Эпидемия внезапной гибели дубов в Калифорнии стала "неостановимой", новые эпидемии нужно контролировать раньше

Новое исследование показывает, что эпидемию внезапной гибели дубов в Калифорнии теперь невозможно остановить, но её огромные экологические и экономические последствия можно было бы значительно сократить, если бы меры контроля начали применяться раньше. Исследование также предлагает новые стратегии для усиления контроля над будущими эпидемиями, включая определение того, где и как вырубать деревья, поскольку "в следующий раз это повторится".

Внезапная гибель дубов, вызываемая патогеном Phytophthora ramorum (грибоподобным организмом, родственным возбудителю фитофтороза картофеля), привела к гибели миллионов деревьев на сотнях квадратных километров леса в Калифорнии. Впервые обнаруженная в 1995 году недалеко от Сан-Франциско, болезнь распространилась на север через прибрежные районы Калифорнии, опустошив знаменитые дубовые и таноаковые леса. В 2002 году штамм патогена появился на юго-западе Англии, поражая кустарники, но не дубы, поскольку английские виды дубов не восприимчивы. В 2009 году британский штамм начал убивать лиственницу — важную лесную культуру — и с тех пор широко распространился по Великобритании.

В исследовании, опубликованном в PNAS, учёные из Кембриджского университета с помощью математического моделирования показали, что остановить или даже замедлить распространение Phytophthora ramorum в Калифорнии сейчас невозможно, и это было невозможно уже в течение ряда лет.

Обработка деревьев химикатами непрактична или не рентабельна в масштабах, необходимых для укоренившейся лесной эпидемии. В настоящее время единственный вариант контроля болезни — вырубка заражённых деревьев вместе с соседними деревьями, которые, вероятно, инфицированы, но могут ещё не проявлять симптомов. "Сравнивая эффективность большого числа потенциальных стратегий, моделирование может подсказать нам, где и как начинать вырубку деревьев для управления болезнью на очень больших площадях", — объясняет ведущий автор Ник Каннифф из Департамента наук о растениях Кембриджа.

Авторы утверждают, что предотвращение распространения болезни на большие части Калифорнии было бы возможно, если бы управление началось в 2002 году. До 2002 года о патогене было известно недостаточно, чтобы начать борьбу с болезнью. Их моделирование также предлагает новые стратегии для более эффективного контроля неизбежных будущих эпидемий.

Модели, разработанные в Кембридже, уже являются неотъемлемой частью программы управления эпидемией Phytophthora ramorum в Великобритании. Модели используются для прогнозирования вероятного распространения болезни, её эффективного обнаружения и оптимизации стратегий контроля в тесном взаимодействии с коллегами из DEFRA и Лесной комиссии.

Известно, что внезапная гибель дубов поражает более ста видов деревьев и кустарников, что представляет значительный риск для биоразнообразия многих экосистем. Гибель большого количества деревьев также усугубляет риск пожаров в Калифорнии, когда поваленные деревья остаются сохнуть. Теперь существует опасение, что болезнь может распространиться на Аппалачские горы, поставив под угрозу ещё большую площадь лесов.

Исследование является первым крупным ретроспективным анализом того, как можно было бы управлять эпидемией внезапной гибели дубов в Калифорнии, а также первым, показывающим, как бороться с лесной эпидемией такого масштаба.

"Даже если бы сегодня были инвестированы огромные деньги, чтобы остановить эпидемию, результаты нашей модели показывают, что это не может привести к успешному контролю ни при каком правдоподобном бюджете на управление. Поэтому мы хотели выяснить, можно ли было бы сдержать её, если бы тщательно оптимизированная стратегия была введена раньше. Наша модель показала, что при очень высоком уровне инвестиций, начатых в 2002 году, болезнь нельзя было бы искоренить, но её распространение можно было бы замедлить, а поражённую площадь — значительно сократить".

Модель также указывает, как лица, принимающие решения, могут лучше планировать и применять контроль при возникновении будущих эпидемий.

"Это инструмент, с помощью которого мы можем сделать лучшую работу в следующий раз, потому что неизбежно, что следующий раз наступит", — говорит старший автор Крис Гиллиган. "При такой эпидемии всегда будет больше участков для обработки, чем можно себе позволить. Наша модель показывает, когда и где контроль наиболее эффективен на разных этапах развивающейся эпидемии, чтобы ресурсы можно было лучше направлять".

"Властям может быть соблазнительно начать вырубку деревьев в центре заражённой области, но для этой эпидемии наше исследование показывает, что это может быть худшее, что можно сделать, потому что восприимчивая растительность просто вырастет снова и снова заразится", — объясняет Каннифф.

Каннифф, Гиллиган и коллеги обнаружили, что более эффективным методом контроля является обработка "фронта волны" — на фронте и впереди эпидемии в направлении распространения болезни. Они также обнаружили, что "фронтальная загрузка" бюджета для очень интенсивной обработки на ранних стадиях эпидемии значительно повысила бы вероятность успеха.

"В отличие от других эпидемиологических моделей, наша учитывает неопределённость в том, как экологические системы будут реагировать и как может измениться доступный бюджет, что позволяет нам исследовать вероятность успеха и риски провала различных стратегий в разные моменты после возникновения эпидемии", — говорит Гиллиган.

Следующим шагом в борьбе с укоренившимися эпидемиями, такими как внезапная гибель дубов, является исследование того, как защитить особо ценные районы внутри эпидемии, которую — как они продемонстрировали — уже слишком поздно останавливать.

Методология уже применяется для создания родственных моделей для болезней, угрожающих продовольственной безопасности в Африке, таких как патогены, поражающие пшеницу и маниок.