Инфекционные заболевания могут существенно сократить размер популяций диких животных, тем самым влияя как на динамику экосистем, так и на биоразнообразие. Таким образом, для сохранения необходимо прогнозировать долгосрочные последствия эпидемий. Исследователи из Института исследований зоопарков и дикой природы им. Лейбница (Leibniz-IZW) в Берлине и Центра функциональной экологии и эволюции (CEFE) в Монпелье, Франция, разработали математическую модель («матричную модель») для определения воздействия крупной эпидемии вируса чумы собак (CDV) среди пятнистых гиен в Национальном парке Серенгети в Танзании. Результаты исследования опубликованы в новом журнале Nature с открытым доступом Communications Biology.
В 1993/1994 годах серьезная эпидемия вируса чумы собак (CDV) прокатилась по национальному парку Серенгети на северо-западе Танзании и уничтожила популяцию львов примерно на треть. Он также поразил пятнистую гиену, ключевого социального хищника африканской саванны. У многих молодых гиен проявились клинические симптомы болезни, и они погибли. CDV, вероятно, был завезен в Африку в начале 20 века. Эпидемия среди львов и гиен в начале 90-х была вызвана новым штаммом, который был очень заразным для этих двух видов хищников.
Популяция львов в парке относительно быстро восстановилась, достигнув доэпидемического размера в течение нескольких лет. Напротив, прогнозируемое восстановление популяции гиен потребовало более десяти лет, как показывает текущее исследование. Исследователи говорят, что основная причина его медленного восстановления кроется, вероятно, в относительно низкой скорости размножения вида.«Пятнистые гиены тратят гораздо больше энергии на воспитание своих детенышей, чем львы», - говорит Сара Бенхайем, ученый из Leibniz-IZW. «Самки рожают только одного или двух детенышей в помете, а затем кормят их очень питательным молоком почти до двух лет, что является исключительно долгим сроком для хищника». Виды с низкой репродуктивной способностью, вероятно, будут особенно подвержены риску антропогенных угроз, таких как занос экзотических болезней, которыми является CDV в Африке. «Исследование показывает, что такие угрозы распространяются даже на популяции животных в одном из крупнейших национальных парков Африки», - добавляет Марион Л. Ист (Leibniz-IZW).
Математическая модель («матричная модель») включала данные о 625 индивидуально известных самках пятнистых гиен, собранные в рамках долгосрочного исследовательского проекта в период с 1990 по 2010 год. Была создана обширная и разнообразная база данных обо всех этих самках. составлены данные, включающие информацию о социальных взаимодействиях, клинических признаках заболевания, молекулярных и иммунологических доказательствах инфекции и летальных исходах. Это позволило исследователям построить сложную модель с тремя соответствующими слоями информации: данные о заболеваниях были объединены с информацией о социальном статусе самок гиен и данными об их возрасте и репродуктивном состоянии. «Насколько нам известно, такого уровня сложности не достигали предыдущие матричные модели, разработанные для болезней диких животных», - комментируют Гериберт Хофер (Leibniz-IZW) и Жан-Доминик Лебретон (CEFE).
Нынешнее исследование основано на предыдущей работе, проведенной той же командой и опубликованной в журнале Functional Ecology в марте 2018 года. В своей предыдущей работе авторы исследовали, как эпидемия CDV повлияла на смертность людей, и обнаружили что детеныши высокоранговых самок имели больше шансов пережить болезнь, чем детеныши низкоранговых самок. «Самки высокого ранга имеют преимущественный доступ к охотничьей добыче, а это значит, что они могут чаще выкармливать своих детенышей. В результате их детеныши становятся сильнее и растут быстрее», - говорит Люсиль Мареско (ранее работавшая в Leibniz-IZW, теперь в CEFE).). Это, вероятно, объясняет, почему текущее исследование показало, что высокопоставленные самки необходимы для восстановления популяции.
Новая модель позволила впервые определить «основной коэффициент репродукции» (R0) болезни у пятнистых гиен. «Это полезная мера в эпидемиологии, потому что она говорит нам, будет ли инфекционное заболевание распространяться среди населения и как быстро», - объясняет Оливье Хименес (CEFE). Во время эпидемии это число составляло почти шесть, что указывало на то, что зараженная гиена могла передать вирус шести другим здоровым гиенам. «Это довольно высокое значение, подобное значению кори у людей, что также объясняет, почему эпидемия так быстро распространилась в 1990-х годах», - говорит Стефани Крамер-Шадт (Leibniz-IZW). То, что справедливо для кори у людей, также применимо и к CDV у гиен: если детеныши выживают после инфекции, у них вырабатываются антитела, и они приобретают иммунитет на всю оставшуюся жизнь. В исследовании подчеркивается важность возраста и социального статуса в распространении детских болезней.