Forskare har funnit att tre vanliga arter av Vibrio-bakterier i Chesapeake Bay kan öka med förändrade klimatförhållanden i slutet av detta århundrade, resulterar i betydande ekonomiska kostnader och hälsovårdskostnader från sjukdomar orsakade av exponering för förorenat vatten och konsumtion av förorenade skaldjur.

Studien, den första att tillämpa ett nytt sätt att nedskala globala klimatmodeller på Chesapeake Bay, genomfördes av National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) forskare och kollegor. Det visas i tidskriften American Geophysical Union Geohälsa .

Vibriobakterier förekommer naturligt i Chesapeake Bay och i kustnära och flodmynningar runt om i världen. Ett dussintal Vibrio-arter kan orsaka människors sjukdom, känd som vibrios. Två av de vanligaste arterna som orsakar människors sjukdom i USA, Vibrio parahaemolyticus och Vibrio vulnificus , förekommer i Chesapeake Bay. Deras överflöd varierar med vattentemperaturen, salthalt och andra miljöfaktorer. En tredje art, Vibrio cholerae , förekommer också i Chesapeake Bay men är inte förknippad med koleraepidemier, även om det i likhet med andra Vibrio-arter ibland kan orsaka sjukdom hos människor som äter kontaminerade skaldjur, såsom ostron.

Forskare använde fyra olika globala klimatmodeller och data från åtta platser i och runt bukten och dess bifloder för att projicera hur värmande temperaturer och förändrade sötvatteninflöden kan påverka de tre Vibrio-bakterierna i bukten och dess ostronpopulationer i slutet av detta århundrade. Fynden visade på betydande framtida ökningar av förekomsten, distribution, och säsongens längd för V. vulnificus och V. parahaemolyticus , och en ökning av gynnsamma livsmiljöer för V. cholerae , även om detta var begränsat till områden med låg salthalt i viken.

"När forskning från andra delar av världen har antytt att uppvärmningsförhållanden på grund av klimatförändringar har lett till gynnsammare förhållanden för Vibrio-relaterade sjukdomsutbrott, " sa huvudförfattaren Barbara Muhling, tidigare vid NOAA:s Geophysical Fluid Dynamics Laboratory vid Princeton University och för närvarande vid Cooperative Institute for Marine Ecosystems and Climate (CIMEC) i Kalifornien. "Det finns relativt få studier som vår som använder prognoser från IPCC-klassade klimatmodeller för att undersöka risken för att framtida Vibrio-arter ska förekomma och dyka upp i nya områden, eller graden av mänsklig infektion."

IPCC, den mellanstatliga panelen för klimatförändringar, är det internationella organ som granskar och bedömer de senaste vetenskapliga, teknisk, och socioekonomisk information producerad över hela världen som är relevant för förståelsen av klimatförändringar. CIMEC är ett partnerskap mellan havet, klimat- och ekosystemforskning mellan NOAA och flera universitet i Kalifornien.

"Vi använde Vibrio, med tanke på dess potentiella inverkan på Chesapeake Bay, som den första fallstudien för detta nya nedskalningsramverk, sa Vincent Saba, en NOAA fiskeriforskare som arbetar med högupplösta globala klimatmodeller vid NOAA:s Geophysical Fluid Dynamics Laboratory i Princeton, NJ och är medförfattare till studien. "Folk är intresserade av att veta vad som kan hända i deras egen bakgård, så det här var en utmärkt tillämpning av det nedskalningsramverk som vi har utvecklat. Andra arter kan studeras med samma metod där flodmynningstemperatur, salthalt, och flodflödet är viktiga faktorer."

Laboratorieförsök tyder på att optimala temperaturer för Vibrio-arter är mellan 37 och 39 grader C, eller 98,6 till 102,2 grader F, mycket varmare än nuvarande förhållanden i Chesapeake Bay.

Alla tre Vibrio-stammarna förekommer nu oftare och i högre mängder under de varmare månaderna på året, när vattentemperaturen också är varmare. Varje stam eller art verkar ha ett distinkt salthaltsområde, vilket innebär att Vibrios potentiellt kan öka endast när andra miljöfaktorer är eller blir gynnsamma i ett specifikt område i viken.

"Jag blev lite förvånad över hur viktig salthalten var för prognoserna, sa Muhling, som arbetar på CIMEC vid University of California, Santa Cruz. "Medan varmare vatten i allmänhet är gynnsammare för Vibrios, salthalt kan bestämma de troliga platserna för framtida hot-spots. Som ett resultat, de beräknade ökningarna i V. cholerae var mycket lägre och mer spatialt begränsade än för de andra två Vibrio-arterna vi tittade på."

Sjukdomsrisk från Vibrios finns redan i Chesapeake Bay. Miljö- och resursförvaltare är medvetna om det, liksom många lokala invånare och skaldjurskonsumenter. Vissa åtgärder för att minska risken för Vibrio-relaterad sjukdom från skördade ostron finns redan på plats. Till exempel, under varmare månader, ostron måste kylas en viss tid på dygnet efter att de skördats. När temperaturen fortsätter att värmas, dessa fastställda tider på dagen kan behöva justeras för att säkerställa att ostron förblir säkra att äta. Årets månader då dessa bestämmelser tillämpas kan också behöva förlängas.

"Våra resultat visar behovet av modeller för klimatpåverkan på Vibrios i flodmynningsmiljöer, "Muhling sa. "Ekonomiska kostnader förknippade med Vibrios i Chesapeake Bay, såsom förekomst av sjukdom eller hanteringsåtgärder för att anpassa sig till de förändrade förhållandena, kan öka under klimatförändringarna. Det har konsekvenser för rekreation och kommersiell användning av detta ekosystem."

Eftersom många kommersiella och fritidsfiskearter använder flodmynningar under sin livscykel, det nedskalade klimatramverket som används på Vibrio skulle också kunna tillämpas på dem. "Våra nästa steg blir att titta på effekterna av ett förändrat klimat på arter som blå krabbor, randig bas, svart havsabborre, eller strömming och tillämpa ramverket på andra flodmynningsområden i nordost, som Delaware Bay och Long Island Sound, "Vi skulle också vilja titta på prognosmöjligheter och hur det kan användas för att informera fiskeförvaltningen."