Chaotic dynamics of the sugarcane borer-two parasitoid agroecosystem with seasonality

Abstract

A produção de cana-de-açúcar é um setor significativo e lucrativo do agronegócio em muitos países. No entanto, essa indústria sofre perdas significativas com as pragas da cana-de-açúcar, dentre as quais a mais importante é a broca da cana-de-açúcar (Diatraea saccharalis). Essa população de pragas é difícil de ser controlada devido às suas diferentes fases de vida, portanto o controle biológico (com mais de uma espécie de predador) pode ser aplicado. Neste trabalho, apresentamos e analisamos um modelo matemático que descreve a dinâmica da broca da cana-de-açúcar e seus dois parasitoides, nos estágios de ovos (Trichogramma galloi) e de larvas (Cotesia flavipes). Primeiro, um modelo hospedeiro-parasitoide é usado para obter a dinâmica populacional, que também considera a influência das variações sazonais. Em seguida, simulações do sistema e diagramas de bifurcação mostram que a introdução de perturbações de sazonalidade causam dinâmicas complexas e resultam em ciclos limite e atratores estranhos.

Sugarcane production is a significant and profitable agribusiness sector in many countries. Nevertheless, this industry suffers significant losses from sugarcane pests, among which the most important is the sugarcane borer (Diatraea saccharalis). This pest population is hard to control due to its different life stages, thus biological control (with more than one predator species) can be applied. Therefore, in this work, we present and analyze a mathematical model that describes the dynamics of the sugarcane borer and its two parasitoids ub tge egg stage (Trichogramma galloi) and larval stage (Cotesia flavipes). First, a host-parasitoid model is used to obtain the population dynamics, which also considers the influence of seasonal variations. Then, system simulations and bifurcation diagrams show that the introduction of seasonality perturbations causes complex dynamics and results in limit cycles and strange attractors.