Экология леса определяет риск болезни Лайма на востоке США
На востоке США риск заражения болезнью Лайма выше в фрагментированных лесах с высокой плотностью грызунов и низкой численностью лисиц, опоссумов и енотов. К такому выводу пришли авторы анализа 19-летних данных по экологии клещевых заболеваний в лесном ландшафте, недавно опубликованного в журнале Ecology.
Болезнь Лайма — наиболее часто регистрируемое трансмиссивное заболевание в США. «Используя почти два десятилетия данных о лесной пищевой сети, мы хотели выяснить экологические условия, которые регулируют количество зараженных клещей в ландшафте», — объясняет Ричард С. Остфельд, эколог заболеваний из Института экосистемных исследований Кэри и один из ведущих авторов статьи.
Долгосрочные данные собирались в округе Датчесс, штат Нью-Йорк, эпицентре болезни Лайма. На шести лесных участках (по 2.2 гектара каждый) на территории Института Кэри отслеживались переменные: мелкие млекопитающие, черноногие клещи, клещевые патогены, олени, желуди и климат. Сообщества хищников и уровень зараженности клещей также регистрировались на 126 участках по всему округу Датчесс в течение двух лет.
Цель исследования — выявить экологические индикаторы для защиты общественного здоровья. Целостный анализ данных позволяет понять, как изменения в популяциях хищников и пищевых ресурсах меняют структуру лесного сообщества и, в конечном счете, численность зараженных черноногих клещей.
Ключевая роль грызунов
Черноногие клещи питаются кровью один раз на каждой из трех стадий жизни: личинка, нимфа и взрослая особь. Они рождаются свободными от патогенов, вызывающих болезнь Лайма, анаплазмоз и бабезиоз. Заражение происходит при питании кровью инфицированных млекопитающих, причем белоногие хомячки и восточные бурундуки являются наиболее компетентными резервуарами этих заболеваний.
На мышах можно обнаружить до 50 питающихся клещей. Эти грызуны эффективно переносят и передают патогены клещам. Инфицированные личинки, превращаясь в нимф, становятся угрозой для здоровья людей. Нимфы размером с маковое зерно трудно заметить, и они ответственны за большинство случаев заражения людей болезнью Лайма.
Данные по клещам и мелким млекопитающим
С начала 90-х годов на шести участках велся мониторинг мелких млекопитающих. Отлов проводился каждые 3-4 недели с мая по ноябрь. Было зафиксировано 78 146 поимок 19 299 особей белоногих хомячков и 15 646 поимок 3 755 особей восточных бурундуков. Мыши и бурундуки составили 90% отловов.
Клещей отбирали с помощью драг-полотна. За период анализа было собрано 11 115 нимф и 147 238 личинок. Более 7 000 нимф были протестированы на патогены болезни Лайма, анаплазмоза и бабезиоза.
Факторы, влияющие на численность зараженных клещей, были объединены в две системы: «снизу вверх» и «сверху вниз».
Контроль «снизу вверх»: желуди
Урожай желудей у дубов имеет циклический характер. Статистический анализ показал, что высокая численность желудей на участках увеличивала популяцию грызунов на следующий год и была надежным индикатором роста числа зараженных нимфальных клещей через два года после урожайного сезона.
Высокая плотность грызунов летом сильно коррелировала с высоким числом зараженных нимф в следующем году.
Контроль «сверху вниз»: хищники
Для оценки связи между численностью хищников и уровнем зараженности клещей камеры-ловушки с черными светодиодами были установлены по всему округу Датчесс. Фиксировались койоты, лисы, рыси, рыболовы, еноты и опоссумы.
Участки с высоким разнообразием хищников имели более низкую распространенность заражения у нимфальных клещей по сравнению с участками, где доминировали койоты. Наименьшая распространенность зараженных нимф была на участках с более высоким лесным покровом и разнообразием хищников. Рыси, лисы и опоссумы были связаны со снижением зараженности клещей.
Популяции койотов расширяются на востоке США. Койоты могут вытеснять лисиц и других мелких хищников, что снижает уровень хищничества на ключевых мелких млекопитающих-хозяевах патогенов. Это может привести к росту популяций грызунов и усилению зараженности клещей.
Климат
Температура, влажность и осадки непрерывно регистрировались с 1984 года. Команда обнаружила, что климат влияет на успех клещей. Теплая, сухая весенняя или зимняя погода была связана со снижением плотности зараженных нимф. Теплые, влажные зимы или весны не приводили к аналогичному сокращению численности клещей.
Клещи проводят около 95% времени вдали от хозяев, на земле, и чувствительны к высыханию.
Общая картина
Впервые синтезированы эффекты контроля «снизу вверх» и «сверху вниз» вместе с климатом на численность зараженных клещей. Длина этого набора данных, а также объем выборки собранных клещей и отловленных мелких млекопитающих беспрецедентны.
Авторы приходят к выводу, что в дубовых лесах на востоке США риск клещевых заболеваний тесно связан с колебаниями урожая желудей и структурой сообщества хищников.
Разнообразные, нетронутые сообщества хищников могут подавлять зараженность нимфальных клещей, ограничивая популяции грызунов. Леса, чрезмерно эксплуатируемые или фрагментированные застройкой, не могут поддерживать хищников среднего размера, и популяции мелких млекопитающих растут бесконтрольно.
Худший сценарий: если колебания урожая желудей вызывают резкий рост, а затем спад популяции грызунов, весна после спада будет особенно рискованной. Будет много зараженных нимф и меньше грызунов для питания. Клещи будут искать других хозяев, например, людей. Риск возрастает в районах, где нет хищников и млекопитающих-хозяев, эффективно уничтожающих клещей, таких как опоссумы.
В отсутствие вакцин предоставление людям правильной информации в нужное время и в нужном месте критически важно для снижения случаев клещевых заболеваний. Понимание систем заболеваний может помочь уточнить прогнозы, когда и где риск будет особенно высоким. Предупреждения на основе этих конкретных прогнозов, а не общих рекомендаций, могут противодействовать «усталости от предупреждений» и побудить людей активнее принимать меры самозащиты.