Der Wecker klingelt morgens, und es ist Zeit, sich für die Arbeit fertig zu machen. Doktorand Samuel Gilvarg hat seine Kleidung bereits mit dem Insektizid Permethrin vorbehandelt. Jetzt muss er nur noch seine Socken über die Hosenbeine ziehen.
Diese Routine gehört in diesem Sommer für Gilvarg und seine sieben Praktikanten vom College of Environmental Science and Forestry (SUNY ESF) der State University of New York zum Alltag, um ihre Sicherheit zu gewährleisten und gleichzeitig Daten zur örtlichen Zeckenpopulation zu sammeln.
Gilvarg hat die letzten beiden Sommer im Brookhaven National Laboratory des US-Energieministeriums (DOE) verbracht und versucht zu verstehen, wie Zeckenpopulationen auf Waldbrände. Dabei handelt es sich um natürlich entfachte Vegetationsbrände, zu denen sowohl klassische Waldbrände als auch kontrollierte Brände zählen, bei denen der Mensch Feuer als Bekämpfungsmittel einsetzt.
„Ich habe mich nicht nur für SUNY ESF-Praktikanten entschieden, weil ich selbst an die SUNY ESF gehe“, sagte er. „Diese Studenten sind, wie manche es nennen, leidenschaftlich und andere sind verrückt genug, um einen ganzen Sommer lang mit Zecken arbeiten zu wollen.“
Für die Praktikantin Melanie Costello ist das Forschungsthema eine persönliche Angelegenheit. „Ein Grund, warum ich dieses Praktikum unbedingt machen wollte, ist, dass meine Mutter über 20 Jahre lang an Borreliose litt“, sagt sie.
Die Erforschung des Zusammenhangs zwischen Zecken und Waldbränden könne neue Wege im Umgang mit diesen widerspenstigen Krankheitsüberträgern aufzeigen, sagt Gilvarg.
Kleiner Bissen, große Wirkung
Das Problem werde immer dringlicher, stellte er fest.
„Von Zecken übertragene Krankheiten sind wirklich schlimm und die Zahl der Zecken nimmt zu“, sagte Gilvarg und zählte eine Liste der schwächenden, von Zecken übertragenen Krankheiten auf: Lyme-Borreliose, Anaplasmose, Ehrlichiose, Babesiose, Powassan-Virus, Rocky-Mountain-Fleckfieber und die Alpha-Gal-Allergie. Einige dieser Krankheiten sind mit ernsten Folgen verbunden, darunter schmerzhafte Symptome und Tod ohne angemessene medizinische Behandlung.
Das Alpha-Gal-Syndrom beispielsweise, das durch den Biss der Lone-Star-Zecke übertragen wird, löst bei bestimmten Menschen, die gebissen wurden, eine allergische Reaktion auf Säugetierprodukte aus. Manchmal kann dies zu einer verzögerten Anaphylaxie führen – einer Verengung der Atemwege, die das Atmen erschwert oder unmöglich macht – sogar noch Stunden nach dem Verzehr eines Allergens (z. B. rotes Fleisch oder Milchprodukte).
In einem Zentren für Krankheitskontrolle (CDC)-Studie an 300.000 Proben von amerikanischen Patienten mit Verdacht auf Alpha-Gal-Syndrom ergab, dass mehr als 30 % positiv waren.
Die meisten Zeckenkrankheiten werden nicht direkt von Zecke zu Zecke oder von der Zeckenmutter über ihre Eier auf die Larven übertragen, erklärt Timothy Green, Brookhavens Zeckenexperte vor Ort, der in der Abteilung für Umweltschutz des Labors arbeitet. Stattdessen nehmen sie Krankheiten auf und geben sie weiter, während sie sich in verschiedenen Stadien ihres komplexen Lebenszyklus ernähren.
„Zeckenlarven ernähren sich von kleinen Nagetieren, von denen sie sich mit Krankheiten anstecken. Dann häuten sie sich zum Nymphenstadium, nehmen eine weitere Blutmahlzeit von einem anderen Wirt und häuten sich zum Erwachsenenstadium. Als Erwachsene paaren sie sich, und dann muss das Weibchen eine weitere Blutmahlzeit zu sich nehmen. [likely on a deer] bevor sie Eier legen“, sagte Green.
Eine Zecke, die einen Menschen in einem dieser Stadien beißt, könne Bakterien, Viren oder Parasiten übertragen, die die zeckenbedingten Krankheiten verursachen, erklärte er.
Das bedeutet, dass nicht nur die Zecken untersucht werden müssen, sondern vielmehr ihre Interaktion mit anderen Tieren und dem gesamten sie umgebenden Ökosystem.
„Wenn Sie den Fortpflanzungszyklus an irgendeinem Punkt unterbrechen können, können Sie beginnen, die Zeckenpopulation unter Kontrolle zu halten“, sagte Green. „Weniger Mäuse, weniger Zecken. Weniger Rehe, weniger Zecken. Verwalten Sie den Lebensraum, weniger Zecken.“
Die Zeit läuft
Gilvarg möchte wissen, ob Feuer Teil eines Plans zur Umsetzung dieser letzten Option sein kann. Er fragt sich, ob wir mithilfe gezielter Brände einen Wald anlegen können, der für Zecken nicht gut ist?
Brookhaven ist ein guter Ort, um das herauszufinden. Unbebauter Kiefernwald macht über 3.000 Hektar des über 5.000 Hektar großen Geländes des Labors aus. In sorgfältiger Abstimmung mit der Brookhaven Fire Rescue Group hat das Labor Vorgeschriebenes Brandschutzprogrammunter der Leitung von Kathy Schwager von der Abteilung Umweltschutz führt regelmäßig vorgeschriebene Brände. Diese Brände verringern die Menge an Brennstoff, der für Waldbrände benötigt wird, tragen dazu bei, zukünftige außer Kontrolle geratene Brände zu verhindern und das Ökosystem wiederherzustellen.
„Ohne periodische Brände werden wir die Kiefernwälder verlieren“, sagte Schwager. Sie erklärte, dass es sich um ein an Feuer angepasstes Ökosystem handele, was bedeute, dass es „Feuer für sein Überleben benötigt“.
Damit bleiben ihr zwei Möglichkeiten: „Entweder wir lassen die Landschaft zu unseren Bedingungen in Flammen aufgehen, oder wir warten auf einen weiteren Waldbrand, der, wenn er unter extremen Bedingungen wütet, Menschen und Eigentum gefährden kann.“ Niemand möchte eine Wiederholung des berüchtigten Crescent Bow Fire von 2012 oder des Sunrise Fire von 1995.
Durch das Sammeln von Zecken an verschiedenen Brandstellen in unterschiedlichen Abständen nach Waldbränden oder kontrollierten Bränden konnten Gilvarg und seine Praktikanten die Auswirkungen von Waldbränden auf die Zeckenpopulationen ermitteln.
„Feuer sollte eine Doppelwirkung haben“, sagte er und führte weiter aus, dass es Zecken direkt tötet und einige der Orte zerstört, an denen sie sich verstecken und an Tieren festhalten. Tatsächlich deuten frühere Erkenntnisse darauf hin, dass schwarz verkohlte Laubstreu nach einem Waldbrand die Hitze speichert und Zecken keinen Unterschlupf mehr haben.
„Cord am Stiel“
Gilvarg und seine Praktikanten treffen Vorsichtsmaßnahmen, wie das Tragen von mit Permethrin beschichteter Kleidung, um Zeckenbisse zu vermeiden, während sie die Daten sammeln, die sie zum Testen ihrer Hypothese benötigen. Zum Sammeln der Zecken verwenden sie eine Methode, die liebevoll „Cord am Stock“ genannt wird.
Zwei Praktikanten ziehen große Streifen des strukturierten Gewebes über 16 mal 25 Meter große Flächen im Unterholz. Anschließend zupfen sie mitgerissene Zecken vom Cord – und sich selbst, falls vorhanden – und legen die Proben in Ethanolfläschchen, um sie später zu zählen.
Durch die Probenentnahme an mehreren Standorten mit unterschiedlicher Brandgeschichte können sie die relative Zeckenhäufigkeit schätzen. Diese beschreibt die Anwesenheit von Zecken, die zum Zeitpunkt der Probenentnahme an den einzelnen Standorten aktiv auf der Suche nach einer Blutmahlzeit sind.
Einige Parzellen, die sie diesen Sommer beprobten, waren erst vor kurzem abgebrannt, andere schon vor Jahren. Einige waren laut den Aufzeichnungen des Labors mehrmals abgebrannt, und einige haben noch nie gebrannt. Diese Unterschiede helfen Gilvargs Team, die Beziehung zwischen Brandschutzmanagement und Zeckenpopulationsdichte zu entschlüsseln.
Bei ihren Studien zur Zeckenentnahme müssen die Wissenschaftler auch die meteorologischen Bedingungen berücksichtigen. Denn in einem idealen Lebensraum für Zecken kann es an einem heißen, trockenen Tag überhaupt keine Zecken geben. Oder ein miserabler Lebensraum für Zecken kann an einem nassen, bewölkten Tag immer noch voller Zecken sein.
„Es kann extrem heiß und unangenehm werden, unter diesen Bedingungen zu arbeiten, aber es ist tolles Zeckenwetter“, sagte Praktikantin Erin Peskin über die schwüle Hitze und Feuchtigkeit. Brookhaven hat viele Richtlinien um sicherzustellen, dass Praktikanten und Labormitarbeiter während der Forschungsarbeiten und anderer Aktivitäten vor Ort sicher sind.
Praktikant Eric Jergensen stimmte zu: „Es ist gewöhnungsbedürftig, [the weather]aber regelmäßige Besprechungen zur Bewertung der Hitzerisiken und der Vorsichtsmaßnahmen, die zur Vermeidung solcher Risiken getroffen werden können, stellen unsere Produktivität den ganzen Tag über sicher und stärken unsere Effizienz als Team.“
Um die relevanten Wetterdaten zu sammeln, hat das Team sogenannte Kestrel Drops dabei – Sensoren, die alle fünf Sekunden Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit, Hitzeindex und Taupunkt messen. Am Ende jedes Tages werden rund 500 Wetterdatenpunkte direkt an Gilvargs Telefon gesendet. Mithilfe von Statistiken kann er dann die Auswirkungen des Wetters herausfiltern und die wahren Auswirkungen der Waldbrandgeschichte auf das Überleben der Zecken erkennen.
Der schlechte Ruf des Feuers
Es wird eine Weile dauern, bis Gilvargs Team genügend Daten analysiert hat, um Schlussfolgerungen zu ziehen. Aber selbst wenn sie nachweisen, dass kontrolliertes Feuer als Mittel zur Bekämpfung von Zecken und Krankheiten eingesetzt werden kann, haben sie immer noch eine PR-Hürde: Menschen sehen Feuer im Allgemeinen als schlecht an, da frühere Studium der Umweltpädagogik zeigen.
„Es gibt diese ganze Kultur, die darauf basiert, dass Smokey the Bear Waldbrände bekämpft und Feuer als Feind betrachtet. Das ist zwar gut gemeint, aber fehlgeleitet“, kommentierte Gilvarg.
Abgesehen von der möglicherweise positiven Rolle von Feuer bei der Eindämmung der Zeckenpopulation berücksichtigt eine pauschale Anti-Feuer-Stimmung keine Nuancen der lokalen Ökologie.
Im Norden des Bundesstaats New York zum Beispiel können Brände Buchen- und Hemlocktannenwälder tatsächlich schädigen. Doch „hier ist es völlig anders“, betont Gilvarg. „Pechkiefern und Eichen sind so gebaut, dass sie brennen, überleben und nach einem Brand wieder gedeihen“, sagt er.
Tatsächlich sind manche Zapfen der Pechkiefer sogar auf die Hitze des Feuers angewiesen, um Samen für die Fortpflanzung freizusetzen. Wie Schwager bemerkte, handelt es sich hier um ein an Feuer angepasstes Ökosystem, das Feuer zum Überleben braucht.
Da die Long Island Pine Barrens, in denen Brookhaven liegt, jedoch ein natürlich feuchtes Ökosystem sind, sind durch Blitzeinschläge ausgelöste Brände nicht üblich. Darüber hinaus werden viele Wälder im Nordosten aufgrund langfristiger Brandbekämpfung und des Klimawandels im größeren Maßstab feuchter.
Ohne Feuer, erklärte Gilvarg, schlagen andere Bäume Wurzeln und erzeugen feuchten Schatten. Und Schatten und Feuchtigkeit sind genau das, was Zecken mögen. Durch Feuermanagement, sagte er, „kann man diesen Prozess gewissermaßen umkehren.“
Doch die Lösung besteht nicht einfach darin, das Brachland in Brand zu setzen.
„Frühere Studien legen nahe, dass, wenn man einen Ort einmal oder nur ein paar Mal nach einer langen Feuerpause abbrennt, dies tatsächlich zu einer Zunahme der Zecken führt“, betonte Gilvarg. Das liegt daran, dass als erstes Pflanzen wie Blaubeeren und Heidelbeeren nachwachsen, die Zwischenwirte für Zecken anlocken, die sich dort anstecken. „Für ein Reh sind all diese zarten Triebe wie ein All-you-can-eat-Buffet.“
Um dem langen, mehrstufigen Lebenszyklus der Zecken und ihrer Beziehung zu Rehen und Nagetieren Rechnung zu tragen, schlägt Gilvarg vor, dass die Lösung durch gezielte Brände langfristig angelegt sein muss. Um die Zecken in Schach zu halten, könnten wiederholte Brände über einen Zeitraum von mehreren Jahren, vielleicht alle drei bis fünf Jahre, nötig sein, sagte er.
Gilvarg merkte an, dass die Ureinwohner im Nordosten solche routinemäßigen Brandschutzpraktiken schon immer praktiziert haben und immer noch praktizieren. „Es sind die Menschen, die hier die Flamme bewahrt haben“, sagte er.
Er hob die Brandschutzpraktiken der Mashpee Wampanoag an Orten wie oberes Cape Cod als vorbildlich und sagte, er betrachte die Wiederherstellung der Feuerbewirtschaftungspraktiken der indigenen Bevölkerung auch als eine Menschenrechtsfrage.
Doch selbst im besten Fall, also mit einem umfassenden Brandschutzprogramm und regelmäßigen Bränden, „werden wir die Zecken nie vollständig ausrotten“, sagte Gilvarg. „Unser Ziel ist vielmehr, die Zeckenpopulation und das Krankheitsrisiko zu reduzieren.“
Ein Weg zu One Health
Wenn das Abbrennen einen zusätzlichen Schutz gegen durch Zecken übertragene Krankheiten bietet, dann hängt das direkt mit Eine Gesundheitein CDC-Rahmenwerk zur Verknüpfung von Ökosystemresilienz, Tierwohl und menschlicher Gesundheit.
Green schätzt Gilvargs Arbeit als Beispiel für One-Health-Studien im Zusammenhang mit Zeckenbekämpfung. „Dieser One-Health-Ansatz ergänzt unsere Bemühungen, unser Ökosystem durch die Kontrolle der Hirschpopulation zu verbessern“, sagte er. Darüber hinaus ergänzt er andere Methoden zur Vegetationskontrolle, wie etwa das mechanische Zerkleinern von Pflanzen vor der Durchführung kontrollierter Brände.
„Der Einsatz mechanischer Behandlung und gezielter Brände zur Verbesserung der Ökosystemgesundheit wirkt sich auch auf die Anzahl der Mäuse aus“, fügte Green hinzu. Herauszufinden, wie sich das Brandmanagement auf die Häufigkeit von durch Zecken übertragenen Krankheiten bei Nagetieren auswirkt – und dabei Bedingungen schafft, die für das Überleben der Zecken weniger günstig sind – sei der Schlüssel, sagte er.
Es läuft alles auf die Vernetzung der Ökosysteme hinaus. „Deshalb arbeiten wir mit SUNY ESF und Sam zusammen, um die Dynamik besser zu verstehen“, sagte Green.
Gilvarg sagte: „Ich bin fest davon überzeugt, dass Brandschutzmaßnahmen zur Zeckenbekämpfung viele Leben retten und viele Krankheiten verhindern könnten. Ich glaube wirklich, dass dies vielen Menschen helfen könnte.“
Nur die Zeit – und die Daten – werden es zeigen.