Нитрификация озера привела к зомби-эпидемии среди креветок

Ученые искусственно увеличивали приток азота в одно из озер в течение 11 лет и показали, что вместе с общим увеличением биомассы в озере, уровень заражения паразитическими плоскими червями в местной популяции рачков вырос в 13 раз. Исследование опубликовано в журнале Ecosphere.

Размножение биомассы в обогащенных экосистемах описывается в экологии теорией «снизу вверх» (bottom-up). К примеру, в озере приток биогенных элементов — фосфора и азота — приводит к размножению микроскопических водорослей. Увеличение массы фитопланктона приводит к размножению рачков, которые являются пищей для рыбы. Таким образом, эвтрофикация водоемов, то есть обогащение необходимыми для живых организмов элементами, приводит к увеличению численности участников на всех уровнях пищевой цепочки.

Взаимодействия внутри экосистемы не ограничиваются моделью «хищник-жертва», также они включают в себя паразитизм. Авторы работы решили выяснить, как приток биогенных элементов в озеро отразится на численности паразитов на примере плоских червей Levinseniella byrdi, которые «зомбируют» своих хозяев — рачков Orchestia grillus.

Рачки Orchestia являются промежуточными хозяевами в сложном цикле размножения паразита. Для того чтобы попасть в своего основного хозяина — птицу — червям необходимо, чтобы зараженную креветку съели. Инфицированные креветки вместо того, чтобы прятаться в растительности, предпочитают проводить время на открытых участках. Кроме того, панцирь зараженных рачков из зеленого становится ярко-оранжевым. Изменения в поведении и яркая окраска креветок удобны не только птицам, но и исследователям, так как зараженных рачков легко считать.

Зараженные L. byrdi рачки меняют свой цвет с защитного на ярко-оранжевый и предпочитают открытую местность, где птицы могут легко их найти и съесть. Johnson, D. S., and R. Heard./ Ecosphere 2017

Полигоном для изучения паразитов послужила система заболоченных соленых озер площадью 60 тысяч квадратных метров, куда в течение 11 лет исследователи добавляли азот в форме нитрата для изучения последствий эвтрофикации водоема (основные результаты этой работы были опубликованы в других статьях, в том числе в журнале Nature).

За годы исследования численность креветок в опытном озере возросла по сравнению с контрольным. Однако численность зараженных L. byrdiрачков возросла непропорционально общему увеличению биомассы — если в контрольном водоеме количество инфицированных особей составляло 2.4 процента, в обогащенном водоеме было поражено 30 процентов рачков этого вида. Таким образом, эвтрофикация озера ускорила процесс распространения паразита. На основании этих данных авторы сделали вывод, что ограниченные ресурсы являются лимитирующим фактором также для паразитов, а не только для их хозяев.

Рост представленности L. byrdi в популяции рачков Orchestia grillus со временем в процессе эвтрофикации озера. Johnson, D. S., and R. Heard./ Ecosphere 2017

Несмотря на то, что плоские черви вида L. byrdi не заражают людей, результаты исследования напрямую касаются паразитов человека. К примеру, эвтрофикация тропических водоемов в результате вымывания удобрений с плантаций сахарного тростника приводит к росту численности комаров, которые переносят такие социально значимые заболевания как малярия и вирус Зика. По всей видимости, с увеличением численности переносчиков их паразитическая нагрузка может увеличиваться по тому же закону, что и распространенность плоских червей в популяции креветок. Снижение уровня загрязнения водоемов человеком приведет и к снижению количества паразитов.