Gdy pandemia COVID-19 rozprzestrzenia się na całym świecie, ludzie zaczynają naprawdę rozumieć, w jaki sposób choroby zakaźne mogą dewastować życie. Ale ogniska choroby nie ograniczają się tylko do ludzi lub życia na lądzie.

„Być może jesteśmy bardziej niż kiedykolwiek czujni na katastrofalne skutki chorób zakaźnych zarówno u ludzi, jak i zwierząt. Naszym zadaniem jest teraz zrozumieć, co napędza te wydarzenia, szczególnie u gatunków takich jak ssaki morskie, gdzie nasza wiedza jest jeszcze bardziej ograniczona” powiedziała Claire Sanderson, pracownik naukowy w Departamencie Ochrony Ryb i Dzikiej Przyrody w College of Resources and Environment i koordynator badań Center for African Resources: Animals, Communities, and Land Use (CARACAL).

W 2000 r. ponad 10 000 zagrożonych fok kaspijskich zmarło w czasie krótszym niż cztery miesiące. Później naukowcy odkryli, że winowajcą tego niszczycielskiego zdarzenia związanego z masową śmiertelnością był wirus nosówki.

Wiadomo, że przypadki masowej śmiertelności wywołanej chorobami zakaźnymi dotykają różne gatunki, w tym bezkręgowce, ptaki, ryby oraz ssaki lądowe i wodne. Jednak zdarzenia te u ssaków wodnych są zaniżone w porównaniu z ich odpowiednikami zamieszkującymi ziemię.

Aby pomóc w uzupełnieniu braków wiedzy, Sanderson współpracowała z Kathleen Alexander, profesorem w Departamencie Ochrony Ryb i Dzikiej Przyrody i współzałożycielem CARACAL, aby ocenić czynniki wpływające na występowanie tych zdarzeń u ssaków morskich. Opublikowali swoje odkrycia w Global Change Biology.

Sanderson i Alexander zdefiniowały masową śmiertelność jako „tragiczną liczbę ofiar śmiertelnych w obrębie tego samego gatunku w krótkim okresie czasu”, która zależy również od stanu ochrony gatunku i liczebności populacji. Oprócz śmierci pojedynczych zwierząt zdarzenia związane z masową śmiertelnością mogą inicjować kaskadę wydarzeń o poważnych skutkach ekologicznych. Dotknięte populacje są często bardziej narażone na lokalne wyginięcie, a zmiany w strukturze ich zbiorowości mogą zaburzyć równowagę ekosystemu.

Przeprowadzając obszerny research literatury, Sanderson i Alexander odkryły, że przypadki masowej śmiertelności wywołanej chorobami zakaźnymi wystąpiły u 14 procent gatunków ssaków morskich w latach 1955-2018. Wirusy były odpowiedzialne za 72 procent tych zdarzeń i spowodowały 20-krotnie większą liczbę zgonów niż epidemie bakteryjne. W szczególności najczęściej odnotowywano ogniska morbilliwirusa i grypy A. Ze względu na swoje cykle życiowe oba wirusy mogą zainfekować wielu gospodarzy, ponieważ mogą one przenosić się między różnymi gatunkami.

Aby ustalić, które czynniki wpłynęły na występowanie masowej śmiertelności wywołanej przez choroby zakaźne u ssaków morskich, Sanderson i Alexander oceniły kluczowe cechy historii życia i zmienne środowiskowe.

Aby ocenić rolę cech historii życia, skupiono się na zbiorowości, poziomie troficznym (pozycja gatunku w łańcuchu pokarmowym) i szerokości siedlisk. Podczas gdy zbiorowość i poziom troficzny nie wydają się być związane ze zdarzeniami masowej śmiertelności u ssaków morskich, szerokość siedliska tak. Ponad połowa gatunków doświadczających masowej śmiertelności to płetwonogi, rząd gatunków półwodnych obejmujący foki, lwy morskie i morsy.

„Płetwonogi obejmują powierzchnie lądowe i wodne i mogą być bardziej narażone na patogeny występujące na tych typach lądów” - powiedział Sanderson. Na przykład foki i lwy morskie są często obserwowane na plażach, skalistych brzegach i dokach, ale znaczną część życia spędzają w wodzie.

Zmienne środowiskowe - takie jak sezon i anomalie temperatury powierzchni morza - były istotnie związane z wybuchem choroby u ssaków morskich.

Jednym z najbardziej indykatywnych mierników zmian klimatu są wahania temperatur powierzchni morza. Sanderson i Alexander stwierdziły, że 61 procent przypadków masowej śmiertelności u ssaków morskich występowało w okresach, w których występowały regionalne anomalie temperatury powierzchni morza. W badaniu zasugerowano, że częstość incydentów związanych ze śmiertelnością masową wywołaną przez chorobę zakaźną wzrasta o prawie 12 procent dla „każdego jednostkowego wzrostu globalnej anomalii temperatury powierzchni morza”.

„W miarę nasilania się zmian klimatu może to wywołać złożony łańcuch wydarzeń, które radykalnie zmieniają te ekosystemy, wpływając na populacje morskie żyjące w tych środowiskach” - powiedziała Alexander, członek stowarzyszony Fralin Life Sciences Institute. Wpływ zmian klimatu na lód morski i zasolenie oceanów ma również wpływ na rozprzestrzenianie się chorób.

W regionach polarnych lód morski topnieje szybciej z powodu rosnącej temperatury powietrza, ale różne gatunki płetwonogich potrzebują go, aby urodzić, odpocząć czy uciec przed drapieżnikami. Gdy lód topnieje, płetwonogi zmuszone są gromadzić się na mniejszych, kurczących się pokrywach lodowych. Zwiększony kontakt między osobnikami może umożliwić łatwiejsze przenoszenie patogenów przez populację.

Zmienia się także równowaga chemiczna oceanu. W regionach polarnych topnienie lodu morskiego rozcieńcza słoną wodę oceaniczną w procesie zwanym odświeżaniem. Może to spowodować zmniejszenie liczebności pożywienia, ponieważ gatunki takie jak ryby, mięczaki i skorupiaki są wrażliwe na niewielkie zmiany w środowisku. Przy mniejszej ilości pożywienia ssaki morskie mogą cierpieć z powodu stresu żywieniowego, co powoduje obniżenie funkcji odpornościowej i większą podatność na choroby.

„Ssaki morskie są ważnymi strażnikami zdrowia wodnego, dostarczając informacji niezbędnych do zarządzania zagrożeniami dla tych wrażliwych ekosystemów” - powiedziała Sanderson. „Zajęcie się pierwotnymi przyczynami zmian klimatu będzie miało tu kluczowe znaczenie".

Ze wszystkich gatunków ssaków morskich, które ucierpiały w wyniku masowej śmiertelności wywołanej przez chorobę zakaźną, badanie wykazało, że 37 procent zostało wymienionych jako zagrożone wyginięciem.

„Ta praca podkreśla krytyczne zagrożenie, jakie choroba zakaźna może stanowić dla gatunków morskich i potencjalne znaczenie zmiany klimatu jako szeroko zakrojonego motoru tego procesu. Tutaj nasza rola jest złożona, ponieważ przyczyniamy się bezpośrednio do naszego zmieniającego się klimatu, zwiększając zanieczyszczenie patogenami oraz degradację siedlisk. Ale mamy też moc zmieniania stanu rzeczy, reagowania na zmiany klimatu, ochrony gatunków i środowiska poprzez wysiłki i innowacje”- dodała Alexander.

National Science Foundation sfinansowała te badania w ramach wieloetapowego programu Ecology and Evolution of Infectious Diseases.