Nichttödliche Parasiten reduzieren die Nahrungsaufnahme ihrer wilden Wirte, was zu Auswirkungen auf das Ökosystem führt

Eine neue Studie unter der Leitung der Washington University in St. Louis verwendet ein mathematisches Modell und eine globale Metaanalyse, um die kaskadierenden Folgen häufiger parasitärer Infektionen bei Wildtieren auf terrestrische Ökosysteme aufzuzeigen.

„Parasiten sind bekannt für ihre negativen Auswirkungen auf die Physiologie und das Verhalten einzelner Wirte und Wirtspopulationen, aber diese Auswirkungen werden selten im Kontext der breiteren Ökosysteme betrachtet, in denen sie leben“, sagte Amanda Koltz, leitende Wissenschaftlerin für Biologie in Arts & Sciences an der Washington University, Erstautor der im veröffentlichten Studie Proceedings of the National Academy of Sciences.

„In dieser Studie zeigen wir, dass allgegenwärtige parasitäre Infektionen die Herbivorenraten reduzieren und daher trophische Kaskaden auslösen können, die sich auf Pflanzengemeinschaften auswirken“, sagte Koltz. „Diese Arbeit trägt dazu bei, eine anerkannte Wissenslücke zu den ökologischen Folgen parasitärer Infektionen in natürlichen Ökosystemen zu schließen.“

„Indem wir Experten in einem transdisziplinären One-Health-Ansatz zusammengebracht haben, haben wir Gesundheits-, Ökologie- und theoretische Wissenschaftler zusammengebracht, um traditionelle Studien zu erweitern, die sich mit den Auswirkungen von Parasiten auf einzelne Wirte und Wirtspopulationen befassen, um diese Auswirkungen auf die Ökosysteme, in denen Wiederkäuerwirte und ihre Parasiten leben, besser zu verstehen “, sagte Sharon Deem, Direktorin des Saint Louis Zoo Institute for Conservation Medicine, eine Co-Autorin der neuen Studie.

Die Forschungsanstrengungen wurden von einer interdisziplinären und internationalen Arbeitsgruppe durchgeführt, die von der Living Earth Collaborative finanziert wurde, einer Partnerschaft zwischen der Washington University, dem Missouri Botanical Garden und dem Saint Louis Zoo. Das Team bestand aus Biologen, Wildtierärzten und Epidemiologen, Ökosystemökologen, Modellierern und Spezialisten für Infektionskrankheiten.

Was isst dich?

Hirsche, Bisons, Giraffen, Gazellen und Antilopen sind Huftiere, die als Wiederkäuer bekannt sind: Sie sind Vegetarier, deren Ernährungsgewohnheiten messbare Auswirkungen auf die lokalen Ökosysteme haben. Stellen Sie sich vor, wie viel Grün ein grasendes Reh in einem nicht eingezäunten Garten verzehren könnte.

Aber jeder wilde Wiederkäuer ist eine Welt für sich wegen der Vielzahl von Parasiten, die seinen Darm und sein Gewebe bevölkern, während er seinem normalen Gras-Maus-Geschäft nachgeht.

Während andere neuere Studien darauf hindeuten, dass die Arten von Parasiten, die schließlich ihre Wirte töten, kaskadierende Auswirkungen auf Ökosysteme auf ähnliche Weise wie Raubtiere auslösen können, berücksichtigte diese Studie auch die Auswirkungen nicht tödlicher parasitärer Infektionen.

Die Forscher verwendeten ein mathematisches Modell und eine globale Metaanalyse, um das Potenzial von Helminth-Parasiten – jeder aus einer Gruppe verbreiteter parasitärer Würmer – zu testen, trophische Kaskaden durch ihre tödlichen und subletalen Wirkungen auf Wiederkäuer-Wirte auszulösen.

„Das Potenzial für tödliche Infektionen, die die Sterblichkeit des Wirts dramatisch erhöhen, um Auswirkungen auf Ökosystemebene zu haben, ist etwas intuitiv, insbesondere wenn die getöteten Wirte eine Schlüsselrolle im Ökosystem spielen -Sahara-Afrika vor den 1960er Jahren veränderte die Baumdichte im Serengeti-Ökosystem durch seine Auswirkungen auf die Sterblichkeit der Gnus“, sagte Vanessa Ezenwa, Professorin für Ökologie und Evolutionsbiologie an der Yale University, eine leitende Autorin der Studie. „Unser Modell legt nahe, dass subletale Infektionen, obwohl sie kryptischer sind, ebenso wichtige Auswirkungen auf Ökosysteme haben können, und unsere Metaanalyse zeigt, wie allgegenwärtig die subletalen Auswirkungen von Helminth-Parasiten in der Natur sind.“

Die von Dave Civitello an der Emory University geleitete Modellierung nutzte gut dokumentierte Beispiele von Karibus und Rentieren und ihren Parasiten. Karibu und ihre Helminthen gehören aufgrund der ökologischen, wirtschaftlichen und kulturellen Bedeutung von Karibus in Tundra-Ökosystemen und der anhaltenden Krankheitsbedrohung des Systems durch den Klimawandel zu den am besten untersuchten Systemen aus wilden Wiederkäuern und Parasiten.

„Unsere Modelle ermöglichten es uns, die Folgen verschiedener Arten zu untersuchen, auf die Parasiten ihre Wirte schädigen“, sagte Rachel Penczykowski, Assistenzprofessorin für Biologie in Arts & Sciences an der Washington University, eine leitende Autorin der Studie. „Wir haben die Modelle verwendet, um die Auswirkungen von Parasiteninfektionen auf die Populationsdichte von Karibu-Wirten und auf ihre Pflanzen- und Flechten-Nahrungsressourcen zu testen.

„Wir haben entdeckt, dass jede von drei Arten von Schäden, die durch parasitäre Infektionen verursacht werden – das heißt, das Überleben des Wirts, die Fütterungsrate oder die Fortpflanzung – einen Kaskadeneffekt verursachen kann“, sagte sie. „Kurz gesagt, Krankheiten von Pflanzenfressern sind Pflanzen wichtig.“

Als nächstes wandten sich die Wissenschaftler Daten aus mehr als 59 veröffentlichten, von Fachleuten begutachteten Studien zu, um die Zusammenhänge zwischen Helmintheninfektionen und denselben Schlüsselmerkmalen von freilebenden Wiederkäuern in der Natur zu untersuchen.

Ihre Analyse ergab, dass Wurminfektionen die Fressraten der Wirte signifikant reduzieren, aber im Durchschnitt nicht mit dem Überleben oder der Fruchtbarkeit des Wirts in Verbindung gebracht werden.

„Zusammengenommen besteht die breitere Relevanz dieser Ergebnisse darin, dass es wahrscheinlich weit verbreitete – aber übersehene – ökologische Folgen subletaler parasitärer Infektionen gibt“, sagte Koltz.

„Angesichts der Tatsache, dass Helminthen-Parasiten in frei lebenden Populationen von Wiederkäuern allgegenwärtig sind, deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass die globale Herbivorie-Rate von Wiederkäuern niedriger ist, als sie es sonst aufgrund von allgegenwärtigen Helminthen-Infektionen wäre“, sagte sie. „Durch die Reduzierung des Wiederkäuer-Pflanzenfressers können diese häufigen Infektionen zu einer grüneren Welt beitragen.“