A resource-consumer model applied to the leaf miner (Tuta absoluta) - tomato (Solanum lycopersicum) system : consequences of agronomic practices and environmental temperature

The South American tomato leaf miner, Tuta absoluta (Meyrick) (Lepidoptera: Gelechiidae), is a devastating leaf-mining pest, and one of the key pests for tomato, Solanum lycopersicum. Originating from South America, in the last fifteen years T. absoluta was able to expand in most of European and African countries, and current estimates all indicate the potential spread to all key tomato-growing regions. Despite the major importance of this pest at a global level, its population dynamics is very poorly studied, with the vast majority of scientific literature focusing on the pest biology at the individual level. Very few studies concerned population dynamics, even fewer attempted a mathematical process-based modelization, and none considered the coupled dynamics of plant and pest. The aim of this thesis is to conceive the first coupled T. absoluta - tomato plant model, developed within the framework of the ecological process-based models. The model is a particular case of a general ecological system composed by an herbivorous insect and the plant it feeds on. The model, calibrated using data and empirical evidences found in literature, is able to reproduce several observed patterns. Eventually, the model has been used for studying the behaviour of the T. absoluta - tomato system under the combined effect of temperature, irrigation, fertilization and bio-control.

La minatrice fogliare Tuta absoluta (Meyrick) (Lepidoptera: Gelechiidae) è un infestante della pianta di pomodoro, Solanum lycopersicum . Specie originaria del Sud America, negli ultimi quindici anni T. absoluta è stata in grado di invadere la maggior parte dei paesi di Europa ed Africa, e le previsioni indicano una potenziale diffusione a tutte le maggiori aree di produzione del pomodoro a livello globale. Nonostante il pericolo rappresentato da T. absoluta, la maggior parte delle pubblicazioni scientifiche ne studia la biologia a livello individuale, e la sua dinamica di popolazione rimane poco studiata. Pochi studi hanno considerato la dinamica di popolazione, ancora meno ne hanno dato una rappresentazione matematica, e nessuno ha considerato l’ interazione con l’ accrescimento della pianta. Lo scopo di questo lavoro è realizzare il primo modello dinamico del sistema T. absoluta - pomodoro, nel contesto dei modelli ecologici consumatore - risorsa. Questo modello descrive un caso particolare di un sistema ecologico generale costituito da un insetto erbivoro e dalla pianta di cui si nutre. Il modello, parametrizzato utilizzando dati ed evidenze empiriche disponibili in letteratura, è in grado di riprodurre diversi pattern osservati. Infine, il modello è stato utilizzato per studiare il comportamento del sistema T. absoluta - pomodoro sotto l’effetto combinato di temperatura, irrigazione, fertilizzazione e bio-controllo.