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Ausbreitung infektiöser Muschelkrankheiten im Ozean: Prognose und Quantifizierung durch biophysikalische Simulationen

Titel
Ausbreitung infektiöser Muschelkrankheiten im Ozean: Prognose und Quantifizierung durch biophysikalische Simulationen
Kurzbeschreibung
Infektionskrankheiten beeinträchtigen den ökologischen und wirtschaftlichen Wert von Meeresorganismen. Mit fortschreitendem Klimawandel werden Massensterben im Ozean weiterhin zunehmen. Allerdings gestaltet sich die Verfolgung der räumlichen und zeitlichen Ausbreitung von Krankheitsausbrüchen durch Beobachtungen als schwierig. Daher haben wir derzeit kein vollständiges Bild davon, wie schnell und in welchem Ausmaß sich Krankheiten im Ozean mithilfe von Meeresströmungen ausbreiten können. Dies begrenzt unsere Möglichkeiten, die Ausbreitung von Infektionskrankheiten zu verhindern und einzudämmen. In diesem Projekt schlage ich einen interdisziplinären biophysikalischen Modellierungsansatz vor, der darauf abzielt, die Rolle von Ozeandynamik, Hydrographie, Biogeochemie und Biologie bei der Verbreitung von Muschelkrankheiten abzuschätzen. Vier Muschel-Pathogen-Paare entlang des nordwesteuropäischen Schelfs werden untersucht, die eine Reihe von Infektionskrankheiten, räumlichen Verteilungen, Populationsdichten und Entwicklungsmerkmalen repräsentieren. Die generierten Ergebnisse sollen unser Verständnis darüber verbessern, welche Faktoren die Krankheitsausbreitung im Ozean bestimmen, und als Risikobewertungs- und Modellierungspipeline bereitgestellt werden. Hydrodynamische Modelle und Lagrange Partikelausbreitungssimulationen werden als Werkzeuge verwendet, um Krankheitsausbreitung im Ozean bei variablen biologischen Parametern vorherzusagen und zu quantifizieren (Arbeitspaket 1). Die Ausbreitung von Krankheiten wird als passiv treibende Krankheitserreger (wie Viren) simuliert, und zusammen mit infizierten Muschellarven. Muschellarven zeigen ein vielfältiges Repertoire an aktivem Schwimmverhalten. Dieses Verhalten wird experimentell an einer Muschelart untersucht und zur Simulation und Quantifizierung der Auswirkungen aktiver Bewegungen auf die Krankheitsausbreitung verwendet. Das Ausbreitungsmodell wird mit einem epidemiologischen Infektionsmodell gekoppelt, um die Auswirkungen der vorhergesagten Krankheitsausbreitung auf Populationsebene zu interpretieren. Anschließend wird der Einfluss von Hydrographie und Biogeochemie auf die Ausbreitung anhand der Umweltvariabilität der letzten Jahrzehnte bewertet (Arbeitspaket 2). Sowohl biologische Prozesse (Infektionsdynamik, Muschelreproduktion, Larvenentwicklung) als auch physikalische Prozesse im Ozean sind von Umweltbedingungen abhängig. Daher wird erwartet, dass auch die Ausbreitung von Krankheiten durch Hydrographie und Biogeochemie beeinflusst wird. Abschließend wird ein Simulationstool zur Vorhersage der Krankheitsausbreitung und zur Bereitstellung von Risikobewertungen entwickelt und potenzielle Stakeholder identifiziert (Arbeitspaket 3). Insgesamt ist das vorgeschlagene Projekt relevant, um die Früherkennung, Vorhersage und letztendlich Verhinderung von Massensterben bei wirtschaftlich und ökologisch relevanten Muscheln zu verbessern.
Start
August 2024
Ende
Juli 2027
Bewilligungssumme (gesamt)
-
Bewilligungssumme (GEOMAR)
213000
Zuwendungsgeber / Programm
    DFG /
Koordination
Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Germany
Kontakt
Lara Schmittmann
Partner
University of Edinburgh, UK
Polytechnic University of Milan, Italy
Center for Ocean and Society (CeOS), Germany