Mappa che mostra la posizione della baia di Chesapeake, lo spartiacque del fiume Susquehanna e i principali affluenti, e le otto zone/località campionate nella baia. Credito:Barbara Muhling et al.
I ricercatori hanno scoperto che tre specie comuni di batteri Vibrio nella baia di Chesapeake potrebbero aumentare con il cambiamento delle condizioni climatiche entro la fine di questo secolo, con conseguenti costi economici e sanitari significativi da malattie causate dall'esposizione ad acqua contaminata e dal consumo di molluschi contaminati.
Lo studio, il primo ad applicare un nuovo modo di ridimensionare i modelli climatici globali alla baia di Chesapeake, è stato condotto da scienziati e colleghi della National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Appare sulla rivista American Geophysical Union GeoHealth .
I batteri Vibrio si trovano naturalmente nella baia di Chesapeake e nelle acque costiere e degli estuari di tutto il mondo. Circa una dozzina di specie di Vibrio possono causare malattie umane, nota come vibriosi. Due delle specie più comuni che causano malattie umane negli Stati Uniti, Vibrio parahaemolyticus e Vibrio vulnificus , si verificano nella baia di Chesapeake. La loro abbondanza varia con la temperatura dell'acqua, salinità e altri fattori ambientali. Una terza specie, Vibrio cholerae , si verifica anche a Chesapeake Bay ma non è associato a epidemie di colera, sebbene, come altre specie di Vibrio, a volte possa causare malattie nelle persone che mangiano crostacei contaminati, come le ostriche.
I ricercatori hanno utilizzato quattro diversi modelli climatici globali e dati provenienti da otto località all'interno e intorno alla baia e ai suoi affluenti per proiettare in che modo il riscaldamento delle temperature e il cambiamento degli apporti di acqua dolce potrebbero influire sui tre batteri Vibrio nella baia e sulle sue popolazioni di ostriche entro la fine di questo secolo. I risultati hanno mostrato sostanziali aumenti futuri nell'occorrenza, distribuzione, e la durata della stagione per V. vulnificus e V. parahaemolyticus , e un aumento dell'habitat favorevole per V. cholerae , sebbene questo fosse limitato alle regioni a bassa salinità della baia.
"Ricerche recenti in altre parti del mondo hanno suggerito che le condizioni di riscaldamento dovute ai cambiamenti climatici hanno portato a condizioni più favorevoli per le epidemie di malattie legate al Vibrio, " ha detto l'autore principale Barbara Muhling, precedentemente presso il Geophysical Fluid Dynamics Laboratory della Princeton University e attualmente presso il Cooperative Institute for Marine Ecosystems and Climate (CIMEC) in California. "Ci sono relativamente pochi studi come il nostro che utilizzano le proiezioni dei modelli climatici di classe IPCC per esaminare il rischio che le future specie di Vibrio si verifichino e appaiano in nuove aree, o i tassi di infezione umana."
IPCC, il Gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici, è l'organismo internazionale che esamina e valuta i più recenti studi scientifici, tecnico, e le informazioni socioeconomiche prodotte in tutto il mondo rilevanti per la comprensione del cambiamento climatico. CIMEC è una partnership di ocean, ricerca sul clima e sugli ecosistemi tra NOAA e diverse università della California.
La probabilità che Vibrio vulnificus si verifichi nell'acqua durante l'estate nella baia di Chesapeake su una scala da 0 a 1 da due modelli climatici ridotti, il CM3 del Laboratorio di Fluidodinamica Geofisica (in alto, mostrando un riscaldamento relativamente forte) e la risonanza magnetica del Meteorological Research Institute del Giappone (in basso, mostrando un riscaldamento relativamente debole). Gli assi X e Y sono latitudine e longitudine. I colori blu indicano poca o nessuna possibilità di riscaldamento e il rosso indica maggiori possibilità; 0,1 sulla scala significa 10% di probabilità di accadimento, mentre 0,25 significa il 25% di probabilità che si verifichi. I pannelli a sinistra mostrano il passato recente, quelli al centro mostrano proiezioni per la fine di questo secolo, e i pannelli a destra mostrano la differenza. Credito:Barbara Muhling et al.
"Abbiamo usato Vibrio, dato il suo potenziale impatto sulla baia di Chesapeake, come primo caso di studio per questo nuovo quadro di downscaling, " disse Vincenzo Saba, un ricercatore della NOAA nel settore della pesca che lavora con modelli climatici globali ad alta risoluzione presso il Laboratorio di dinamica dei fluidi geofisici della NOAA a Princeton, NJ ed è coautore dello studio. "Le persone sono interessate a sapere cosa potrebbe accadere nel proprio cortile, quindi questa è stata un'ottima applicazione del framework di downscaling che abbiamo sviluppato. Altre specie possono essere studiate utilizzando lo stesso metodo in cui la temperatura dell'estuario, salinità, e il flusso del fiume sono fattori importanti."
Esperimenti di laboratorio suggeriscono che le temperature ottimali per le specie Vibrio sono comprese tra 37 e 39 gradi C, o da 98,6 a 102,2 gradi F, molto più caldo delle condizioni attuali nella baia di Chesapeake.
Tutti e tre i ceppi di Vibrio ora si verificano più frequentemente e in maggiore abbondanza nei mesi più caldi dell'anno, quando anche le temperature dell'acqua sono più calde. Ogni ceppo o specie sembra avere un distinto intervallo di salinità, il che significa che i Vibrio potrebbero aumentare potenzialmente solo quando altri fattori ambientali sono o diventano favorevoli in una specifica area della baia.
"Sono rimasto un po' sorpreso dall'importanza della salinità per le proiezioni, " disse Mühling, che lavora al CIMEC dell'Università della California, Santa Cruz. "Mentre le acque più calde sono generalmente più favorevoli per i Vibrioni, la salinità può determinare le probabili posizioni dei futuri hot-spot. Di conseguenza, gli aumenti previsti in V. cholerae erano molto più bassi e spazialmente più ristretti rispetto alle altre due specie di Vibrio che abbiamo esaminato."
Il rischio di malattia da Vibrio esiste già nella baia di Chesapeake. I responsabili dell'ambiente e delle risorse ne sono consapevoli, così come molti residenti locali e consumatori di crostacei. Sono già in atto alcune misure volte a ridurre il rischio di malattie legate al vibrio dalle ostriche raccolte. Per esempio, nei mesi più caldi, le ostriche devono essere refrigerate entro una certa ora del giorno dopo essere state raccolte. Poiché le temperature continuano a salire, potrebbe essere necessario regolare queste ore del giorno per garantire che le ostriche rimangano sicure da mangiare. Potrebbe essere necessario prorogare anche i mesi dell'anno in cui si applicano queste norme.
"I nostri risultati mostrano la necessità di modelli di impatto climatico sui Vibrios negli ambienti degli estuari, "Ha detto Muhling. "Costi economici associati a Vibrios nella baia di Chesapeake, come il verificarsi di malattie o azioni di gestione per adattarsi alle mutevoli condizioni, può aumentare in caso di cambiamento climatico. Ciò ha implicazioni per gli usi ricreativi e commerciali di questo ecosistema".
Poiché molte specie di pesca commerciale e ricreativa utilizzano gli estuari durante il loro ciclo di vita, il quadro climatico ridotto utilizzato su Vibrio potrebbe essere applicato anche a loro. "I nostri prossimi passi saranno esaminare l'impatto del cambiamento climatico su specie come i granchi blu, spigola striata, branzino nero, o aringhe di fiume e applicare il quadro ad altre aree di estuario nel nord-est, come Delaware Bay e Long Island Sound, " Saba ha detto. "Vorremmo anche esaminare le possibilità di previsione e come potrebbero essere utilizzate per informare la gestione della pesca".
