Биоразнообразие полезно для здоровья

Рис. 1. В однородных по видовому составу сообществах (например, на ячменном поле, показанном на верхнем фото) зараженность паразитами часто выше, чем в более разнообразных (луговое разноцветье, нижнее фото). Графики снизу иллюстрируют это численно: на них показана зависимость числа видов паразитов (слева) и общей зараженности (справа) от числа видов в растительном сообществе. Видно, что, хотя с ростом биоразнообразия в сообществе растет и разнообразие паразитов, общий уровень инфицированности все же падает. Рисунок из статьи F. Keesing and R. S. Ostfeld, 2015. Is biodiversity good for your health?

Обобщающий анализ научных работ, исследовавших зависимость заражения паразитами от факторов среды, показал: чем выше разнообразие видов в сообществе, тем меньше страдают от инфекционных болезней его участники.

Экологи, любители живой природы и просто сердобольные люди переживают, когда узнают о том, что очередной вид живых организмов оказался под угрозой вымирания. Меж тем история жизни на Земле знала периоды, когда погибало подавляющее большинство видов. Во время самого массового из известных вымираний — на рубеже пермского и триасового периодов — исчезло около 95% морских видов и 70% наземных видов позвоночных. Как нам сейчас известно, биосфера справилась с таким ударом. Так стоит ли переживать из-за уменьшения разнообразия живых организмов? Новый обзор научных работ, опубликованный недавно в журнале PNAS, показал, что у сложных сообществ есть довольно неожиданное преимущество перед простыми. Оказывается, чем выше разнообразие видов в сообществе живых организмов, тем лучше защищены от инфекционных болезней его участники.

Отдельных работ, в которых демонстрировался такой эффект, уже было известно немало. Например, в 2014 году вышла статья немецких ученых, показавших, что растения, выращиваемые в монокультурах, чаще страдают от грибных инфекций, чем растения более сложных сообществ (T. Rottstock et al., 2014. Higher plant diversity promotes higher diversity of fungal pathogens, while it decreases pathogen infection per plant). И всё же не было общепринятой точки зрения, насколько распространен такой положительный эффект биоразнообразия на устойчивость к паразитам. Чтобы наконец внести ясность в этот вопрос, ученые с факультета интегративной биологии Южно-Флоридского университета в Тампе (США) разыскали все работы, в которых анализировалась связь биоразнообразия сообщества и тяжести паразитарных инфекций у его участников.

В зависимости от типа исследования под «зараженностью» понимались разные параметры: число обнаруженных в организме паразитов, их плотность или процент зараженных тканей. Значения всех этих параметров, измеренные у самых разных хозяев паразитов, падали с ростом биоразнообразия. Конечно, нашлось и несколько исключений (например, у одного вида растений зараженность грибковой пятнистостью листьев увеличивалась с ростом биоразнообразия его окружения; см. Ch. Mitchell et al., 2002. Effects of grassland plant species diversity, abundance, and composition on foliar fungal disease). Тем не менее в подавляющем большинстве исследований, сделанных на самых разных микро- и макропаразитах — от бактерий и вирусов до паразитических червей, с разным уровнем специализированности, заражающими человека, животных или растения, — зараженность хозяев действительно падала с ростом биоразнообразия их окружения. Интересно, что чем больше было биоразнообразие, тем больше был и ассортимент паразитов, но даже несмотря на это зараженность участников сообщества падала. Закономерность прослеживалась и в тех работах, где ученые просто наблюдали за живой природой, и в тех, где они ставили эксперименты. Получается, что улучшение защиты от инфекций у участников сложных сообществ — общее правило, действующее в самых разных условиях и биоценозах.

Как разнообразие живых организмов может влиять на устойчивость к инфекциям? Есть несколько механизмов, через которые могут быть связаны эти два параметра. Во-первых, в сообществе, богатом видами, паразиту сложнее встретить оптимального хозяина. Паразит может попадать как в неоптимального хозяина (например, из тех, что долго живут и слабо размножаются), так и вообще в неподходящий организм. Поэтому чем выше разнообразие видов в сообществе, тем сложнее паразиту менять хозяев. Другой возможный механизм — это более жесткое регулирование численности особей каждого вида в сложном сообществе: никому не удается слишком сильно размножиться, поскольку система сбалансирована. Благодаря этому оптимальные хозяева паразита сами не размножаются слишком сильно и ему не позволяют слишком сильно увеличить численность.

Чтобы немного больше узнать о механизме влияния биоразнообразия на заражение паразитами, ученые проанализировали те работы выборки, в которых сравнивались различные значения плотностей и частот хозяев паразита в популяции. Оказалось, что эффект уменьшения заражения паразитами проявляется сильнее всего, когда уменьшается частота, с которой встречаются их хозяева. То есть даже если плотность оптимальных хозяев высокая, достаточное разбавление другими организмами всё равно позволяет ослабить пресс паразитов. Причем чем более разнообразными будут эти другие организмы, тем лучше.

Получается, что биоразнообразие имеет вполне утилитарное значение, препятствуя распространению инфекционных болезней в сообществе живых организмов. И если даже вымирание каждого отдельного вида не слишком важно, общее снижение разнообразия может печально закончиться для тех видов, которые не очень хорошо умеют противостоять инфекциям. В первую очередь к ним относятся крупные и не очень многочисленные животные с большой продолжительностью жизни — вымирание сообщества обычно начинается с них (см.: M. B. Joseph et al., 2013. Does life history mediate changing disease risk when communities disassemble?). К таким животным относится и человек.

Источник: David J. Civitello, Jeremy Cohen, Hiba Fatima, Neal T. Halstead, Josue Liriano, Taegan A. McMahon, C. Nicole Ortega, Erin Louise Sauer, Tanya Sehgal, Suzanne Young, and Jason R. Rohr. Biodiversity inhibits parasites: Broad evidence for the dilution effect // PNAS. 2015. V. 112. P. 8667–8671. DOI: 10.1073/pnas.1506279112.

Юлия Кондратенко