Simulation model for phytomona epidemics in coconut trees / Simulation model for phytomona epidemics in coconut trees

ABSTRACT

A mathematical deterministic compartmental model of a system composed by the host plant - coconut palms, the pathogen microorganism - Phytomonas staheli McGhee & McGhee, and the insect vector - Lincus lobuliger Bred. (Hemiptera Pentatomidae) was developed. A healthy insect becomes infected after feeding on a diseased tree starting an epidemic by disseminating P. staheli to healthy palms. This process initiates an exponential disease growth that decreases when the number of infected plants increases. The software Vensim DSS® was used as a tool to build a simulation model of disease dynamics. Compartments (stocks) for healthy, infected and eradicated plants represented the plant components of the system. There are two sub models for the insect vector population; the compartments represent each life stage of the healthy and infected vector population. The simulation outputs were compared with data from a recorded epidemic of Phytomonas that occurred at the Experimental Station Lemos Maia (Cocoa Research Center, CEPLAC/CEPEC), located at Una, Bahia. Here we present extensive data on the sensitivity analysis of the parameters and results from simulations of application of epidemics control methods. The model indicates that control techniques for the vector only delays the spread of the disease, and that it would be more convenient not to apply control techniques for Lincus sp. in areas where the disease is absent.

RESUMO

Este trabalho apresenta um modelo matemático determinístico compartimental do sistema composto pela planta hospedeira - coqueiro, o microorganismo patógeno - Phytomonas staheli McGhee & McGhee, e o inseto vetor - Lincus lobuliger Bred. (Hemiptera Pentatomidae). Inicialmente um inseto sadio torna-se infectado após alimentar-se de uma planta infectada; conseqüentemente ele pode iniciar uma epidemia, disseminando P. staheli para plantas sadias. Esse processo inicia um crescimento exponencial da doença, que decresce conforme aumenta o numero de plantas infectadas. O programa Vensim DSS® foi utilizado para desenvolver um modelo de simulação da dinâmica da doença. Compartimentos para as plantas sadias, infectadas e erradicadas representam os componentes do sistema correspondentes ao hospedeiro. Existem dois sub modelos para a população do inseto vetor, onde os compartimentos representam os estágios de desenvolvimento (ovos, ninfas e adultos) das populações de vetores sadios e infectados, respectivamente. Os resultados da simulação foram comparados com dados de uma epidemia de fitomonas que teve inicio na Estação Experimental Lemos Maia (CEPLAC/CEPEC) localizada no município de Una, Bahia, Brasil. São apresentados resultados extensivos da análise da sensitividade do modelo às variáveis do sistema assim como resultados referentes à simulação da aplicação de diferentes métodos de controle. O modelo indica que a aplicação de técnicas de controle do vetor retarda a disseminação da doença, e que seria mais conveniente não aplicar técnicas de controle do L. lobuliger em áreas onde a doença não está ocorrendo.