Onderzoekers hebben ontdekt dat drie veel voorkomende soorten Vibrio-bacteriën in Chesapeake Bay tegen het einde van deze eeuw zouden kunnen toenemen met veranderende klimaatomstandigheden, wat resulteert in aanzienlijke economische kosten en kosten voor de gezondheidszorg als gevolg van ziekten veroorzaakt door blootstelling aan verontreinigd water en consumptie van verontreinigde schaaldieren.

De studie, de eerste die een nieuwe manier toepaste om mondiale klimaatmodellen te verkleinen naar de Chesapeake Bay, werd uitgevoerd door wetenschappers en collega's van de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Het verschijnt in het tijdschrift American Geophysical Union GeoHealth .

Vibrio-bacteriën komen van nature voor in de Chesapeake Bay en in kust- en estuariene wateren over de hele wereld. Ongeveer een dozijn Vibrio-soorten kunnen menselijke ziekten veroorzaken, bekend als vibriose. Twee van de meest voorkomende soorten die ziekten bij de mens veroorzaken in de Verenigde Staten, Vibrio parahaemolyticus en Vibrio vulnificus , voorkomen in de Chesapeake Bay. Hun overvloed varieert met de watertemperatuur, zoutgehalte en andere omgevingsfactoren. Een derde soort, Vibrio cholerae , komt ook voor in Chesapeake Bay, maar wordt niet geassocieerd met cholera-epidemieën, hoewel het net als andere Vibrio-soorten soms ziekte kan veroorzaken bij mensen die besmette schaaldieren eten, zoals oesters.

Onderzoekers gebruikten vier verschillende wereldwijde klimaatmodellen en gegevens van acht locaties in en rond de baai en haar zijrivieren om te projecteren hoe opwarmingstemperaturen en veranderende zoetwaterinputs tegen het einde van deze eeuw de drie Vibrio-bacteriën in de baai en haar oesterpopulaties zouden kunnen beïnvloeden. De bevindingen toonden een aanzienlijke toekomstige toename van het voorkomen, verdeling, en lengte van het seizoen voor V. vulnificus en V. parahaemolyticus , en een toename van gunstig leefgebied voor V. cholerae , hoewel dit beperkt was tot gebieden met een laag zoutgehalte van de baai.

"Recent onderzoek uit andere delen van de wereld heeft gesuggereerd dat opwarmende omstandigheden als gevolg van klimaatverandering hebben geleid tot gunstiger omstandigheden voor uitbraken van Vibrio-gerelateerde ziekten, " zei hoofdauteur Barbara Muhling, voorheen bij NOAA's Geophysical Fluid Dynamics Laboratory aan de Princeton University en momenteel bij het Cooperative Institute for Marine Ecosystems and Climate (CIMEC) in Californië. "Er zijn relatief weinig studies zoals de onze die projecties van klimaatmodellen van IPCC-klasse gebruiken om het risico te onderzoeken dat toekomstige Vibrio-soorten voorkomen en verschijnen in nieuwe gebieden, of de percentages van menselijke infectie."

IPCC, het Intergouvernementeel Panel inzake klimaatverandering, is de internationale instantie die de meest recente wetenschappelijke, technisch, en sociaal-economische informatie die wereldwijd wordt geproduceerd en die relevant is voor het begrijpen van klimaatverandering. CIMEC is een samenwerkingsverband van oceaan, klimaat- en ecosysteemonderzoek tussen NOAA en verschillende universiteiten in Californië.

"We gebruikten Vibrio, gezien de potentiële impact op de Chesapeake Bay, als de eerste case study voor dit nieuwe downscaling-raamwerk, " zei Vincent Saba, een NOAA Fisheries-onderzoeker die werkt met wereldwijde klimaatmodellen met hoge resolutie bij NOAA's Geophysical Fluid Dynamics Laboratory in Princeton, NJ en is co-auteur van de studie. "Mensen zijn geïnteresseerd in wat er kan gebeuren in hun eigen achtertuin, dus dit was een geweldige toepassing van het downscaling-framework dat we hebben ontwikkeld. Andere soorten kunnen met dezelfde methode worden bestudeerd, waarbij de estuariumtemperatuur, zoutgehalte, en rivierstroming zijn belangrijke factoren."

Laboratoriumexperimenten suggereren dat de optimale temperaturen voor Vibrio-soorten tussen 37 en 39 graden C liggen, of 98,6 tot 102,2 graden F, veel warmer dan de huidige omstandigheden in de Chesapeake Bay.

Alle drie de Vibrio-soorten komen nu vaker en in grotere hoeveelheden voor in de warmere maanden van het jaar, wanneer de watertemperaturen ook warmer zijn. Elke stam of soort lijkt een duidelijk zoutgehalte te hebben, wat betekent dat de Vibrios mogelijk alleen kunnen toenemen wanneer andere omgevingsfactoren gunstig zijn of worden in een specifiek gebied in de baai.

"Ik was een beetje verbaasd over hoe belangrijk het zoutgehalte was voor de projecties, " zei Mühling, die werkt bij CIMEC aan de Universiteit van Californië, Santa Cruz. "Terwijl warmere wateren over het algemeen gunstiger zijn voor Vibrios, zoutgehalte kan de waarschijnlijke locaties van toekomstige hotspots bepalen. Als resultaat, de verwachte stijgingen in V. cholerae waren veel lager en meer ruimtelijk beperkt dan voor de andere twee Vibrio-soorten die we bekeken."

Ziekterisico van Vibrios bestaat al in de Chesapeake Bay. Milieu- en resourcemanagers zijn zich hiervan bewust, net als veel omwonenden en consumenten van schelpdieren. Er zijn al maatregelen genomen om het risico op Vibrio-gerelateerde ziekten door geoogste oesters te verminderen. Bijvoorbeeld, in de warmere maanden, oesters moeten na de oogst op een bepaald moment van de dag worden gekoeld. Terwijl de temperaturen blijven stijgen, deze vaste tijden van de dag moeten mogelijk worden aangepast om ervoor te zorgen dat oesters veilig blijven om te eten. Mogelijk moeten ook de maanden van het jaar waarin deze regeling wordt toegepast worden verlengd.

"Onze resultaten tonen de behoefte aan modellen van klimaatimpact op Vibrios in estuariene omgevingen, "Zei Muhling. "Economische kosten in verband met Vibrios in de Chesapeake Bay, zoals het optreden van ziekte of managementacties om zich aan te passen aan de veranderende omstandigheden, kan toenemen onder klimaatverandering. Dat heeft gevolgen voor recreatief en commercieel gebruik van dit ecosysteem."

Aangezien veel commerciële en recreatieve visserijsoorten tijdens hun levenscyclus gebruik maken van estuaria, het verkleinde klimaatraamwerk dat op Vibrio wordt gebruikt, kan ook op hen worden toegepast. "Onze volgende stappen zullen zijn om te kijken naar de impact van het veranderende klimaat op soorten zoals blauwe krabben, gestreepte bas, zwarte zeebaars, of rivierharing en pas het kader toe op andere estuariene gebieden in het noordoosten, zoals Delaware Bay en Long Island Sound, "Zei Saba. "We willen ook kijken naar voorspellingsmogelijkheden en hoe die kunnen worden gebruikt om het visserijbeheer te informeren."