Jump to content

Экология болезней

Экология болезней — это раздел экологии, изучающий механизмы, закономерности и эффекты взаимодействия хозяина и патогена , особенно при инфекционных заболеваниях. [1] Например, в нем исследуется, как паразиты распространяются и влияют на популяции и сообщества диких животных. [1] [2] Изучая течение болезней в естественной среде, ученые стремятся лучше понять, как изменения в окружающей среде могут влиять на распространение патогенов и других заболеваний. [2] Таким образом, экология болезней стремится понять связи между экологическими взаимодействиями и эволюцией болезней. [2] Новые возникающие и вновь возникающие инфекционные заболевания (заражающие как диких животных, так и людей) растут беспрецедентными темпами, что может иметь долгосрочные последствия для общественного здравоохранения, здоровья экосистем и биоразнообразия . [3]

Факторы, влияющие на распространение заболеваний

[ редактировать ]

Паразитарные инфекции, наряду с некоторыми передающимися заболеваниями, присутствуют в дикой природе и могут иметь серьезные последствия для здоровья отдельных людей и популяций. [4] Постоянное взаимодействие хозяина и паразита делает экологию болезней решающей в экологии сохранения . [4]

Экологические факторы

[ редактировать ]

Экологическими факторами, которые могут определять устойчивость и распространение болезней, являются размер, плотность и состав популяции. [4] Размер популяции хозяина важен в контексте взаимодействия хозяина и паразита, поскольку для распространения болезней требуется достаточно большая популяция хозяина, чтобы поддерживать паразитарные взаимодействия. Здоровье населения в целом (и численность ослабленных членов населения) также будет влиять на то, как паразиты и болезни будут передаваться между членами. [4] Кроме того, динамика конкуренции и хищничества в экосистеме может влиять на плотность потенциальных хозяев, которые могут либо размножать, либо ограничивать распространение болезней. [4]

Взаимодействие хищник-жертва

[ редактировать ]

В некоторых случаях, когда паразит ослабил животное, оно становится легкой добычей для хищника. [5] Иногда хищники предпочитают питаться больной или инфицированной добычей, даже если они являются носителями паразита, из-за возможности присутствия слабой добычи. [5] Без присутствия хищников количество видов-жертв, вероятно, превысит управляемую численность, что приведет к быстрому распространению патогенов по всей популяции жертв. [6] Число доступных хозяев увеличивалось, когда инфицированные особи не удалялись из-за низкой активности хищников. [7] Однако в некоторых ситуациях кормление хищников может потревожить патоген, который ранее находился в состоянии покоя, что приводит к эпидемии , которая в противном случае не произошла бы. [8] Некоторые паразиты способны выжить, когда их вид-хозяин потребляется, что приводит к распространению паразита в отходах хищника, что может продолжить распространение болезней. [9]

Паразитизм

[ редактировать ]

Паразитизм в экологии болезней важен, поскольку он может влиять на функционирование многих сред обитания, поскольку они являются переносчиками болезней. Эти заболевания могут изменить время событий, биогеохимические циклы и даже поток энергии в среде обитания. [10] Паразиты способны ограничивать рост популяции и воспроизводство видов, что может привести к сдвигу баланса экосистемы. [11] Другие способы воздействия паразитов на системы связаны с круговоротом питательных веществ . Паразиты способны создавать дисбаланс элементов в системе посредством своих отношений с хозяином и его диеты. [12]

Биологические факторы

[ редактировать ]

Биологические факторы, которые могут определять персистенцию заболеваний, включают параметры, относящиеся к уровню индивидуума в популяции (одного организма). [4] Установлено, что половые различия преобладают в передаче заболеваний. Например, американские норки-самцы крупнее и преодолевают большие расстояния, что делает их более склонными к контакту с паразитами и болезнями. Возраст вида-хозяина может дополнительно влиять на скорость передачи заболеваний. Более молодые представители популяций еще не приобрели коллективный иммунитет и поэтому более восприимчивы к паразитарным инфекциям. [4]

Антропогенные факторы

[ редактировать ]

Антропогенными факторами распространения болезней могут быть интродукция или перемещение человеком диких животных в природоохранных целях. [4] Кроме того, человеческая деятельность меняет пути распространения болезней через естественную среду. [4]

По отношению к антропогенным факторам

[ редактировать ]

Люди оказывают сильное влияние на распространение болезней, создавая так называемые «новые видовые ассоциации». [13] Глобализация, в основном через мировые путешествия и торговлю, создала систему, в которой патогены и другие виды больше контактируют друг с другом, чем раньше. [13] [14] [15] Экологические нарушения, включая фрагментацию среды обитания и строительство дорог, приводят к ухудшению природных ландшафтов и изучаются как движущие силы недавнего возникновения и повторного появления инфекционных заболеваний во всем мире. [14] Ученые предположили, что разрушение среды обитания и утрата биоразнообразия являются одними из основных причин, влияющих на быстрое распространение нечеловеческих переносчиков болезней . Утрата хищников, снижающих возможность передачи патогенов, может увеличить скорость передачи заболеваний. [14] , вызванное деятельностью человека, Изменение климата становится проблематичным, поскольку паразиты и связанные с ними заболевания могут перемещаться в более высокие широты с повышением глобальной температуры. Таким образом, новые заболевания могут заражать группы населения, которые ранее никогда не контактировали с определенными патогенами. [13]

Урбанизация и утрата биоразнообразия

[ редактировать ]
Разрастание городов , Торонто Канада , вид с Си-Эн Тауэр

Урбанизация считается одним из основных изменений в землепользовании, определяемым как рост площади и количества людей, населяющих города, и создает искусственные ландшафты из застроенных сооружений для использования человеком. [16] Поскольку к 2025 году более 65% мирового населения будет проживать в городах, экологические последствия урбанизации будут сосредоточены главным образом на утрате биоразнообразия, определяемой как снижение видового богатства. [16] Имея эмпирические данные, ученые понимают, что утрата биоразнообразия связана с увеличением передачи болезней и ухудшением тяжести болезней для людей, диких животных и некоторых видов растений. [17] Поскольку биоразнообразие теряется во всем мире, зачастую первыми вымирают более крупные и медленно размножающиеся виды животных. Это приводит к появлению более мелких, более адаптируемых и быстро размножающихся видов. [18] Исследования показали, что эти более мелкие виды с большей вероятностью являются переносчиками и переносчиками патогенов (ключевые примеры включают летучих мышей, крыс и мышей). [18]

Инвазивные виды

[ редактировать ]

Глобализация , особенно мировая торговля и путешествия, способствовала распространению чужеродных видов по всему миру. [15] Недавно интродуцированные инвазивные виды способны изменять экологическую динамику посредством локального и регионального исчезновения местных видов. [19] Это может способствовать изменениям в экосистеме, включая изменение численности и богатства местных видов. [19] Новые инвазивные виды и болезни, которые они потенциально переносят, могут проникнуть в окружающую среду и изменить существующие природные экосистемы и экосистемные услуги , от которых зависят люди, включая качество воды и наличие питательных веществ. [19]

Фрагментация среды обитания

[ редактировать ]
Шоссе могут вызвать фрагментацию среды обитания, что усиливает краевые эффекты и способствует распространению болезней.

Посягательство на естественные экосистемы и дикую природу, сопровождающееся быстрой урбанизацией, подвергает людей воздействию широкого спектра животных, переносчиков болезней. [20] Фрагментация среды обитания приводит к усилению краевых эффектов и увеличению контактов между различными сообществами, переносчиками и патогенами, что может увеличить передачу болезней. [21] Утверждается, что в период с 2013 по 2015 год вспышка болезни, вызванной вирусом Эбола (БЭБ), началась в Западной Африке из-за вырубки лесов и деградации среды обитания. [22] При этом у плодоядных и насекомоядных видов летучих мышей было меньше леса, служащего барьером между ними и плотными населенными пунктами. [22] Считается, что передача вируса Эбола произошла в результате прямого контакта с видами летучих мышей, несущими возбудитель, и людьми, вторгающимися в естественные экосистемы. [22]

Изменение климата

[ редактировать ]

Ученые считают, что трансмиссивные болезни чувствительны к изменениям погоды и климата . [23] Численность переносчиков болезней в окружающей среде зависит от множества факторов, включая температуру, относительную влажность и доступность воды – всех факторов, необходимых для репродуктивных процессов и успеха переносчиков болезней. [23] Прогнозы изменения климата включают повышение температуры и изменения в характере осадков, которые могут создать подходящую среду обитания и повысить общую выживаемость и приспособленность видов, несущих патогены. [24] При потеплении климата патогены и паразиты могут начать перемещать свои родные географические ареалы в более высокие широты и заражать виды-хозяева, с которыми они ранее не взаимодействовали. [25] Изменение характера осадков может дополнительно указывать на присутствие переносчиков болезней. [24] Например, комары переносят такие заболевания, как малярия и лимфатический филяриоз . [24] Распространение лимфатического филяриоза через комаров можно определить, изучая влажность почвы, которая является показателем жизнеспособной среды размножения комаров (поскольку личинкам комаров для выживания необходима неглубокая стоячая вода). По мере изменения температуры и характера осадков изменится уровень влажности почвы и соответствующие популяции комаров. [24]

Поскольку изменение климата продолжает разрушать экосистемы по всему миру, оно может сделать как человеческие, так и нечеловеческие популяции более или менее уязвимыми к болезням в зависимости от конкретного воздействия изменения климата на заболевание. [26] Тема изменения климата и его влияния на болезни все чаще привлекает внимание специалистов здравоохранения и ученых, занимающихся вопросами изменения климата, особенно в отношении малярии и других трансмиссивных заболеваний человека. [27] [1] В частности, изменение климата может повлиять на передачу малярии, продлевая сезон передачи и создавая больше мест размножения из-за повышения температуры и количества осадков соответственно. [28] Увеличение случаев передачи малярии и других трансмиссивных заболеваний человека может иметь разрушительные последствия для сообществ, которые не получают надлежащей медицинской помощи, а также для людей, которые не подвергались воздействию этих заболеваний. [28] [29]

По отношению к тропическим, северным умеренным зонам и Арктике

[ редактировать ]

Считается, что влияние изменения климата на температуру будет увеличиваться с увеличением широты. [30] Это означает, что северные умеренные зоны будут испытывать больше изменений температуры, чем тропические зоны. [30] Тропические зоны испытывают меньшую изменчивость климата, поэтому организмы в тропических зонах приспособились к постоянному климату. [30] Поэтому небольшие нарушения климата могут кардинально повлиять на организмы тропических зон. [30] Изменение климата может повлиять на организмы, удлиняя их репродуктивные циклы. [26] В дополнение к этому, изменение климата позволяет патогенам распространяться за пределы тропических зон, оказывая серьезное воздействие на виды из-за появления новых патогенов. [29] К этим затронутым видам относятся люди и домашний скот. [29]

Ожидаются также изменения в северных умеренных зонах и Арктике. [30] В частности, влияние изменения климата на температуру увеличивается с широтой, поэтому прогнозируется, что температура в северных умеренных зонах повысится, а температура в Арктике повысится еще больше. [30] Как и в тропических зонах, изменение климата в северных умеренных зонах и Арктике также может привести к выходу видов за пределы их первоначальной ниши. [29] Например, изменение климата позволило лосям переместиться на север в районы, которые пересекаются с другими видами, такими как карибу . [29] Когда лоси передвигаются, они приносят в этот район новые патогены, нанося тем самым вред карибу. [29]

Модели и прогнозирование экологии заболеваний

[ редактировать ]

Существует множество подходов к прогнозированию воздействия изменения климата на болезни. [29] Статические подходы используют темпы воспроизводства, чтобы выяснить, как изменение климата повлияет на переносчиков. [29] Примером использования статических подходов является процессно-ориентированная модель MIASMA. [26] Эта модель исследует взаимосвязь между различными сценариями изменения климата и скоростью воспроизводства переносчиков. [26] Эта модель использовалась специально для изучения комаров в высокогорных районах Африки, чтобы сделать прогнозы относительно будущего развития и питания комаров. [31] Кроме того, эту модель можно использовать для определения популяции кусающих комаров, что позволяет прогнозировать такие заболевания, как лихорадка денге. [26]

Другой подход включает модели, основанные на статистике, которые в отличие от моделей, основанных на процессах, основаны на наблюдениях. [26] Примером модели такого типа является CLIMEX, которая отображает виды переносчиков по географическим местоположениям с учетом климатических факторов. [26] Важно отметить, что этот подход имеет ограничения. [26] CLIMEX не включает все факторы, влияющие на виды переносчиков. [26]

Модели временных рядов также можно использовать, чтобы выяснить, как изменение климата повлияет на динамику заболеваний. [29] Однако у этого подхода есть обратная сторона; только ограниченное количество мест и патогенов можно рассматривать одновременно с использованием моделей временных рядов. [29]

Прогнозы ЭНСО (Южное колебание Эль-Ниньо) также могут помочь в прогнозировании заболеваний. [32] События ЭНСО могут создавать более низкие температуры в западной тропической части Тихого океана и более высокие температуры в центральной и восточной тропической части Тихого океана, что приводит к интенсивным осадкам и штормам. [26] Изменения климата, вызванные ЭНСО, могут повлиять на динамику заболеваний и повлиять на источники воды, используемые людьми. [32] [26] Например, в 1991 году холера вновь появилась в Перу примерно в то же время, когда произошло явление Эль-Ниньо. [32] События ЭНСО можно предвидеть на ранней стадии, и, следовательно, прогнозируя ЭНСО, можно сделать прогнозы о пиках передачи заболеваний за два месяца до их наступления. [32] [26]

Яркие примеры в экологии болезней

[ редактировать ]
Клещи являются переносчиками болезни Лайма.
Совы-сипухи являются хозяевами вируса Западного Нила.

Малярия — это заболевание, передающееся самками комаров Anopheles , обитающее преимущественно в странах Африки к югу от Сахары, и являющееся давней проблемой общественного здравоохранения. [33] Это заболевание строго регулируется климатическими факторами, и поэтому изменение климата окажет заметное влияние на передачу заболевания. [34] [35] По мере повышения температуры репродуктивная фаза паразита Plasmodium в кишечнике самки комара завершается. [34] Это гарантирует, что самка комара станет заразной до конца своей жизни. [34] Осадки также являются критическим фактором размножения и передачи малярии, а поскольку изменение климата влияет на регулярный характер осадков, исследования показывают, что потенциал размножения комаров может увеличиться как прямой результат изменения климата. [35]

болезнь Лайма

[ редактировать ]

Болезнь Лайма является наиболее распространенным клещевым заболеванием в Соединенных Штатах и ​​Европе: по оценкам, ежегодно регистрируется 476 000 случаев в Европе и 200 000 случаев в Соединенных Штатах. [36] Недавние исследования пришли к выводу, что существует повышенный риск болезни Лайма в южной Канаде из-за расширения ареала клеща-переносчика Ixodes scapularis , который несет ответственность за перенос заболевания. [37] Изменение климата приводит к более мягкой зиме и удлинению весеннего и осеннего сезонов. [38] Это создает гостеприимную среду обитания для клещей, обитающих в более высоких широтах (где они обычно не встречаются). [38] Заражение людей болезнью Лайма становится все более заметным в некоторых южных частях канадских провинций, таких как Онтарио, Квебек, Манитоба и Новая Шотландия. [37] Согласно опубликованным в Канаде исследованиям, расширению ареала обитания Ixodes scapularis способствуют и другие факторы окружающей среды , в том числе занос переносчика через перелетных птиц и плотность популяций оленей. [37]

Вирус Западного Нила

[ редактировать ]

Вирус Западного Нила передается от комаров и хищных птиц, включая орлов , ястребов , соколов и сов . [39] В Соединенных Штатах вирус Западного Нила все активнее изучается в Нью-Йорке и Коннектикуте из-за воздействия изменения климата на двух переносчиков болезней. [40] Изменение климата способствует гибридизации двух комаров-переносчиков ( C. pipiens и C. quinquefasciatus ) , что может повлиять на генетический состав гибрида, позволяя ему стать более эффективным в передаче болезней и повышая его адаптируемость к различным климатическим условиям. [40]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с Остфельд (2015) .
  2. ^ Jump up to: а б с Хоули и Альтизер (2011) , стр. 48–60.
  3. ^ Плаурайт и др. (2008) , стр. 420–429.
  4. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Колодзей-Собоцинская (2019) , стр. 301–318.
  5. ^ Jump up to: а б Хэтчер, Дик и Данн (2006) .
  6. ^ Пакер и др. (2003) .
  7. ^ Хадсон, Добсон и Ньюборн (1992) .
  8. ^ Касерес, Найт и Холл (2009) .
  9. ^ Даффи (2009) .
  10. ^ Престон и др. (2016) .
  11. ^ Андерсон (1978) .
  12. ^ Берно (2013) .
  13. ^ Jump up to: а б с Рогальский и др. (2017) .
  14. ^ Jump up to: а б с Понгсири и др. (2009) , стр. 945–954.
  15. ^ Jump up to: а б Келлер и др. (2011) , с. 23.
  16. ^ Jump up to: а б Брэдли и Альтизер (2007) , стр. 95–102.
  17. ^ Джонсон, Остфельд и Кизинг (2015) , стр. 1119–1133.
  18. ^ Jump up to: а б Кизинг и Остфельд (2021) .
  19. ^ Jump up to: а б с Кроул и др. (2008) , стр. 238–246.
  20. ^ Ахмед и др. (2019) , стр. 443–460.
  21. ^ Моран (2018) , стр. 39–56.
  22. ^ Jump up to: а б с Рулли и др. (2017) .
  23. ^ Jump up to: а б Огден (2017) .
  24. ^ Jump up to: а б с д Короткометражка, Каминад и Томас (2017) .
  25. ^ Хоберг и Брукс (2015) .
  26. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л Патц и др. (2003) , стр. 103–132.
  27. ^ Лафферти (2009) , стр. 888–900.
  28. ^ Jump up to: а б Линдси и Бирли (1996) , стр. 573–588.
  29. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж Добсон (2009) , стр. 920–927.
  30. ^ Jump up to: а б с д и ж Диллон, Ван и Хьюи (2010) , стр. 704–706.
  31. ^ Шридхар и Гостин (2014) , стр. 117–118.
  32. ^ Jump up to: а б с д Паскуаль и др. (2000) , стр. 1766–1769.
  33. ^ Мордехай и др. (2020) .
  34. ^ Jump up to: а б с МакКорд (2016) , стр. 459–470.
  35. ^ Jump up to: а б Дасгупта (2018) , стр. 782–791.
  36. ^ Marques, Strle & Wormser (2021) , стр. 2017–2024 гг.
  37. ^ Jump up to: а б с Бушар и др. (2015) , стр. 693–699.
  38. ^ Jump up to: а б Грей и др. (2009) .
  39. ^ Виданья и др. (2020) , с. 550.
  40. ^ Jump up to: а б Кейел и др. (2021) , стр. 5430–5445.

Библиография

[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 9badb691d2f0ef7ca352e7df385831cc__1717666380
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/9b/cc/9badb691d2f0ef7ca352e7df385831cc.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Disease ecology - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)