Исследователи изучают птиц, чтобы сдержать распространение вируса Западного Нила

Студенты Университета Содружества Виргинии (VCU) в предрассветные часы с помощью тепловизора ищут в парке гнезда американских малиновок, чтобы собрать данные для междисциплинарного исследования. Цель проекта — понять, как распространяется вирус Западного Нила (WNV), и разработать более эффективные стратегии предотвращения вспышек.

Комары, птенцы и математика

Вирус Западного Нила — это патоген, который в основном передается между комарами и птицами, а к людям может попасть через укус зараженного комара. У большинства инфицированных людей симптомы не развиваются, но примерно у каждого пятого возникает лихорадка с другими симптомами, а менее чем у 1% развивается серьезное, иногда смертельное неврологическое заболевание, такое как энцефалит или менингит.

Проект «Влияние временных вариаций в численности хозяев на разных стадиях жизни на региональную передачу и контроль вируса Западного Нила» поддержан грантом в $100 000 от Jeffress Trust Awards Program in Interdisciplinary Research.

Ключевой вопрос: Как сроки гнездования птиц влияют на динамику передачи вируса Западного Нила?

Исследователи предполагают, что птенцы особенно уязвимы для укусов комаров из-за меньшего оперения и слабых защитных механизмов. Во время сезона гнездования комары могут концентрироваться на небольшом числе восприимчивых хозяев-птенцов, что потенциально усиливает вирус в популяции комаров.

• Лесли Буллак, Ph.D., орнитолог из VCU, курирует полевые работы по сбору эмпирических данных о гнездовании птиц для математической модели.
• Сюзанна Робертсон, Ph.D., математик из VCU, разрабатывает модель на основе дифференциальных уравнений для птиц-хозяев и людей. Модель исследует, как изменения возрастного состава популяции птиц со временем, вместе с пищевыми предпочтениями комаров на разных стадиях, влияют на сроки и тяжесть вспышек WNV.
• Кевин Кейу, Ph.D., энтомолог, отмечает, что математические модели позволяют симулировать динамику передачи вируса в сценариях, которые невозможно наблюдать в природе. Долгосрочная цель — создать прогностические инструменты для оценки риска для людей и эффективности стратегий борьбы с болезнью.

Оценка стоимости стратегий борьбы с комарами

В проект включен математический инструмент «теория оптимального управления», который помогает взвесить затраты на различные стратегии контроля вируса (например, вакцинация птиц vs. применение инсектицидов) против стоимости для общества от распространения болезни.

Эльза Шефер, Ph.D., математик из Университета Мэримаунт, руководит этой частью проекта. Инструмент также может показать лучшее время для применения каждой стратегии в течение сезона размножения комаров.

Видеокамеры, работающие круглосуточно

Для сбора данных о птицах в парке команда Буллак установила видеокамеры, которые круглосуточно записывают активность в нескольких гнездах.

• Цель: Количественно оценить «нагрузку» комаров на птенцов и их реакцию на укусы (едят ли комаров, стряхивают их и т.д.).
• Объект исследования: Американские малиновки, так как они являются хорошим хозяином для WNV, гнездятся в городских и пригородных районах близко к людям и доступны для исследователей.

Студенты-исследователи Дэн Финнелл и Райан Леверинг находят гнезда с помощью тепловизора, поведенческих наблюдений и слуха. Они отмечают, что работа над проектом, который может привести к улучшению стратегий борьбы с вирусом Западного Нила, — это ценный и интересный опыт, несмотря на ранние подъемы и такие неудачи, как разорение гнезд хищниками.