研究人员试图了解为何土地开发对海獭不利

计算模型表明,人类土地利用导致海洋感染增加

许多美国人梦想住在海边。居住在海洋附近的人数已从 1910 年的几百万增加到今天的 3700 多万,预计到 2050 年将接近 5000 万。这意味着更多人可以享受海景,但感染长距离传播的可能性也随之增加。

人类对沿海地区的开发导致疾病传播的两个重要因素增加。第一是病原体(人类和动物)数量的增加。第二是该地区自然水管理能力的破坏。这基本上意味着 流入海洋的径流量增加。这两者的结合意味着某些病原体可能长途跋涉,导致人类甚至更令人担忧的是野生动物爆发疾病。

后者中的一个特别例子发生在海獭身上。这些可爱的生物易受一种名为“弓形虫”的寄生虫感染。这种原生动物是猫的天然居民,这意味着它在水生动物中应该很少见。然而,多年来,这种感染的发生率一直在 上升。尽管这种现象的原因一直 存在争议,但最可能的原因是人类土地利用造成的径流。

Runoff from California Coast
来源:MODIS Aqua 卫星图像

证明这一理论一直相对困难。弓形虫的检测方法并非为大规模水体收集而设计。相反,研究人员必须依靠在动物(如海獭)感染寄生虫后进行鉴定。然后,通过基因分析,可以确定病原体的来源。

然而,由于一个区域面积广阔,追踪可能无效。这些障碍的总体影响是,尽管有所有间接证据,但缺乏确凿的证据。为了解决这个问题,有人提出基于收集的人口普查和野生动物数据进行数学建模,以提供一种视角。

最近,一个美国研究团队承担了这项任务。他们使用了 弓形虫传播的建模 来对这种病原体如何从猫传播到海獭进行计算预测。虽然人类活动肯定会涉及,但结果表明需要另一个因素:天气。

研究小组检查了加利福尼亚的两个区域。第一个是沿海海獭种群的分布范围,另一个是流向海洋的约 8500 平方英里的流域。由于后者面积很大,根据已积累的数据估算了弓形虫的排泄量。1990 年至 2010 年的土地覆盖统计数据提供了开发区域的位置和大小的详细信息。同一时期的人口普查信息允许估算不同地区猫的数量。

根据分析,在 20 年期间,人类实际占用的土地面积增加了 80% 到 150%。此外,猫的数量增加了 25% 到 50%。这为开发一个关于流入海洋的弓形虫数量增加的现实估计奠定了基础。这个数量达到了 44%。虽然这可能看起来很重要,但就总面积而言,传播给海獭的可能性被认为不理想。另一个因素必须起作用。

由于降雨事件期间径流量增加,研究小组决定检查同一时期的降水量数据,并确定降雨量是否能解释海洋中病原体含量的增加。换句话说,如果猫的数量保持在 1990 年的水平,降雨是否会导致海洋中弓形虫的含量增加。答案是肯定的;计算显示增加了 79%。这意味着早在 1990 年就已经造成了损害。

但真正的震惊来自于人口普查数据和降雨统计数据的结合。在 20 年期间,海洋中病原体的含量增加了 175%。这种增加可以很容易地解释海獭如何接触到病原体并最终被感染。

这项研究确实有一个小小的难题,即无法计算排入海洋的弓形虫的确切数量。这需要实地考察,给研究人员带来巨大的负担。更不用说,在海洋中寻找寄生虫比大海捞针还要困难。然而,这些计算确实有助于更好地理解土地开发如何影响环境。

显然,这项研究确实提供了对海獭弓形虫数量增加的机制以及人类如何促成病原体传播的一瞥。然而,在如何解决这个问题以保护海獭——以及推而广之的人类和其他生命——方面,答案在于减少流入海洋的径流量。然而,如何实现这一点本身就是一个问题。

 

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自青少年时期起,Jason Tetro就把实验室视为他的第二个家。他在微生物学和免疫学方面的经验使他涉足多个领域,包括血液传播、食品和水病原体;环境微生物学;消毒和防腐;以及SARS、禽流感和寨卡病毒等新兴病原体。他目前是圭尔夫大学的访问科学家。在公众中,Jason更广为人知的名字是“The Germ Guy”(细菌 guy),他经常在媒体上以其有时非传统的视角解读科学。Jason著有两本书:《The Germ Code》(2014年入围年度科学图书奖)和《The Germ Files》(曾连续几周登上全国畅销书榜)。他还合编了《The Human Microbiome Handbook》(人类微生物组手册),该书从学术角度探讨了微生物对人类健康的影响。他住在多伦多。

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