DOI: https://doi.org/10.1016/j.isci.2024.110838
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39318536
تاريخ النشر: 2024-08-27
المؤلف: Andrew F. Rowley وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات الرخويات البحرية وتربية الأحياء المائية
نظرة عامة
يتناول القسم تزايد تكرار وشدة وانتشار تفشي الأمراض في الأنواع المائية بسبب تغير المناخ، مع تسليط الضوء على التأثير الكبير للميكروبات على إنتاج المأكولات البحرية والأمن الغذائي. ويؤكد على أن خطر الأمراض في الأسماك والمحار يتأثر بخصائص الميكروبات، وهوية الأنواع، والظروف البيئية. يقدم المؤلفون دراسات حالة حول الأنواع المائية الرئيسية المزروعة، مثل السلمونيات، والجمبري البينيدي، والمحار، إلى جانب الميكروبات المختلفة (الفيروسية، والفطرية، والبكتيرية، والطفيليات) التي تؤثر عليها، موضحين التحديات الكبيرة المتعلقة بالأمراض التي يطرحها تغير المناخ.
في الاستنتاجات، يعبر المؤلفون عن عدم اليقين بشأن مستقبل أنظمة إدارة الميكروبات-المضيف (POMS) في سياق تغير المناخ، مشيرين إلى ثلاثة أسباب رئيسية: نقص الدراسات الشاملة حول العوامل الحرجة مثل نقص الأكسجين، الميل إلى تحليل عوامل تغير المناخ بشكل منفصل بدلاً من النظر في تفاعلاتها، والتركيز على الآثار قصيرة المدى دون معالجة إمكانيات التكيف على المدى الطويل. يدعون إلى أبحاث مستقبلية تدمج بين عدة عوامل مناخية وتتبنى منظورًا طويل الأمد لفهم أفضل للتداعيات على الأنواع المائية في ظل ظروف بيئية واقعية.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على التحديات الملحة التي يطرحها الزيادة المتوقعة في عدد السكان البشريين العالمي، المتوقع أن يتجاوز تسعة مليارات بحلول عام 2050 وأحد عشر مليارًا بحلول عام 2100. تعزز هذه الزيادة الطلب على الغذاء، وخاصة من المصادر البحرية، التي كانت تاريخيًا غذاءً أساسيًا للمجتمعات الساحلية. ومع ذلك، أدى الصيد الجائر إلى انخفاض كبير في مخزونات الأسماك البرية، مما دفع إلى التحول نحو تربية الأحياء المائية، التي تتجاوز الآن مصايد الأسماك في الإنتاج. في عام 2020، تم الإبلاغ عن إنتاج مصايد الأسماك البحرية العالمية عند 90.3 مليون طن، بانخفاض من 96.5 مليون طن في عام 2018، بينما ارتفع إنتاج تربية الأحياء المائية من 30.9 إلى 33.1 مليون طن خلال نفس الفترة. يؤكد المؤلفون على أن الممارسات المستدامة في مصايد الأسماك وتربية الأحياء المائية يمكن أن تعزز إنتاج الغذاء على الرغم من التحديات التي يطرحها تغير المناخ.
يتناول القسم أيضًا الآثار البيئية لتكثيف تربية الأحياء المائية، بما في ذلك القضايا المتعلقة باستخراج وجبة السمك، سمية النفايات، وانتشار الأمراض بين تجمعات الأسماك. ومن الجدير بالذكر أن إصابة السلمون الأطلسي المزروع بقمل البحر، مثل *Lepeophtheirus salmonis*، تمثل التحديات المتعلقة بالأمن الحيوي التي تواجه تربية الأحياء المائية. تؤكد الورقة على العواقب الاقتصادية للأمراض في الأنواع البرية والمزروعة، مشيرة إلى خسائر كبيرة في إنتاج الجمبري في فيتنام والتأثيرات الضارة للعدوى الطفيلية على صحة الأسماك وقابليتها للتسويق. يهدف المؤلفون إلى تقييم تداعيات تغير المناخ على الأمراض المعدية التي تؤثر على الأسماك البحرية والمياه المالحة والمحار، باستخدام دراسات حالة لتوضيح الحجم المحتمل لهذه التحديات واستكشاف أساليب الزراعة المبتكرة للتخفيف من آثار الأمراض في المستقبل.
نقاش
يتناول قسم النقاش في ورقة البحث التأثير الكبير للأمراض على إنتاج الغذاء البحري، مع التركيز بشكل خاص على تجمعات الأسماك والمحار البرية. يسلط الضوء على التحديات في قياس الخسائر الاقتصادية بسبب الأمراض، حيث غالبًا ما تمر الوفيات في التجمعات البرية دون أن يلاحظها أحد بسبب الافتراس السريع والتحلل. تشمل الأمثلة البارزة الإخفاقات في الأسماك في الرنجة الهادئة ومرض القشور الوبائي في الكركند الأمريكي، وكلاهما أدى إلى انخفاضات كبيرة في التجمعات. في تربية الأحياء المائية، يكون تحديد الأمراض أكثر وضوحًا، مما يسمح بتقييمات اقتصادية أفضل، مدعومة بالتقدم في الأدوات الجزيئية ونمذجة الأوبئة.
يستكشف القسم أيضًا آثار تغير المناخ، وخاصة درجات الحرارة المرتفعة، على انتشار وشدة الأمراض المائية. كانت سنة 2023 هي الأدفأ على الإطلاق، مع زيادات كبيرة في درجات حرارة المحيطات التي قد تفاقم ديناميات الأمراض. يمكن أن تعزز درجات الحرارة المرتفعة من شدة الميكروبات وتثبط استجابات المناعة لدى المضيف، مما يؤدي إلى إصابات على مدار العام وتحولات في تفاعلات الميكروب-المضيف. تناقش الورقة مجموعة من دراسات الحالة التي توضح كيف تؤثر درجة الحرارة على نتائج الأمراض في أنواع مثل السلمون والأبلام، مما يبرز الحاجة إلى تحليلات اتجاهات درجات الحرارة المحلية للتنبؤ بأنماط الأمراض المستقبلية. بالإضافة إلى ذلك، تشير إلى أنه بينما قد تزدهر بعض الميكروبات في ظل ظروف أكثر دفئًا، قد تتضاءل أخرى، مما يدل على تفاعل معقد بين تغير المناخ وديناميات الأمراض في النظم البيئية البحرية.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.isci.2024.110838
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39318536
Publication Date: 2024-08-27
Author(s): Andrew F. Rowley et al.
Primary Topic: Marine Bivalve and Aquaculture Studies
Overview
The section discusses the increasing frequency, intensity, and spread of disease outbreaks in aquatic species due to climate change, highlighting the significant impact of pathogens on seafood production and food security. It emphasizes that the risk of disease in fish and shellfish is influenced by pathogen characteristics, species identity, and environmental conditions. The authors present case studies on key cultured aquatic species, such as salmonids, penaeid shrimp, and oysters, alongside the various pathogens (viral, fungal, bacterial, and parasitic) that affect them, illustrating the substantial disease-related challenges posed by climate change.
In the conclusions, the authors express uncertainty regarding the future of Pathogen-Host Management Systems (POMS) in the context of climate change, citing three main reasons: the lack of comprehensive studies on critical factors like deoxygenation, the tendency to analyze climate change factors in isolation rather than considering their interactions, and the focus on short-term effects without addressing long-term adaptation potential. They advocate for future research that integrates multiple climate drivers and adopts a long-term perspective to better understand the implications for aquatic species under realistic ecological conditions.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the pressing challenges posed by the projected increase in the global human population, expected to surpass nine billion by 2050 and eleven billion by 2100. This growth intensifies the demand for food, particularly from marine sources, which have historically been a staple for coastal communities. However, overfishing has led to significant declines in wild fish stocks, prompting a shift towards aquaculture, which now surpasses capture fisheries in production. In 2020, global marine capture fishery production was reported at 90.3 million tonnes, a decrease from 96.5 million tonnes in 2018, while mariculture production rose from 30.9 to 33.1 million tonnes during the same period. The authors emphasize that sustainable practices in fisheries and aquaculture could enhance food production despite the challenges posed by climate change.
The section also addresses the environmental impacts of intensified aquaculture, including issues related to fish meal extraction, waste toxicity, and the spread of diseases among fish populations. Notably, the infestation of farmed Atlantic salmon by sea lice, such as *Lepeophtheirus salmonis*, exemplifies the biosecurity challenges faced in aquaculture. The paper underscores the economic ramifications of diseases in both wild and farmed species, citing significant losses in shrimp production in Vietnam and the detrimental effects of parasitic infections on fish health and marketability. The authors aim to evaluate the implications of climate change on infectious diseases affecting marine and brackish fish and shellfish, using case studies to illustrate the potential scale of these challenges and exploring innovative farming approaches to mitigate disease impacts in the future.
Discussion
The discussion section of the research paper addresses the significant impact of diseases on marine food production, particularly focusing on wild fish and shellfish populations. It highlights the challenges in quantifying economic losses due to diseases, as mortality in wild populations often goes unnoticed due to rapid predation and decomposition. Notable examples include ichthyophoniasis in Pacific herring and epizootic shell disease in American lobsters, both of which have led to substantial population declines. In aquaculture, disease identification is more straightforward, allowing for better economic assessments, aided by advancements in molecular tools and epidemiological modeling.
The section further explores the effects of climate change, particularly elevated temperatures, on the prevalence and severity of aquatic diseases. The year 2023 marked the warmest on record, with significant increases in ocean temperatures that may exacerbate disease dynamics. Higher temperatures can enhance pathogen virulence and suppress host immune responses, leading to year-round infections and shifts in pathogen-host interactions. The paper discusses various case studies illustrating how temperature influences disease outcomes in species such as salmon and abalone, emphasizing the need for localized temperature trend analyses to predict future disease patterns. Additionally, it notes that while some pathogens may thrive under warmer conditions, others may diminish, indicating a complex interplay between climate change and disease dynamics in marine ecosystems.