• Energy Research

The present study is the first modeling effort at a global scale to predict habitat suitability of fall armyworm (FAW), Spodoptera frugiperda and its key parasitoids, namely Chelonus insularis, Cotesia marginiventris,Eiphosoma laphygmae,Telenomus remus and Trichogramma pretiosum, to be considered for biological control. An adjusted procedure of a machine-learning algorithm, the maximum entropy (Maxent), was applied for the modeling experiments. Model predictions showed particularly high establishment potential of the five hymenopteran parasitoids in areas that are heavily affected by FAW (like the coastal belt of West Africa from Côte d’Ivoire (Ivory Coast) to Nigeria, the Congo basin to Eastern Africa, Eastern, Southern and Southeastern Asia and some portions of Eastern Australia) and those of potential invasion risks (western & southern Europe). These habitats can be priority sites for scaling FAW biocontrol efforts. In the context of global warming and the event of accidental FAW introduction, warmer parts of Europe are at high risk. The effect of winter on the survival and life cycle of the pest in Europe and other temperate regions of the world are discussed in this paper. Overall, the models provide pioneering information to guide decision making for biological-based medium and long-term management of FAW across the globe.

Efforts to recycle organic wastes using black soldier fly (BSF) Hermetia illucens into high-nutrient biomass that constitutes a sustainable fat (biodiesel) and high-quality protein ingredient in animal feeds have recently gained momentum worldwide. However, there is little information on the most suitable rearing conditions for growth, development and survivorship of these flies, which is a prerequisite for mass production technologies. We evaluated the physiological requirements for growth and reproduction of H. illucens on two diets [spent grains supplemented with brewers' yeast (D1) and un-supplemented (D2)]. Development rates at nine constant temperatures (10 - 42°C) were fitted to temperature-dependent linear and non-linear day-degree models. Thereafter, life history table parameters were determined within a range of favourable temperatures. The thermal maximum (TM) estimates for larval, pre-pupal and pupal development using non-linear model ranged between 37.2 ± 0.3 and 44.0 ± 2.3°C. The non-linear and linear day-degree model estimations of lower developmental temperature threshold for larvae were 11.7 ± 0.9 and 12.3 ± 1.4 °C for D1, and 10.4 ± 1.7 and 11.7 ± 3.0 °C for D2, respectively. The estimated thermal constant of immature life stages development of BSF was higher for the larval stage (250±25 DD for D1 and 333±51 for D2) than the other stages evaluated. Final larval wet weight was higher on D1 compared to D2. The population growth rate was most favourable at 30-degree celsius (°C) with higher intrinsic rate of natural increase (r_m=0.127 for D1 and 0.122 for D2) and shorter doubling time (5.5 days for D1 and 5.7 days for D2) compared to the other temperatures. These results are valuable for the optimization of commercial mass rearing procedures of BSF under various environmental conditions and prediction of population dynamics patterns using computer simulation models. Supplement to: Chia, Shaphan Yong; Tanga, Chrysantus M; Khamis, Fathiya Mbarak; Mohamed, Samira Abuelgasim; Salifu, Daisy; Sevgan, Subramanian; Fiaboe, Komi K M; Niassy, Saliou; van Loon, Joop J A; Dicke, Marcel; Ekesi, Sunday (2018): Threshold temperatures and thermal requirements of black soldier fly Hermetia illucens: Implications for mass production. PLoS ONE, 13(11), e0206097

Scapsipedus icipe Hugel et Tanga (Orthoptera : Gryllidae) est une espèce de grillon comestible nouvellement décrite. Bien qu'il existe un intérêt substantiel pour la production de masse de S. icipe pour l'alimentation humaine et animale, aucune information n'existe sur l'impact de la température sur leurs bionomiques. Les paramètres de développement, de survie, de reproduction et de table de survie de S. icipe dépendant de la température ont été générés et intégrés dans un logiciel avancé de modélisation du cycle de vie des insectes pour décrire l'augmentation relative de la population de S. icipe et sa propagation spatiale en fonction de neuf conditions de température constante. Nous avons examiné les prévisions et les implications du modèle pour la distribution potentielle de S. icipe en Afrique sous le climat actuel et futur. Ces régions où l'entomophagie est largement pratiquée ont des climats nettement différents. Nos résultats ont montré que les œufs de S. icipe étaient incapables d'éclore à 10 et 40 °C, tandis que les nymphes émergées ne parvenaient pas à terminer leur développement à 15 °C. On a observé que le temps de développement de S. icipe diminuait avec l'augmentation de la température. Les températures seuils de développement les plus basses estimées à l'aide de régressions linéaires étaient de 14,3, 12,67 et 19,12 °C et les constantes thermiques de développement étaient de 185,2, 1111,1 et 40,7 degrés-jours (JJ) pour les stades de l'œuf, de la nymphe et du pré-adulte, respectivement. La fécondité totale la plus élevée (3416 individus/femelle/génération), le taux intrinsèque d'augmentation naturelle (0,075 jour), le taux de reproduction net (1330,8 femelle/femelle/génération) et le temps de doublement le plus court (9,2 jours) ont été enregistrés à 30°C. Les régions prévues pour convenir par le modèle suggèrent que S. icipe est tolérant à un plus large éventail de conditions climatiques. Nos résultats fournissent pour la première fois des informations importantes sur l'impact de la température sur la biologie, l'établissement et la propagation de S. icipe à travers le continent africain. La perspective que la production de S. icipe comestible devienne un nouveau secteur dans l'industrie alimentaire humaine et animale est discutée. Scapsipedus icipe Hugel and Tanga (Orthoptera: Gryllidae) es una especie de grillo comestible recientemente descrita. Aunque existe un interés sustancial en la producción en masa de S. icipe para alimentos humanos y animales, no existe información sobre el impacto de la temperatura en su bionómica. Los parámetros de la tabla de desarrollo, supervivencia, reproducción y vida de S. icipe dependientes de la temperatura se generaron e integraron en el software avanzado de modelado del ciclo de vida de los insectos para describir el aumento relativo de la población de S. icipe y la propagación espacial en función de nueve condiciones de temperatura constante. Examinamos las predicciones del modelo y las implicaciones para la distribución potencial de S. icipe en África bajo el clima actual y futuro. Estas regiones donde la entomofagia se practica ampliamente tienen climas claramente diferentes. Nuestros resultados mostraron que los huevos de S. icipe no pudieron eclosionar a 10 y 40 ° C, mientras que las ninfas emergidas no pudieron completar el desarrollo a 15 ° C. Se observó que el tiempo de desarrollo de S. icipe disminuía con el aumento de la temperatura. Las temperaturas umbral de desarrollo más bajas estimadas mediante regresiones lineales fueron 14.3, 12.67 y 19.12 ° C y las constantes térmicas para el desarrollo fueron 185.2, 1111.1 y 40.7 grados días (DD) para las etapas de huevo, ninfa y preadulto, respectivamente. La fecundidad total más alta (3416 individuos/mujer/generación), la tasa intrínseca de aumento natural (0.075 días), la tasa reproductiva neta (1330.8 mujer/mujer/generación) y el tiempo de duplicación más corto (9.2 días) se registraron a 30 ° C. Las regiones predichas como adecuadas por el modelo sugieren que S. icipe es tolerante a una gama más amplia de condiciones climáticas. Nuestros hallazgos proporcionan por primera vez información importante sobre el impacto de la temperatura en la biología, el establecimiento y la propagación de S. icipe en todo el continente africano. Se discute la posibilidad de que la producción de S. icipe comestible se convierta en un nuevo sector en la industria de alimentos y piensos. Scapsipedus icipe Hugel and Tanga (Orthoptera: Gryllidae) is a newly described edible cricket species. Although, there is substantial interest in mass production of S. icipe for human food and animal feed, no information exists on the impact of temperature on their bionomics. Temperature-dependent development, survival, reproductive and life table parameters of S. icipe was generated and integrated into advanced Insect Life Cycle Modeling software to describe relative S. icipe population increase and spatial spread based on nine constant temperature conditions. We examined model predictions and implications for S. icipe potential distribution in Africa under current and future climate. These regions where entomophagy is widely practiced have distinctly different climates. Our results showed that S. icipe eggs were unable to hatch at 10 and 40°C, while emerged nymphs failed to complete development at 15°C. The developmental time of S. icipe was observed to decrease with increased in temperature. The lowest developmental threshold temperatures estimated using linear regressions was 14.3, 12.67 and 19.12°C and the thermal constants for development were 185.2, 1111.1- and 40.7-degree days (DD) for egg, nymph and pre-adult stages, respectively. The highest total fecundity (3416 individuals/female/generation), intrinsic rate of natural increase (0.075 days), net reproductive rate (1330.8 female/female/generation) and shortest doubling time (9.2 days) was recorded at 30°C. The regions predicted to be suitable by the model suggest that S. icipe is tolerant to a wider range of climatic conditions. Our findings provide for the first-time important information on the impact of temperature on the biology, establishment and spread of S. icipe across the Africa continent. The prospect of edible S. icipe production to become a new sector in food and feed industry is discussed. Scapsipedus icipe Hugel and Tanga (Orthoptera: Gryllidae) هو نوع من أنواع الكريكت الصالحة للأكل الموصوفة حديثًا. على الرغم من وجود اهتمام كبير بالإنتاج الضخم لـ S. icipe للأغذية البشرية والأعلاف الحيوانية، إلا أنه لا توجد معلومات حول تأثير درجة الحرارة على بيونومياتها. تم إنشاء معايير التطور والبقاء والتكاثر وجدول الحياة المعتمدة على درجة الحرارة لـ S. icipe ودمجها في برنامج نمذجة دورة حياة الحشرات المتقدم لوصف الزيادة النسبية في عدد S. icipe والانتشار المكاني بناءً على تسعة ظروف درجة حرارة ثابتة. درسنا تنبؤات النموذج والآثار المترتبة على توزيع S. icipe المحتمل في أفريقيا في ظل المناخ الحالي والمستقبلي. هذه المناطق التي تمارس فيها أكل الحشرات على نطاق واسع لها مناخات مختلفة بشكل واضح. أظهرت نتائجنا أن بيض S. icipe لم يتمكن من الفقس عند 10 و 40 درجة مئوية، بينما فشلت الحوريات الناشئة في إكمال النمو عند 15 درجة مئوية. لوحظ أن الوقت التطوري لـ S. icipe ينخفض مع زيادة درجة الحرارة. كانت أدنى درجات حرارة عتبة تطورية مقدرة باستخدام الانحدارات الخطية 14.3 و 12.67 و 19.12 درجة مئوية وكانت الثوابت الحرارية للتطور 185.2 و 1111.1 و 40.7 درجة (DD) للبيض والحورية ومراحل ما قبل البلوغ، على التوالي. تم تسجيل أعلى خصوبة إجمالية (3416 فردًا/أنثى/جيل)، ومعدل جوهري للزيادة الطبيعية (0.075 يومًا)، وصافي معدل الإنجاب (1330.8 أنثى/أنثى/جيل) وأقصر وقت للمضاعفة (9.2 يومًا) عند 30 درجة مئوية. تشير المناطق التي يتوقع النموذج أنها مناسبة إلى أن S. icipe متسامح مع مجموعة أوسع من الظروف المناخية. توفر النتائج التي توصلنا إليها معلومات مهمة لأول مرة حول تأثير درجة الحرارة على علم الأحياء وإنشاء وانتشار S. icipe عبر القارة الأفريقية. تمت مناقشة احتمال أن يصبح إنتاج S. icipe الصالح للأكل قطاعًا جديدًا في صناعة الأغذية والأعلاف.

The oriental fruit fly Bactrocera dorsalis (Diptera: Tephritidae) is a major pest of fruit and vegetable production systems on several continents. The pest has invaded many countries, causing considerable impact on fruit production systems and commercialization. In this study we determined the relationship between temperature and development, survival and reproductive parameters of B. dorsalis on an artificial diet under laboratory conditions under 7 constant temperatures (10, 15, 20, 25, 30, 33 and 35 °C) with 70 ± 10% relative humidity and a photoperiod of L12:D12. We validated the laboratory results with a full life table analysis under semi-natural conditions in a screenhouse. We used the Insect Life Cycle Modeling (ILCYM) software for all mathematical models and simulations applied to all life history parameters. Bactrocera dorsalis completed its development at temperatures ranging between 15 and 33 °C with the mean developmental time of egg, larva, and pupa ranging between 1.46 and 4.31 days, 7.14-25.67 days, and 7.18-31.50 respectively. The models predicted temperatures ranging between 20 and 30 °C as favorable for development and survival, and 20 to 25 °C for optimal fecundity of B. dorsalis. Life table parameters showed the highest gross reproductive rate (GRR), net reproductive rate (Ro), intrinsic rate of increase (rm), and finite rate of increase (λ) between 25 and 31 ᵒC while generation time (T) and doubling time (Dt) were low at this interval. The effects of future climate change on B. dorsalis life history parameters were further investigated and the outcome from this study will help in the management of B. dorsalis in different agroecologies in the context of ongoing climate change.