发表机构
Sorbonne Université; Université Paris Cité; CNRS; Inria; Laboratoire Jacques-Louis Lions, LJLLEPC MUSCLEES; AMAP; Univ Montpellier; CIRAD; INRAe; IRD; University of Pretoria（索邦大学; 巴黎西岱大学; 法国国家科学研究中心; 法国国家数字与工程科学研究所; 雅克-路易·李翁斯实验室，LJLLEPC MUSCLEES; 植物与作物解剖学与发育生物学模型实验室; 蒙彼利埃大学; 法国农业研究国际中心; 法国国家农业食品环境研究院; 法国国家科研中心; 比勒陀利亚大学）
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本研究通过复合种群模型，结合网络结构、雄性歼灭技术和昆虫病原真菌，探讨了昆虫不育技术的最优释放策略，以实现东方果蝇种群的消除。
AI 中文摘要
昆虫不育技术（SIT）是一种生物防治方法，通过释放不育昆虫（通常仅为雄性）来减少害虫和病媒种群。在本工作中，通过一个包含n个相互连接斑块的显式复合种群模型来考虑空间方面。每个斑块包含一个非成虫阶段和分为雌性与雄性的成虫阶段，且雌性、野生雄性和不育雄性具有不同的扩散网络。该框架允许采用区域范围的害虫综合管理视角。以东方果蝇（Bactrocera dorsalis）为对象，我们考虑了两种具有生活阶段和性别特异性的额外控制方法。这些方法包括昆虫病原真菌土壤处理（EPFST），其对每个生活阶段具有差异化效果；以及雄性歼灭技术（MAT），其吸引并杀死野生和不育雄性。我们推导了一个充分条件，确保在考虑连续或脉冲周期性释放策略的情况下，所有斑块中的野生种群被消除。在诸如某些斑块无法释放不育雄性等约束下，我们随后研究了一个优化问题，以最小化所有释放斑块上释放速率的加权和，从而消除野生种群。为了说明目的，使用数值模拟来研究扩散网络配置、局部条件以及SIT与EPFST或MAT同时使用如何影响最优释放策略。本工作的主要贡献是在实际约束下，结合其他控制方法，确定用于种群消除的高效空间释放策略。
英文摘要
The sterile insect technique (SIT) is a biological control method that reduces insect pest and disease vector populations through the release of sterile insects (in general only males). In this work, spatial aspects are accounted for through an explicit metapopulation model of $n$ interconnected patches. Each patch includes a non-adult stage and adult stages divided into females and males, with distinct dispersal networks for females, wild males, and sterile males. This framework allows to adopt an area-wide integrated pest management perspective. Focusing on the oriental fruit fly, Bactrocera dorsalis, we consider two types of additional control methods, with life stage and sex specificities. These correspond to entomopathogenic fungi soil treatment (EPFST), with a differentiated effect at every life stage; and to the male annihilation technique (MAT), which attracts and kills wild and sterile males. We derive a sufficient condition ensuring elimination of the wild population in all patches, considering either continuous or impulsive periodic release strategies. Under constraints such as the impossibility of releasing sterile males in some patches, we then study an optimisation problem to minimise a weighted sum of the release rates over all release patches to eliminate the wild population. For illustrative purposes, numerical simulations are used to investigate how dispersal network configurations, local conditions, and the simultaneous use of SIT with EPFST or MAT affect optimal release strategies. The main contribution of this work is to identify efficient spatial release strategies for population elimination under practical constraints, in combination with other control methods.
Comments59 pages, 9 figures, 7 tables
