DOI: https://doi.org/10.1186/s13071-025-07084-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41194196
تاريخ النشر: 2025-11-05
المؤلف: Daniele Da Re وآخرون
الموضوع الرئيسي: الأمراض المعدية المنقولة بواسطة الناقلات
نظرة عامة
تبحث الدراسة في تأثير تغير المناخ على الحد الشمالي لتوزيع قراد الأغنام، *Ixodes ricinus*، وهو ناقل مهم للأمراض المنقولة بواسطة الحشرات في أوروبا. من خلال تقدير عتبة حرارية لوجود النوع بناءً على بيانات وفرة القراد اليرقي من 2016-2017 وسجلات درجات الحرارة التاريخية من مجموعة بيانات ERA5Land، تهدف الدراسة إلى تقييم التغيرات في التوزيع الجغرافي للقراد على مدى العقود الأربعة الماضية. تكشف التحليلات أن *I. ricinus* قد وسعت نطاقها حوالي 400 كم شمالًا في المنطقة البيوجغرافية الشمالية من 1979 إلى 2020، مما يتماشى مع الملاحظات الميدانية للمناطق التي تم استعمارها حديثًا.
تؤكد النتائج على أهمية مجموعات البيانات طويلة الأجل في فهم التغيرات في توزيع الأنواع المدفوعة بتغير المناخ، مع الاعتراف أيضًا بأن العوامل المحلية مثل توزيع المضيف والموائل الدقيقة يمكن أن تؤثر على وفرة القراد. توفر العتبة الحرارية المستمدة وتوقعاتها التاريخية رؤى قيمة حول الملاءمة الحرارية لـ *I. ricinus* في شمال أوروبا، مما يدعم الفرضيات المتعلقة بتأثيرات المناخ والتغيرات البيئية على ديناميات القراد، وانتشار مسببات الأمراض، وحدوث الأمراض.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث التأثير الكبير لتغير المناخ على توزيع ووفرة ناقلات مسببات الأمراض من المفصليات، مع التركيز بشكل خاص على القراد، الذي يمثل مصدر قلق كبير للصحة العامة في نصف الكرة الشمالي. إن ارتفاع درجة حرارة المناخ في شمال أوروبا يسرع من التوسع شمالًا لقراد *Ixodes ricinus*، وهو النوع الرئيسي من القراد في أوروبا المسؤول عن نقل مسببات الأمراض المختلفة إلى البشر والحيوانات. تعتبر درجة الحرارة والرطوبة عوامل غير حيوية حاسمة تؤثر على بقاء القراد وتطوره ونشاطه، مع توقع أن يكون لتغيرات المناخ طويلة الأجل تأثير أكثر وضوحًا من تقلبات الطقس قصيرة الأجل.
تسلط الورقة الضوء على توافق بين الباحثين بأن توزيع *I. ricinus* قد تغير، على الأرجح بسبب تغير المناخ، على الرغم من الطبيعة متعددة العوامل لبيئة القراد والتحديات في جمع البيانات. استخدمت الدراسات السابقة بشكل أساسي نماذج ملاءمة الموائل الارتباطية، التي تفتقر إلى التحقق الخارجي وغالبًا ما تعتمد على مجموعات بيانات محدودة. تهدف هذه الدراسة إلى وضع عتبة ملاءمة حرارية دنيا لـ *I. ricinus* باستخدام درجات الحرارة السنوية التراكمية فوق 0 °م (ADD > 0 °م) كمقياس، بناءً على منهجيات من دراسات سابقة ربطت بين وفرة القراد ودرجة الحرارة. من خلال تحليل مجموعة بيانات تمتد على 40 عامًا، يسعى المؤلفون إلى رسم تغييرات في الملاءمة الحرارية لـ *I. ricinus*، مما يساهم في فهم أفضل لتأثيرات تغير المناخ على توزيع القراد والآثار الصحية العامة المرتبطة بذلك.
طرق البحث
في هذه الدراسة، يبحث المؤلفون في بقاء تجمعات القراد، مع التركيز بشكل خاص على مدة دورة حياة القراد واعتمادها على معدلات التطور بين الأطوار، والتي تشمل هضم وجبة الدم، والتساقط، والركود خلال ظروف البحث غير المناسبة. تؤكد الدراسة على أهمية درجة الحرارة، وخاصة متوسط درجات الحرارة اليومية فوق 0 °م، في التأثير على تطور القراد وبقاء التجمعات. أظهرت النماذج السابقة أنه بينما يمكن للقراد البقاء على قيد الحياة في درجات حرارة التجمد في الموائل المناسبة، فإن سلوك البحث يُلاحظ بشكل أساسي عند درجات حرارة تتجاوز 5 °م. يشير المؤلفون إلى عمل أوغدن وآخرين (2020)، الذي أثبت أن درجات الحرارة التراكمية (ADD) فوق 0 °م تعتبر مقياسًا مفيدًا لتقييم ظروف درجة الحرارة المناسبة لتجمعات القراد.
لتقييم تأثير درجة الحرارة على وفرة نوع القراد *I. ricinus*، استخدم المؤلفون نموذجًا مختلطًا خطيًا عامًا (GLMM) لتحليل عينات عدد اليرقات بالنسبة إلى درجات الحرارة السنوية ADD > 0 °م. وقد حددوا ارتباطًا إيجابيًا كبيرًا بين هذه الظروف الحرارية ووفرة اليرقات، مما أدى إلى تحديد العتبة الحرارية الحرجة التي تكون تحتها وفرة اليرقات صفرًا. تمثل هذه العتبة الحد الأدنى من درجات الحرارة السنوية ADD > 0 °م اللازمة لاستمرار التجمعات. قام المؤلفون برسم هذه العتبات الحرجة عبر منطقة الدراسة وفحصوا تباينها العرضي من 1979 إلى 2020، مما يوفر رؤى حول الملاءمة المناخية لتجمعات *I. ricinus*. تم توضيح نظرة عامة على الإطار المنهجي في الشكل 1.
النتائج
تشمل نتائج الدراسة التي أجراها كجار وآخرون 189 حدثًا من أحداث أخذ العينات عبر ثلاث مناطق بيوجغرافية في الدول الاسكندنافية: الأطلسية، والشمالية، والقارية. كشفت مجموعة البيانات عن إجمالي 1820 ملاحظة خام لـ *Ixodes ricinus*، والتي تم تنقيحها إلى 809 بعد تنظيف البيانات. أشارت نماذج الانحدار الخطي المختلط العامة (GLMM) إلى وجود ارتباطات إيجابية كبيرة بين وفرة اليرقات ودرجات الحرارة التراكمية (ADD) فوق 0 °م، حيث أظهرت المنطقة الشمالية ارتباطًا أقوى من المنطقة الأطلسية. ومن الجدير بالذكر أن المنطقة القارية كانت لديها وفرة أساسية أعلى من اليرقات ولكن تفاعل سلبي مع ADD، مما أدى إلى تأثير صافي ضئيل.
أظهر التحليل الإضافي تباينًا كبيرًا في وفرة اليرقات عبر البلدان والسنوات، مع R² الشرطي بقيمة 0.729 مما يشير إلى أن كل من التأثيرات الثابتة والعشوائية ساهمت بشكل كبير في قوة تفسير النموذج. حددت الدراسة عتبات ADD الحرجة لبقاء القراد، حيث تتطلب المنطقة القارية أعلى عتبة (3399 ADD > 0 °م) والمنطقة الشمالية أقل عتبة (2682 ADD > 0 °م). لوحظ تحول شمالي كبير في العتبات الحرارية، خاصة في المنطقة الشمالية، التي انتقلت حوالي 400 كم شمالًا من 1979 إلى 2020، مما يعكس اتجاهًا أوسع يتماشى عبر جميع المناطق.
المناقشة
في هذه الدراسة، بحث المؤلفون في العلاقة بين وفرة اليرقات من *Ixodes ricinus* ودرجات الحرارة السنوية (ADD) فوق 0 °م، باستخدام بيانات من مسح شامل عبر الدنمارك، وجنوب النرويج، وجنوب شرق السويد. كشفت التحليلات عن تحول شمالي كبير في الحدود الحرارية لبقاء القراد في المنطقة الشمالية، حيث تمتد الظروف المناسبة الآن حوالي 400 كم شمالًا أكثر مما كانت عليه في 1979. يتوافق هذا التحول مع زيادة درجات الحرارة ويشير إلى أن تغير المناخ يؤثر على أنماط توزيع القراد. استخدمت الدراسة نماذج الانحدار الخطي المختلط العامة (GLMMs) لأخذ التباين المكاني والزماني في الاعتبار، وحددت عتبات حرارية مميزة لمناطق بيوجغرافية مختلفة.
تؤكد النتائج على أهمية درجة الحرارة في تحديد ديناميات دورة حياة القراد وبقاء التجمعات، حيث تعتبر ADD > 0 °م مؤشرًا حاسمًا لتقييم التغيرات بمرور الوقت. أشار المؤلفون إلى أنه بينما تعتبر اليرقات مؤشرًا مناسبًا لديناميات تجمعات القراد، تلعب عوامل بيئية أخرى، مثل ملاءمة الموائل وتوافر المضيف، أيضًا أدوارًا مهمة. تسلط الدراسة الضوء على ضرورة وجود بيانات طويلة الأجل موحدة لفهم أفضل للآليات التي تحرك ديناميات تجمعات القراد والآثار المترتبة على الصحة العامة، خاصة في ضوء ارتفاع حدوث الأمراض المنقولة بواسطة القراد المرتبطة بتغير الظروف البيئية.
DOI: https://doi.org/10.1186/s13071-025-07084-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41194196
Publication Date: 2025-11-05
Author(s): Daniele Da Re et al.
Primary Topic: Vector-borne infectious diseases
Overview
The research investigates the impact of climate change on the northern distribution limit of the sheep tick, *Ixodes ricinus*, a significant vector for vector-borne diseases in Europe. By estimating a thermal threshold for the species’ presence based on nymphal tick abundance data from 2016-2017 and historical temperature records from the ERA5Land dataset, the study aims to assess changes in the tick’s geographical distribution over the past four decades. The analysis reveals that *I. ricinus* has expanded its range approximately 400 km northward in the Boreal biogeographical region from 1979 to 2020, aligning with field observations of newly colonized areas.
The findings underscore the importance of long-term datasets in understanding species distribution changes driven by climate change, while also acknowledging that local factors such as host distribution and microhabitat can influence tick abundance. The derived temperature threshold and its historical projection provide valuable insights into the thermal suitability for *I. ricinus* in northern Europe, supporting hypotheses regarding the effects of climate and environmental changes on tick dynamics, pathogen prevalence, and disease incidence.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the significant impact of climate change on the distribution and abundance of arthropod pathogen vectors, particularly focusing on ticks, which are crucial public health concerns in the northern hemisphere. The warming climate in northern Europe is accelerating the northward expansion of Ixodes ricinus, the primary tick species in Europe responsible for transmitting various pathogens to humans and animals. Temperature and humidity are critical abiotic factors influencing tick survival, development, and activity, with long-term climate changes expected to have a more pronounced effect than short-term weather variations.
The paper highlights a consensus among researchers that the distribution of I. ricinus has shifted, likely due to climate change, despite the multifactorial nature of tick habitat and the challenges in data collection. Previous studies have primarily utilized correlative habitat suitability models, which lack external validation and often rely on limited datasets. This research aims to establish a minimum thermal suitability threshold for I. ricinus using cumulative annual degree-days above 0 °C (ADD > 0 °C) as a metric, building on methodologies from prior studies that linked tick abundance to temperature. By analyzing a 40-year dataset, the authors seek to map changes in thermal suitability for I. ricinus, thereby contributing to a better understanding of the effects of climate change on tick distribution and the associated public health implications.
Methods
In this study, the authors investigate the survival of tick populations, specifically focusing on the life-cycle duration of ticks and its dependence on interstadial development rates, which include blood meal digestion, moulting, and inactivity during unsuitable questing conditions. The research emphasizes the importance of temperature, particularly average daily temperatures above 0 °C, in influencing tick development and population survival. Previous models have shown that while ticks can survive freezing temperatures in suitable habitats, questing behavior is primarily observed at temperatures exceeding 5 °C. The authors reference the work of Ogden et al. (2020), which established that accumulated degree days (ADD) above 0 °C serve as a useful metric for assessing suitable temperature conditions for tick populations.
To evaluate the impact of temperature on the abundance of the tick species I. ricinus, the authors employed a generalized linear mixed model (GLMM) to analyze nymph count samples in relation to annual ADD > 0 °C. They identified a significant positive correlation between these temperature conditions and nymph abundance, subsequently determining the critical temperature threshold below which nymph abundance is zero. This threshold represents the minimum annual ADD > 0 °C necessary for population persistence. The authors mapped these critical thresholds across the study area and examined their latitudinal variations from 1979 to 2020, providing insights into the climatic suitability for I. ricinus populations. An overview of the methodological framework is illustrated in Figure 1.
Results
The results from the study by Kjaer et al. encompass 189 sampling events across three biogeographical regions in Scandinavia: Atlantic, Boreal, and Continental. The dataset revealed a total of 1820 raw observations of *Ixodes ricinus*, which were refined to 809 after data cleaning. Generalized Linear Mixed Models (GLMM) indicated significant positive associations between nymph abundance and accumulated degree days (ADD) above 0 °C, with the Boreal region exhibiting a stronger association than the Atlantic region. Notably, the Continental region had a higher baseline nymph abundance but a negative interaction with ADD, resulting in a negligible net effect.
Further analysis showed substantial variation in nymph abundance across countries and years, with a conditional R² of 0.729 indicating that both fixed and random effects significantly contributed to the model’s explanatory power. The study identified critical ADD thresholds for tick persistence, with the Continental region requiring the highest threshold (3399 ADD > 0 °C) and the Boreal region the lowest (2682 ADD > 0 °C). A significant northward shift in thermal thresholds was observed, particularly in the Boreal region, which moved approximately 400 km north from 1979 to 2020, reflecting a broader trend consistent across all regions.
Discussion
In this study, the authors investigated the relationship between nymphal abundance of *Ixodes ricinus* and annual degree days (ADD) above 0 °C, utilizing data from a comprehensive survey across Denmark, southern Norway, and southeastern Sweden. The analysis revealed a significant northward shift in the thermal limits for tick persistence in the Boreal region, with suitable conditions now extending approximately 400 km further north than in 1979. This shift correlates with increased temperatures and suggests that climate change is influencing tick distribution patterns. The study employed generalized linear mixed models (GLMMs) to account for spatial and temporal variability, identifying distinct temperature thresholds for different biogeographical regions.
The findings underscore the importance of temperature in determining tick life-cycle dynamics and population persistence, with ADD > 0 °C serving as a critical index for assessing changes over time. The authors noted that while nymphs are a suitable indicator of tick population dynamics, other environmental factors, such as habitat suitability and host availability, also play significant roles. The study highlights the necessity for standardized long-term data to better understand the mechanisms driving tick population dynamics and the implications for public health, particularly in light of rising tick-borne disease incidence linked to changing environmental conditions.