onset of “hot” environments and mosquito outbreaks (10 weeks, as observed in Thailand) can be generated when “hot” environments sequentially trigger a larval survival decrease and over-compensatory fecundity increase, which lasts for the whole “hot” period, in conjunction with a larval survival increase followed by a fecun dity decrease when the environment returns to “normal”. This result was not observed for independent environments. Finally, we discuss our results implications for prospective entomological research and vector management under changing environments.

Aedes aegypti L. (Diptera: Culicidae) es un mosquito urbano pantropical común, vector de los virus del dengue, la fiebre amarilla y el chikungunya. Los estudios han demostrado que la abundancia de Ae. aegypti está asociada a las fluctuaciones ambientales, revelando patrones como la aparición de brotes de mosquitos retardados, es decir, aumentos extraordinarios y repentinos de la abundancia de mosquitos tras temperaturas extremas transitorias. Aquí, utilizamos un modelo matricial de dos etapas (larvas y adultos) para proponer un mecanismo de canalización de señales ambientales en los parámetros demográficos de Ae. aegypti que podría explicar los brotes de mosquitos inducidos por las altas temperaturas. Realizamos simulaciones del modelo utilizando parámetros estimados a partir de una serie temporal semanal de Tailandia, suponiendo entornos independientes o autocorrelacionados. En el caso de los entornos autocorrelacionados, descubrimos que la asociación entre la aparición de entornos "cálidos" y los brotes de mosquitos se retrasa mucho (10 semanas, como se observó en Tailandia) cuando los entornos "cálidos" desencadenan secuencialmente una disminución de la supervivencia de las larvas y un aumento de la fecundidad sobrecompensatoria, que dura todo el periodo "cálido", junto con un aumento de la supervivencia de las larvas seguido de una disminución de la fecundidad cuando el entorno vuelve a ser "normal". Este resultado no se observó en entornos independientes. Finalmente, discutimos las implicaciones de nuestros resultados para la investigación entomológica prospectiva y la gestión de vectores en entornos cambiantes.