生物多样性和栖息地丧失将会加剧人类感染性疾病的发生 ——写在地球日50周年

2020-04-22

刘 锐
mgm美高梅资源环境科学研究院院长,首席科学家
2020年4月22日

一、问题的提出 
       当前,新冠肺炎(COVID-19)在全球的大流行,给世界经济发展和安全稳定带来了极大的影响,也为人类重新认识生物多样性及栖息地丧失与感染性疾病(Emerging Infectious Diseases,EIDs)全球出现之间的联系再次敲响了警钟。随着传染病毒越来越多地从野生动物蔓延到人类,我们地球上的生物多样性正在以惊人的速度消失, 人类感染性疾病也在世界范围内频繁爆发。现在,全球的传染疾病生态学家们都在热烈讨论生物多样性和栖息地的丧失是否会导致高危感染性疾病风险的增加。在人类不断认识自然世界的今天,必须对疾病生态学予以认真地探究已成为国外学界的共识。美国科学家Samuel Scheiner指出,生态和生物机制支配着人类诱发的生态环境变化与感染性疾病传播间的关系,而疾病生态学则正是研究这一关系的科学。有资料表明,近20年来,在全世界范围内,出现了大量新的感染性疾病,这些新的感染性疾病的出现严重地危害了生活在地球上人类的身心健康。

二、最新研究进展

       最近,美国蒙大拿州大学的研究人员,在美国国家科学院院刊上的文章中发表了一项新的研究,并给出了一些答案。文章首次展示了物种多样性对同一宿主-病原体系统中的疾病传播既有积极影响,也有消极影响。对于许多物种来说,更多样化的群落降低了感染风险,这被称为“稀释效应”,因为生物多样性稀释了感染。如果这是一种普遍现象,那么保护地球上的生物多样性对动物保护和人类健康都是双赢的。
       然而,一场关于这种现象是否是普遍现象的争论异常激烈,因为对于一些系统来说,更多样化的物种社区增加了疾病风险,这被称为“放大”效应。对其他系统来说,生物多样性没有持续的影响,使其与疾病的关系不明。
      在最新一期的PNAS中,疾病生态学家Luis指出啮齿动物中的罪名汉坦病毒表现出显著的稀释作用。鼠类群落多样性较高的地区,鹿鼠汉坦病毒感染率较低,是该病的主要传染源。当病毒扩散到人体时,它会引起汉坦病毒肺综合征。Luis的研究表明鹿鼠密度引起稀释效应。在更多样化的社区,同一地区啮齿类动物的种类越多,竞争导致老鼠越来越少,疾病传播速度也越来越慢。这项研究的结论说明,更多的生物多样性意味着更少的疾病。
      关于这个问题,疾病生态学家之间的争论也很激烈,虽然这项研究并不能完全解决争论,但它提供了一个有趣的视角——生物多样性增加是否能减少疾病风险的争论,可以通过深入研究决定疾病传播的不同机制来解决。

      奥本大学的研究人员发表了一个新的假设,可以为研究栖息地丧失与传染病全球出现之间联系的新科学研究奠定基础。
      在全球范围内,科学家认为生物多样性和栖息地丧失与新出现的传染病有关,这些传染病从野生动物传播到人类,如埃博拉病毒,西尼罗病毒,SARS,马尔堡病毒、新冠病毒等。奥本大学团队提出了一个新的假设,即共同进化效应,它植根于生态学和进化生物学,以解释推动这种联系的潜在机制。他们提供了一个关于栖息地丧失如何促进人类感染性疾病出现的新观点。该团队整合了生物学多个方面的思想,包括疾病生态学,进化生物学和景观遗传学,以提出一个新的假设,即为什么在森林砍伐的栖息地中感染疾病更容易从野生动物蔓延到人类。

      疾病生态学领域很大程度上基于一种被称为稀释效应的假设,该假设在本世纪初被提出。基本上,生物多样性保护可以保护人类免受新出现的感染性疾病的影响。稀释效应突出了野生动物保护在保护人类健康方面可以发挥的关键作用,并改变了对人畜共患感染性疾病的认识。
      通过假设,科学家提出,当人类通过栖息地丧失改变景观时,森林碎片就像岛屿一样,生活在其中的野生动物宿主和引起疾病的微生物经历快速多样化,在一个分散的景观中,我们会看到致病微生物的多样性增加,这些微生物中的任何一种都有可能溢出到人群中,导致感染性疾病的爆发。
三、研究意义和重要领域
      生物多样性通常在地球上最适合生存的地区达到高峰,如在潮湿的热带山地、温暖的海洋岛屿、以及沿温带地区海岸最温和的地带。人们发现许多生物多样性集中区域也为人类的社会经济发展提供了良好基础,二者的重叠可能会威胁着全球生物的未来。因此,丰富的生物物种以及越来越严重的人类威胁,使得这些地区成为全球生物多样性保护的热点地区。
      科学家们对全球最濒危物种的分析结果指出,这些生物多样性热点地区内生长有地球57%的最濒危哺乳类动物和82%的最濒危鸟类动物。在过去的2000年多内已灭绝的物种有很大一部分曾在热点区内发现,如加勒比海、马达加斯加、 澳大利亚西南部、新西兰、波利尼西亚和密克罗尼西亚。

       大量事实说明,人口增长是生物多样性及其栖息地丧失的根本原因。随着世界人口从1950年的25亿上升到当前的近70亿,地球上生物物种丰富的地区很难在这段人口增长期逃过大面积的生态环境变化。缺少保护政策和贸易市场监控、国与国家之间发展的不均衡都被认为是破坏生物多样性的重要原因。
       人类活动已在很大程度上改变了地球三分之二的陆地生境。一些最严重的生态系统变化是由于商业化种植、刀耕火种、道路扩展、商业化采伐和一些开采工业,如采矿和石油勘探,以及最近的城市快速扩展所造成的。外来物种入侵和感染性疾病也逐渐威胁物种丰富的生态区域,而非法狩猎以及野生动物和植物贸易是大部分热带森林和岛屿热点地区的种群急剧下降的主要原因之一。
       由于种种原因,地球生物多样性和栖息地的保护已势在必行。生态系统目前深受人口增长和消费增长的巨大影响。这种影响极大地加速了物种灭绝的速度。同时,许多证据告诉我们,生物多样性能使生态系统保持稳定。然而,关于为什么地球拥有如此众多的自然多样性?物种多样性在生态系统稳定方面究竟起什么作用?生物多样性和栖息地的丧失对人类感染性疾病发生究竟会起什么样的负面作用?我们还有许多需要研究的地方。
      首先,我们必须加强保护科学研究。175个国家于1992年签约的生物多样性保护公约,反映了人类已经认识到生物多样性是维持地球生命的支撑系统,并对其重要性的认识不断提高。全球政治家和经济学家也终于明白了拯救地球是刻不容缓的。因此,需要从事保护工作的科学家迅速收集和分析精确的数据和信息,以协助决策者保护全球最珍稀和最濒危的生物多样性区域,即全球生物多样性热点地区。通过大学、研究机构、多边政府、和非政府机构的合作,着手解决紧急的、全球性的保护生物学研究问题。科学家可以利用现代信息技术收集数据,并通过互联网传播研究成果。他们的研究工作能够鉴别最受威胁的区域,并利用早期预警系统在物种被毁灭或感染性疾病爆发之前发出警告。
      其次,加强自然保护区的科学管理。目前,全球生物多样性热点地区内以国家公园、自然保护区、保留地或避难所等不同形式得到保护的总面积为888,789平方公里,仅占地球陆地面积的0.6%,占热点原始面积的5%,以及占地球未遭破坏面积的40%。这些保护区域在全球生物多样性保护方面起着关键作用,需要引起高度重视以保证能得到有效的管理和保护。热点保护区以外其余60%的土地需要更为紧迫的保护,应尽快采取措施。同时应当更加重视通过更新自然植被、在公园和保护区之间建立连接走廊,以扩大保护区域和提高保护区的价值。

      最后,必须尽快建立生物多样性和栖息地监测体系和生物多样性大数据预警分析系统。生物多样性热点是指那些在生物多样性方面受到最大威胁的地区。要使热点地区的生物多样性得到更有效的保护,必需了解热点地区的生物价值和它们所面临的严重威胁,以及这些因素是如何随时间的变化而变化的。同时还应了解负责生物多样性保护组织机构的工作能力。了解这些机构是否有能力控制生物多样性的破坏?是否具备了有效的保护知识和必要的保护工具和技术?研制和开发许多热点监测的新技术,将有助于提高监测和掌握影响生物多样性的诸多发展趋势的能力,如政治的、经济的、人口的、健康的、气候的和土地利用的等。这些技术将使科学家和保护机构有能力建立和应用真正行之有效的保护措施。比如,应用卫星遥感图像分析能够更精确地描述大面积的森林砍伐、监测森林覆盖率的变化,以及测定特殊区域内的栖息地变化。互联网、大数据和地理信息系统(GIS)技术能使全球的科学家分享数据、技术和经验,并利用这些技术,建立热点地区的监测体系,建立物种资源数据库信息系统,并通过大数据和互联网信息系统在科技人员和科研机构之间建立监控网络,对热点地区内的生物价值、社会经济威胁、感染性疾病疫情发展和保护能力等进行综合评判和预警。

 

 
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