Kasvitauti levisi pääasiassa tienvarsia pitkin - tarkka tilastoanalyysi paljasti taudin leviämisreitit

Miksi härmäsientä esiintyi eniten teiden varsilla ja risteyksissä? Aiempaa tarkemman tilastomatemaattisen analyysin avulla selvisi, että liikenne lennättää tienvarsien itiöt tehokkaasti ilmaan ja näin kasvitauti pääsee leviämään tehokkaasti.

Uudet tilastomenetelmät mahdollistavat monimutkaisisten mekanismien tunnistamisen luonnosta, ja voivat muuttaa perustavanlaatuisesti esimerkiksi käsitystämme siitä, kuinka taudit leviävät.

 

Juuri julkaistussa tutkimuksessa käytettiin Helsingin yliopiston ekologian professori Anna-Liisa Laineen Ahvenanmaalta useiden vuosien aikana keräämää kattavaa seuranta-aineistoa sienitaudeista ja niiden esiintymiin vaikuttavista ympäristömuuttujista. Tulokset julkaistiin PLoS Computational Biology -lehdessä.

– Tieverkoston, kasvien ja kasvitautien esiintymisestä kerätyn datan yhteensovittaminen ei ole yksinkertainen tehtävä ja vaati sekä uudenlaisia tilastomalleja että laskentatehoa, joita ei vielä kymmenisen vuotta sitten ollut käytettävissä, sanoo tutkijatohtori Elina Numminen Helsingin yliopiston matematiikan ja tilastotieteen osastolta.

Sovitetun tilastomallin avulla voitiin myös näyttää, kuinka härmäsienikasvustojen synnyttämät epidemiat olivat tienvarsilta lähtiessään yleensä suurempia ja kestivät pidemmän aikaa kuin ne, jotka alkoivat niityiltä tai muualta kauempaa teistä.

Kasvitaudit ovat yleisiä niin luonnonkasveilla kuin viljelykasveillakin. Monella kasvilla on omat härmäsienensä. Esimerkiksi monien puiden lehdillä voi syksyisin nähdä tautioireita.

Tässä tutkimuksessa tutkijat tarkastelivat Ahvenanmaalla yleisen heinäratamon loisena elävää härmäsientä. Se leviää pääasiassa tuulipölytteisesti kesän aikana, kun pienet sieni-itiöt lentävät kasvista toiseen. Tartunnan voi nähdä paljain silmin kasvin päällä olevana valkoisena sieni-itiökasvustona.

Myös joet, merivirrat ja metsäpolut voivat olla tautien leviämisreittejä

Tutkijoita kiinnostaa tautien leviäminen, sillä sen kautta voidaan ymmärtää tautien esiintyvyyttä ja biologiaa.  On kasvitauteja, jotka leviävät joenvarsia, lintujen muuttoreittejä, merivirtoja tai esimerkiksi lentoliikenneverkostoja pitkin ja toisaalta ihmisten tauteja, jotka leviävät sosiaalisia verkostoja pitkin.

Leviämisprosessi määrittelee sen, miten paljon tautia esiintyy ja missä. Leviämisen tapa myös määrittelee sen, miten taudin monimuotoisuus on jakautunut ajassa ja tilassa, ja lopulta siis myös sen, millä tavalla tauti kehittyy luonnonvalinnan myötä.

Hyvin tehokkaasti ja pitkiä matkoja leviävät taudit eivät tyypillisesti kehity sopeutuakseen hyvin paikallisiin olosuhteisiin. Ne pärjäävät monissa olosuhteissa ja voivat olla myös tuhoisampia isäntäänsä kohtaan. Toisaalta on olemassa huonosti ja lyhyitä matkoja leviäviä tauteja.  

– Uudet tilastoekologiset menetelmät voivat merkittävästi parantaa aiempia käsityksiä kasvitautien lisäksi vaikkapa erilaisten tulokaslajien, taikka uhanalaisten lajien levinneisyydestä, sanoo tutkijatohtori Elina Numminen. Tästä syystä ne ovat keskeisiä myös ennustettaessa tulevaisuuden ympäristömuutoksia. Hänen mukaansa esimerkiksi uhanalaisten lajien levinneisyys- tai kanta-arviot saattavat perustua hyvinkin yksinkertaisiin tilastoanalyyseihin, ja ekologisen realismin lisääminen analyyseihin lisäisi niiden luotettavuutta.  

Viite:
Numminen E, Laine A-L (2020) The spread of a wild plant pathogen is driven by the road network. PLoS Comput Biol 16(3): e1007703. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1007703

Lisätietoja:

EN
Elina
Numminen
tutkijatohtori
Matematiikan ja tilastotieteen osasto
Tieteenala Ekologia, evoluutiobiologia, Tilastotiede