Impact of insecticide-treated nets protecting cattle in zero-grazing units on nuisance and biting insects in the forest region of Kumasi, Ghana

Abstract

The objective of this study was to assess the effect of an insecticide-treated net on the density of insects of veterinary and medical importance (Dipterids) inside and in the surroundings of zero-grazing cattle enclosures by measuring fly and mosquito densities through three different trapping methods. The effect of the insecticide-treated net fence on anophelines was also investigated because of their role as malaria vectors As experimental setup, four similar sites were chosen for the construction of four pens. These were built approximately half a kilometer from each other and were all near a small water course surrounded by dense vegetation. Six black zebu bulls of comparable size were chosen as experimental animals and remained within the pens throughout the trial. Pens were denominated as A, B, C and D; pen A served as the negative control pen with no animals and no netting; pen B with two zebu bulls was surrounded by an untreated net (100 cm height); pen C with two animals had no netting, and pen D also with two animals was protected by a deltamethrin impregnated net (100 cm height). The trial was performed for six weeks during the months of October and November 2005. For the entomological monitoring three insect catching methods were applied: mono-conical traps, odor-baited traps (BG-SentinelTM Trap) and human landing catch (HLC) with volunteer human baits in order to determine the mosquito biting rates. The caught insects were then counted and identified. Anopheline mosquitoes were dissected to assess parity. Serological identification of malaria infected mosquitoes was conducted by the KCCR through ELISA and sporozoite rates were determined. In addition, monthly biting rates (MBR) and entomological inoculation rates (EIR) were calculated. The annoyance caused by biting and nuisance flies was monitored twice weekly by digital photos of selected animal body regions and thirty-second video recordings of each animal. Weekly means of counted flies and recorded defensive movements were calculated per animal. In and around pen D (treated net) the results showed a consistently low catch of insects with all catching methods, as well as a considerable reduction (70-80%) of nuisance and animal disturbance. Animals appeared calmer and displayed an undisturbed fodder intake whereas in other pens the nuisance and biting flies created significant annoyance. Most mosquitoes caught with the HLC method were caught in pen B (untreated net) demonstrating that an untreated net provides no protection. Many mosquitoes were caught with the HLC method in pen A (negative control), possibly due to the absence of animals as alternative host to divert the insects from the human catcher. It is acknowledged that animals can be protective against malaria – a circumstance commonly known as zooprophylaxis. The BG SentinelTM trap (without black light) caught distinctly fewer mosquitoes than the HLC method and was considered unsuitable for catching anophelines. However, it proved to be valuable for catching biting midges (Ceratopogonidae) and sand flies (Phlebotominae). Analysis of malaria transmission parameters (MBR, SR, EIR) revealed slight differences among experimental pens. Studies should be continued over a longer time period to determine if the use of insecticide-treated nets surrounding animal enclosures influences malaria transmission. Furthermore, the impact on weight gain and milk yield should be evaluated. Cost efficiency of using insecticide-treated net fences by African farmers must be estimated. Considerable benefits for livestock keepers both in intensive as well as in traditional farming systems (nomadic grazing economy) are likely to be obtained.

Ziel dieser Studie war die Beurteilung der Wirkung eines insektizid- behandelten Netzes auf das Vorkommen medizinisch/veterinärmedizinisch bedeutsamer Insekten (Diptera) innerhalb und in der Umgebung von Rinderstallungen durch Messung des Anflugs von Fliegen und Mücken mit drei verschiedenen Fangmethoden. Die Wirkung des insektizid-behandelten Netzzaunes auf Anophelesmücken wurde wegen ihrer Rolle als Malariaüberträger ebenfalls untersucht. Als Versuchsanordnung wurden vier Stallungen an ähnlichen Standorten aufgebaut. Die Stallungen wurden etwa einen halben Kilometer entfernt voneinander errichtet und lagen, umgeben von dichter Vegetation, nahe einem kleinen Wasserlauf. Sechs schwarze Zebubullen von vergleichbarer Größe wurden als Versuchstiere ausgewählt, die für die gesamte Versuchdauer innerhalb der Stallungen verblieben, aber wöchentlich zwischen den Stallungen B, C und D rotierten. Die Stallungen wurden als A, B, C und D bezeichnet. Stall A diente als Negativ-Kontrolle, d.h. ohne Tiere und ohne Netz; Stall B mit zwei Zebubullen war umgeben von einem unbehandelten Netz (100 cm Höhe); Stall C mit zwei Tieren hatte keinen Netzzaun und Stall D mit ebenfalls zwei Tieren war von demselben aber mit Deltamethrin imprägnierten Netz (100 cm Höhe) umgeben. Der Versuch erstreckte sich über sechs Wochen und wurde in den Monaten Oktober und November 2005 durchgeführt. Für die entomologischen Folgeuntersuchungen wurden drei Fangmethoden in allen Ställen angewandt: Monokonische Fallen, Ansaugfallen mit Geruchsstoffen (BG-SentinelTM Trap) und Lebendfallen mit freiwilligen Versuchspersonen (human landing catch, HLC) zur Bestimmung der Mückenstechraten. Die Insekten wurden anschließend ausgezählt und bestimmt. Anophelesmücken wurden seziert und auf Parität untersucht. Der Anteil mit Sporozoiten infizierten Mücken wurde serologisch im ELISA durch das Kumasi Centre for Collaborative Research in Tropical Medicine bestimmt und die Sporozoitenraten (SR) determiniert. Weiter wurden monatliche Stechraten (MBR) und entomologische Inokulationsraten (EIR) berechnet. Die Belästigung durch Stechfliegen und andere Lästlingsinsekten wurde zweimal in der Woche durch Aufnahme digitaler Fotos von ausgewählten Körperregionen der betroffenen Rinder und durch Video-Aufnahmen über 30 Sekunden von jedem Tier erfasst. Aus den gezählten Fliegen und Abwehrbewegungen wurde der wöchentliche Durchschnitt pro Tier berechnet. In und um Stall D (behandeltes Netz) zeigten die Ergebnisse einen gleichbleibend niedrigen Fang von Insekten bei allen Fangmethoden sowie erhebliche Reduktionen (70-80%) der Belästigungen und Störungen der Tiere. Die Tiere erschienen ruhiger und ungestörter bei der Futteraufnahme, wohingegen in den anderen Stallungen Lästlingsinsekten erhebliche Störungen der Tiere verursachten. Die meisten Mücken wurden mit der HLC-Methode im Stall B (unbehandeltes Netz) gefangen. Dies zeigt, dass ein unbehandeltes Netz keinen Schutz bietet. Von den mit der HLC-Methode gefangenen Mücken wurde der größte Teil in Stall A (Negativ-Kontrolle) festgestellt. Als Ursache kann das Fehlen von Tieren vermutet werden, die die Insekten vom Menschen ablenken, ein Umstand, der als Schutz gegen die Malaria dienen könnte - auch allgemein bekannt als Zooprophylaxis. Die BG SentinelTM Falle (ohne Schwarzlicht) fing deutlich weniger Mücken als die HLC-Methode und wurde als ungeeignet für den Fang von Anophelesmücken gewertet. Hingegen erwies sie sich als eine wirksame Falle für den Fang von Gnitzen (Ceratopogonidae) und Sandmücken (Phlebotominae). Die Analyse der Malaria- Übertragungsparameter (MBR, SR, EIR) zeigte nur leichte Unterschiede zwischen den experimentellen Stallungen. Um festzustellen, ob die Malariaübertragung durch insektizid-behandelte Netze um Tierställe nachhaltig beeinflusst wird, sollten weitergehende Studien über einen längeren Zeitraum geplant werden. Auch sollte hierbei die Auswirkung auf die Gewichtszunahme und Milchleistung der geschützten Tiere ermittelt werden. Die Kosteneffizienz der Verwendung insektizid-behandelter Netzzäunen durch afrikanische Bauern sollte evaluiert werden, um die Vorteile für die Tierhalter sowohl in intensiven als auch in den traditionellen Haltungssystemen (Weidenwirtschaft von Nomaden) bewerten zu können.