Master of Science / Department of Biological & Agricultural Engineering / Naiqian Zhang / The primary objective of this research is to achieve automatic evaluation of the efficiency of using Trichogramma bourarachae for biological control of Cadra (=Ephestia) cautella by calculating the rate of parasitization. Cadra cautella is a moth feeding as a larva on dried fruit as well as stored nuts, seeds, and other warehouse foodstuffs. It attacks dates from ripening stages while on tree, throughout storage, and until consumption. These attacks cause significant qualitative and quantitative damages, which negatively affect dates’ marketability, resulting in economic losses. To achieve this research goal, tasks were accomplished by developing image processing algorithms for detecting, identifying, and differentiating between three Cadra cautella egg categories based on the success of Trichogramma parasitization against them. The egg categories were parasitized (black and dark red), fertile (unhatched yellow), and hatched (white) eggs. Color, intensity, and shape information was obtained from digital images of Cadra eggs after they were subjected to Trichogramma parasitization and used to develop detection algorithms. Two image processing methods were developed. The first method included segmentation and extractions of color and morphological features followed by watershed delineation, and is referred to as the "Watershed Method" (WT). The second method utilized the Hough Transformation to find circular objects followed by convolution filtering, and is referred to as the "Hough Transform Method" (HT). The algorithms were developed based on 2 images and then tested on more than 40 images. The WT and the HT methods achieved correct classification rates (CCRs) of parasitized eggs of 92% and 96%, respectively. Their CCRs of yellow eggs were 48% and 94%, respectively, while for white eggs the CCRs were 42% and 73%. Both methods performed satisfactorily in detecting the parasitized eggs, but the HT outperformed the WT in detecting the unparasitized eggs. The developed detection methods will enable automatic evaluation of biological control of Cadra (=Ephestia) cautella using Trichogramma bourarachae. Moreover, with few adjustments these methods can be used in similar applications such as detecting plant diseases in terms of presence of insects or their eggs.

Os seres vivos estão constantemente influenciando e sendo influenciados pelo meio ambiente. Esta interação pode afetar diretamente o comportamento e a sobrevivência destes seres vivos, incluindo os insetos. O objetivo deste trabalho foi descrever os efeitos de fatores bióticos e abióticos sobre o comportamento e sobrevivência de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae) e de seus parasitoides de ovos Telenomus remus Nixon 1937 (Hymenoptera: Scelionidae), Trichogramma atopovirilia Oatman & Platner 1983 e T. pretiosum Riley 1879 (Hym.: Trichogrammatidae). Os resultados mostraram que adultos de S. frugiperda realizam suas atividades reprodutivas em períodos bem definidos de sua vida, preferencialmente desde o início até meados da escotofase. Fêmeas de T. remus realizaram parasitismo de ovos de S. frugiperda tanto durante o dia quanto durante a noite. T. atopovirilia foi, dentre as três espécies de parasitoides estudadas, a que apresentou a mais ampla faixa térmica para desenvolvimento ótimo, podendo apresentar elevado potencial de controle de S. frugiperda em regiões quentes como frias. A sobrevivência e os comportamentos de forrageamento de T. remus, T. atopovirilia e T. pretiosum foram afetados pelas competições intra e/ou interespecíficas, sendo os efeitos destas competições peculiares para cada uma das espécies. A competição intra-específica interna afetou a sobrevivência de T. atopovirilia, mas não a de T. pretiosum nem a de T. remus. As competições interespecíficas internas afetaram a sobrevivência destas três espécies, sendo a ordem de parasitismo e o intervalo entre as oviposições determinantes para o resultado da competição. Observou-se emergência das duas espécies de Trichogramma a partir de um único ovo multiparasitado. A espécie T. atopovirilia, dentre as três espécies estudadas, foi a que apresentou maior probabilidade de vencer na competição interna interespecífica. Estes resultados sugerem que pistas químicas (ex.: feromônios) liberadas por adultos de S. frugiperda podem ser utilizadas como cairomônios por fêmeas de T. remus durante o período noturno, viabilizando o fenômeno de forésia, e que a temperatura e competição afetam a sobrevivência e/ou o comportamento de T. remus, T. atopovirilia e T. pretiosum, devendo ser consideradas na escolha da espécie ou combinação de espécies a ser liberada em campo visando ao controle populacional de S. frugiperda. / Living beings often influence and are influenced by the environment. Such interactions can directly affect the behavior and survivorship of insects. The aim of this study was to describe the effects of biotic and abiotic factors on the behavior and survivorship of Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae) and its egg parasitoids Telenomus remus Nixon 1937 (Hymenoptera: Scelionidae), Trichogramma atopovirilia Oatman & Platner 1983, and T. pretiosum Riley 1879 (Hym.: Trichogrammatidae). The results showed that adults of S. frugiperda perform reproductive activities during well-defined periods of their life, preferably from the beginning until the middle of scotophase. Females of T. remus parasitized S. frugiperda eggs in both photophase and scotophase. T. atopovirilia was the species with the widest temperature range for optimal development, and therefore with a high potential for controlling S. frugiperda populations in different temperature conditions. Survivorship and foraging behaviors of T. remus, T. atopovirilia, and T. pretiosum were affected by intra- and/or interspecific competition, with particular effects on each parasitoid species. Intrinsic intraspecific competition affected T. atopovirilia survivorship, but did not affect T. pretiosum or T. remus. Intrinsic interspecific competition affected survivorship of all three parasitoid species. The parasitism sequence and oviposition interval were critical for the result of this competition. Emergence of two Trichogramma species from a single multiparasitized host egg was observed. Of the three parasitoid species, T. atopovirilia showed the highest likelihood of winning in intrinsic interspecific competition. These results suggest that chemical cues (e.g., pheromones) released by adults of S. frugiperda can be used as kairomones by females of T. remus during the scotophase, enabling the phenomenon of phoresy. Moreover, temperature and competition affect the survivorship and/or behavior of T. remus, T. atopovirilia and T. pretiosum and should be considered when selecting the species or combination of species for field release to control S. frugiperda populations.

Os seres vivos estão constantemente influenciando e sendo influenciados pelo meio ambiente. Esta interação pode afetar diretamente o comportamento e a sobrevivência destes seres vivos, incluindo os insetos. O objetivo deste trabalho foi descrever os efeitos de fatores bióticos e abióticos sobre o comportamento e sobrevivência de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae) e de seus parasitoides de ovos Telenomus remus Nixon 1937 (Hymenoptera: Scelionidae), Trichogramma atopovirilia Oatman & Platner 1983 e T. pretiosum Riley 1879 (Hym.: Trichogrammatidae). Os resultados mostraram que adultos de S. frugiperda realizam suas atividades reprodutivas em períodos bem definidos de sua vida, preferencialmente desde o início até meados da escotofase. Fêmeas de T. remus realizaram parasitismo de ovos de S. frugiperda tanto durante o dia quanto durante a noite. T. atopovirilia foi, dentre as três espécies de parasitoides estudadas, a que apresentou a mais ampla faixa térmica para desenvolvimento ótimo, podendo apresentar elevado potencial de controle de S. frugiperda em regiões quentes como frias. A sobrevivência e os comportamentos de forrageamento de T. remus, T. atopovirilia e T. pretiosum foram afetados pelas competições intra e/ou interespecíficas, sendo os efeitos destas competições peculiares para cada uma das espécies. A competição intra-específica interna afetou a sobrevivência de T. atopovirilia, mas não a de T. pretiosum nem a de T. remus. As competições interespecíficas internas afetaram a sobrevivência destas três espécies, sendo a ordem de parasitismo e o intervalo entre as oviposições determinantes para o resultado da competição. Observou-se emergência das duas espécies de Trichogramma a partir de um único ovo multiparasitado. A espécie T. atopovirilia, dentre as três espécies estudadas, foi a que apresentou maior probabilidade de vencer na competição interna interespecífica. Estes resultados sugerem que pistas químicas (ex.: feromônios) liberadas por adultos de S. frugiperda podem ser utilizadas como cairomônios por fêmeas de T. remus durante o período noturno, viabilizando o fenômeno de forésia, e que a temperatura e competição afetam a sobrevivência e/ou o comportamento de T. remus, T. atopovirilia e T. pretiosum, devendo ser consideradas na escolha da espécie ou combinação de espécies a ser liberada em campo visando ao controle populacional de S. frugiperda. / Living beings often influence and are influenced by the environment. Such interactions can directly affect the behavior and survivorship of insects. The aim of this study was to describe the effects of biotic and abiotic factors on the behavior and survivorship of Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae) and its egg parasitoids Telenomus remus Nixon 1937 (Hymenoptera: Scelionidae), Trichogramma atopovirilia Oatman & Platner 1983, and T. pretiosum Riley 1879 (Hym.: Trichogrammatidae). The results showed that adults of S. frugiperda perform reproductive activities during well-defined periods of their life, preferably from the beginning until the middle of scotophase. Females of T. remus parasitized S. frugiperda eggs in both photophase and scotophase. T. atopovirilia was the species with the widest temperature range for optimal development, and therefore with a high potential for controlling S. frugiperda populations in different temperature conditions. Survivorship and foraging behaviors of T. remus, T. atopovirilia, and T. pretiosum were affected by intra- and/or interspecific competition, with particular effects on each parasitoid species. Intrinsic intraspecific competition affected T. atopovirilia survivorship, but did not affect T. pretiosum or T. remus. Intrinsic interspecific competition affected survivorship of all three parasitoid species. The parasitism sequence and oviposition interval were critical for the result of this competition. Emergence of two Trichogramma species from a single multiparasitized host egg was observed. Of the three parasitoid species, T. atopovirilia showed the highest likelihood of winning in intrinsic interspecific competition. These results suggest that chemical cues (e.g., pheromones) released by adults of S. frugiperda can be used as kairomones by females of T. remus during the scotophase, enabling the phenomenon of phoresy. Moreover, temperature and competition affect the survivorship and/or behavior of T. remus, T. atopovirilia and T. pretiosum and should be considered when selecting the species or combination of species for field release to control S. frugiperda populations.