Mathematical modeling of the effects of atmospheric pressure on mosquito (Díptera: Culicidae) population density in Villa Clara, Cuba / Modelación matemática del efecto de la presión atmosférica sobre la densidad poblacional de los mosquitos (Diptera: Culicidae) en Villa Clara, Cuba

Abstract Introduction: Mosquitoes (Diptera: Culicidae) are considered one of the most versatile organisms in the world as they can breed in any pool of water, such as puddles or tanks. However, their reproduction is influenced by atmospheric variables that allow predicting their population density. Objective: To assess the impact of atmospheric pressure on mosquito population density in the province of Villa Clara, Cuba, by means of a mathematical model based on a regressive objective regression (ROR) methodology. Materials and methods: The development of the mathematical model to predict breeding sites was based on the number of breeding sites reported in the province of Villa Clara between 2000 and 2017, and the ROR model. Furthermore, a regression analysis was carried out using the IBM SPSS® version 19.0, which allowed obtaining models that explained 100% of the variance, with its corresponding standard error. Results: With respect to the number of breeding sites, an increasing trend was observed in the municipality of Cifuentes, while the trend was downward in Ranchuelo and Caibarién. The municipalities of Santa Clara and Encrucijada had the highest and lowest standard deviation (13.432 vs. 5.968, respectively), which demonstrates great variability among the data of each municipality. Conclusions: There is a close relationship between atmospheric pressure and mosquito population density since both total and specific larval densities increase as atmospheric pressure increases.

Resumen Introducción. Los mosquitos (Diptera: Culicidae) son uno de los organismos más versátiles del mundo, pues pueden reproducirse en cualquier depósito de agua, como charcos o tanques. Sin embargo, su reproducción está influenciada por variables atmosféricas que permiten predecir su densidad poblacional. Objetivo. Evaluar el impacto de la presión atmosférica en la densidad poblacional de mosquitos en la provincia de Villa Clara, Cuba, mediante el uso de modelos matemáticos basados en la metodología de regresión objetiva regresiva (ROR). Materiales y métodos. El desarrollo del modelo matemático de pronóstico de focos de reproducción se basó en el número de focos reportados en la provincia de Villa Clara entre 2000 y 2017, y en el modelo ROR. Además, se realizó un análisis de regresión mediante el programa IBM SPSS® versión 19.0, lo que permitió obtener modelos de regresión que explicaron el 100% de la varianza, con su error típico. Resultados. Respecto a la cantidad de focos, se observó una tendencia al aumento en el municipio de Cifuentes, mientras que en Ranchuelo y Caibarién la tendencia fue a la reducción. Los municipios de Santa Clara y Encrucijada tuvieron la desviación estándar más alta y más baja, respectivamente (134.32 vs. 5.968), lo que evidencia una gran variabilidad entre los datos de cada municipio. Conclusiones. Existe una estrecha relación entre la presión atmosférica y la densidad poblacional de mosquitos, ya que a medida que aumenta la presión atmosférica, aumentan las densidades larvales, tanto total como específicas.

Modeling of Equivalent Effective Temperature and its possible incidence on larval density of Anopheles mosquitoes (Diptera: Culicidae) in Villa Clara province, Cuba / Modelación de la Temperatura Efectiva Equivalente y posible incidencia en la densidad larval de mosquitos Anopheles (Diptera: Culicidae) en la provincia Villa Clara, Cuba

AbstractThe wind chill or Equivalent Effective Temperature (EET) is the thermic sensation that a person feels when being exposed to a certain combination of temperature from the air, relative humidity and wind velocity. The objective of this investigation was directed to determine the possible incidence of the EET upon the larval density of Anopheles mosquitoes in Villa Clara province, Cuba. The Climatological data were compiled from the Yabú station in Santa Clara, and a total of 5 370 measurements were included in a database every three hours, using the aggregate function of the Statistical Package of Social Science software version 13 (SPSS), from January 1st, 2011 to September 30th, 2013. A long term forecast (1 year of advance) was made to obtain EET and the Anopheles larval density in the locality of Santo Domingo was modelled. These entomological data were taken at the same time but monthly, so the EET data were converted to monthly scale to be correlated with the monthly data of the larval density. The result was a 97.1 % of variance with a standard error (SE) of 3.57 °C for the model of the EET with a year of anticipation; therefore, the tendency in time was significant. The modeling also included the Anopheles larval density of mosquitoes in Santo Domingo, Villa Clara province, observing an increase of the EET, while the Anopheles mosquito larvae also increased. The most important variables in the model were the EET that were back in 1, 2, 3, 4, 7, 16, 24, 40 for the previous year; that is to say 2 920, 2 921, and so on, which explained a strong contagion among the data. EET correlation compared with itself in previous year was high; therefore, it may be used as a predictable variable. The anophelinic density in Santo Domingo explained the 66 % of the variance, with a SE of 0.66 larvae.m-2. The tendency of the Anopheles larval density was to diminish. In conclusion, EET has an important impact in larval density of Anopheles with EET increase associated with larval density decrease.

ResumenLa Temperatura Efectiva Equivalente (TEE) es la sensación térmica que siente una persona frente a una determinada combinación de temperatura del aire, humedad relativa y velocidad del viento. El objetivo de la investigación fue determinar la posible incidencia de la TEE sobre la densidad larval de mosquitos del género Anopheles en la provincia Villa Clara, Cuba. Una base de datos recogió medidas climatológicos cada tres horas durante el periodo comprendido entre el 1 de enero 2011 hasta el 30 de septiembre 2013, proveyendo un total de 5 370 medidas de la estación Yabú de Santa Clara. Se realizó un pronóstico a largo plazo (1 año) para obtener la TEE y se modeló la densidad larvaria total de mosquitos en la localidad de Santo Domingo. Los datos entomológicos fueron recogidos en el mismo lapso temporal pero con una periodicidad mensual, por lo que los datos de TEE fueron convertidos a escala mensual para poder ser empleados con los datos de densidad larvaria. Para la modelación se utilizó la Metodología de Regresión Objetiva Regresiva que explicó el 97.1 % de varianza con un error estándar (SE) de 3.57 ºC para el modelo de TEE con un año de antelación; la tendencia en el tiempo fue significativa al aumento. Además, al modelar la densidad larvaria anofelínica en el municipio Santo Domingo, se observó que a medida que aumenta la TEE, disminuye la densidad larval anofelínica. La variable más importante en el modelo fue la TEE regresada en 1, 2, 3, 4, 7, 16, 24, 40, pero del año anterior, es decir 2 920, 2 921, y así sucesivamente, explicando un contagio muy fuerte entre los datos. Ello fue debido a que la correlación de TEE con ella misma en años anteriores fue alta, por lo que puede ser utilizada como variable predictora. El modelo de densidad larval anofelínica en Santo Domingo explicó el 66 % de la varianza, con un SE de 0.06 larvas/m2. La tendencia de la DLA fue a la disminución. En conclusión, la TEE tuvo una incidencia directamente proporcional en la densidad larval anofelínica, ya que a medida que aumentaba este indicador, disminuyó la densidad larval anofelínica.