Распространение болезней растений происходит в основном вдоль дорог

Анализ с использованием более точных математико-статистических методов выявил причину, по которой мучнисторосяные грибы на Аландских островах наиболее распространены вдоль обочин дорог и перекрестков. Конкретной причиной оказалось то, что движение транспорта эффективно поднимает споры грибов с обочин в воздух.

Новые статистические методы позволяют выявлять сложные механизмы в природе, которые могут принципиально изменить наше понимание распространения болезней, среди прочего.

В недавно опубликованном исследовании использовался обширный набор данных мониторинга грибных заболеваний и влияющих на их распространение факторов окружающей среды, собранный за несколько лет на Аландских островах профессором экологии Хельсинкского университета Анна-Лиисой Лайне. Результаты опубликованы в журнале PLoS Computational Biology.

«Консолидация данных, собранных о дорожной сети, растениях и возникновении болезней растений, — непростая задача. Потребовались как новые виды статистических моделей, так и вычислительные мощности, которые были недоступны всего около десяти лет назад», — говорит постдокторант Элина Нумминен с факультета математики и статистики Хельсинкского университета.

С помощью адаптированной статистической модели исследователи также смогли продемонстрировать, что эпидемии, вызванные мучнисторосяными грибами, обычно были более обширными и устойчивыми, когда возникали на обочинах дорог, по сравнению с эпидемиями, возникающими на лугах или в других местах вдали от дорог.

Болезни растений распространены как среди диких, так и среди культурных растений, причем у многих растений есть свой специфический гриб мучнистой росы. Например, осенью симптомы таких заболеваний видны на листьях многих деревьев.

В этом исследовании ученые изучили мучнисторосяный гриб, который является обычным паразитом подорожника ланцетолистного на Аландских островах. Гриб в основном рассеивается ветром летом, когда мелкие споры гриба перелетают с одного растения на другое. Невооруженным глазом инфекция выглядит как белый налет спор гриба на растении.

Реки, океанские течения и лесные тропы также являются потенциальными путями передачи

Исследователей интересует передача болезней, поскольку это помогает объяснить возникновение и биологию заболеваний. Существуют болезни растений, которые распространяются вдоль берегов рек, маршрутов миграции птиц, океанских течений или, например, сетей воздушного сообщения, подобно болезням человека, распространяющимся через социальные сети.

Процесс передачи определяет распространенность и место возникновения, а способ передачи определяет, как разнообразие заболевания ответвляется во времени и пространстве и, в конечном итоге, как болезнь эволюционирует путем естественного отбора.

Как правило, болезни, которые распространяются очень эффективно и на большие расстояния, не эволюционируют, чтобы хорошо адаптироваться к местным условиям. Они обходятся в различных средах и потенциально более вредны для своих хозяев. С другой стороны, существуют болезни, которые распространяются менее эффективно и на более короткие расстояния.

«Новые методы статистической экологии могут значительно расширить наше прежнее понимание не только болезней растений, но и, скажем, распространения различных инвазивных или угрожаемых видов», — отмечает Нумминен. Более того, это делает их незаменимыми для прогнозирования будущих изменений окружающей среды. По словам Нумминен, оценки распространения и штаммов могут основываться на очень простых статистических анализах, надежность которых можно повысить за счет внедрения экологического реализма.