Оценка современного состояния популяций массовых видов позвоночных животных юга Казахстана и их роль в переносе коронавирусных инфекций

Руководитель проекта: Чирикова Марина Александровна

Срок реализации: 2020 – 2022 гг.

Актуальность:

Массовые виды диких животных являются резервуаром для многих заболеваний, циркулирующих внутри природных популяций. Коронавирусы (Coronaviridae) – одно из семейств вирусов из порядка Nidovirales, ряд из которых вызывают серьезные болезни человека и животных.

В последнее время проявляется все больший интерес к выявлению коронавирусов летучих мышей, поскольку они, вероятно, являются основным источником наиболее опасных для человека SARS-CoV, MERS-CoV и SARS-CoV-2, и за последнее десятилетие были идентифицированы сотни новых коронавирусов летучих мышей. Если SARS-CoV и MERS-CoV в основном имели локальное распространение, то SARS-CoV-2 распространился по всему земному шару, вызвав пандемию мирового масштаба. Кроме того, некоторые коронавирусы летучих мышей, попав в популяцию домашних животных, могут спровоцировать мощные эпизоотии. Исследования последних 10 лет показали наличие коронавирусов также и у диких птиц, которые характеризуются высоким генетическим разнообразием. Кроме того, ранее предполагалось, что источником вируса 2019-nCoV могут являться некоторые виды змей, но теперь это считается крайне маловероятным. Вирусные заболевания пресмыкающихся изучены довольно слабо, а в природных популяциях Казахстана они вообще не изучались.

Для определения роли в переносе и циркуляции вирусных инфекций необходимо, прежде всего, знать состояние популяций диких животных: плотность населения, численность, пути миграций, использование видов человеком и пути взаимодействия домашних и диких животных. К сожалению, по многим группам животных современные данные по состоянию популяций в Казахстане отсутствуют. В рамках данного проекта мы остановились на трех массовых видах рептилий, не менее 20 синантропных видов птиц и 3 наиболее массовых видах рукокрылых. Использование этих видов человеком, их проживание в населенных пунктах, а также экологические особенности некоторых из них (способность перемещаться на большие расстояния в короткие сроки, колониальное гнездование, группировка в стаи при кормлении) делает их потенциально опасными распространителями различных патогенных микроорганизмов.

Цель проекта:

Изучить современное состояние популяций массовых видов пресмыкающихся, птиц и млекопитающих на юге Казахстана на примере синантропных и используемых человеком видов и оценить их роль в переносе коронавирусных инфекций

Задачи проекта:

Провести полевые выезды и сбор данных по распространению, распределению и относительной численности массовых видов пресмыкающихся, птиц и млекопитающих.
Осуществить сбор проб на вирусные инфекции и создать коллекцию проб для дальнейших исследований массовых и синантропных видов диких животных юга Казахстана;
Выявить и определить коронавирусные инфекции у пресмыкающихся, птиц, млекопитающих;
Оценить современное состояние популяций исследуемых видов пресмыкающихся, птиц и млекопитающих, их распространение и относительную численность на модельных участках юга Казахстана.
Определить пути миграций потенциальных переносчиков инфекций и пути их взаимодействия с человеком и домашними животными для отработки рекомендаций по предотвращению распространения заболеваний;
Разработать рекомендации по мониторингу состояния популяций массовых видов пресмыкающихся, птиц и млекопитающих, их сохранению и возможности рационального использования, а также по мониторингу коронавирусных инфекций диких животных и предотвращению распространения заболеваний.

Ожидаемые результаты:

В результате проекта планируется на основе полученных данных уточнить современное сезонное, территориальное распределение исследуемых видов пресмыкающихся, птиц и млекопитающих, места их концентрации, гнездования (для птиц) или колоний (для рукокрылых) в южном Казахстане. Будет построено не менее 10 карт распространения. Получены данные по трендам численности не менее чем для 8 видов, для которых есть данные по предыдущим годам, определена относительная численность тех видов, для которых такие сведения отсутствовали.

Будет создана коллекция проб биоматериала от диких животных Казахстана. Будет показано наличие/отсутствие коронавирусной инфекции в отобранных пробах и уточнен серотип коронавируса при его обнаружении.

Определена степень взаимодействия (использования) исследуемых видов диких животных с человеком и домашними животными, определены страны и пути перевозки животных, попадающих в оборот торговли дикими животными и, таким образом, возможности передачи вирусных заболеваний в разные регионы Казахстана за его пределы. Будут построены карты миграций массовых видов птиц, связанных с коронавирусом, и определены вероятные пути передачи вируса, а также карты возможных путей экспорта диких животных за пределы Казахстана.

Будут разработаны рекомендации по мониторингу состояния популяций массовых, в том числе эксплуатируемых видов пресмыкающихся, птиц и млекопитающих, их сохранению и возможности рационального неистощимого использования.

Разработаны рекомендации по мониторингу коронавирусных инфекций диких животных и предотвращению распространения заболеваний.

Результаты проекта в 2020 году

В осенний период для изучения путей миграций птиц на стационаре Чокпак было окольцовано более 6 тысяч особей птиц, 95 видов; пять особей помечены спутниковыми передатчиками – бурый голубь (Columba eversmanni), грач (Corvus frugilegus) и серая ворона (Corvus cornix). Проведен отбор 97 проб (клоакальные и трахеальные смывы) для определения коронавирусных инфекций от 27 видов птиц и 2 видов рукокрылых – рыжая вечерница (Nyctalus noctule) и нетопырь-карлик (Pipistrellus pipistrellus). Для Алматинского филиала Центральной референтной лаборатории.

Результаты проекта в 2021 году

На территории Туркестанской области был собран материал по распространению, численности и биотопическому распределению среднеазиатской черепахи, желтопузика и восточного удавчика. В ходе экспедиционных работ кроме указанных видов отмечены находки еще 14 видов рептилий и 2 – амфибий.

В мае и июне проведены повторные обследования глубоких траншей вокруг полей, из которых было извлечено более 100 особей разных видов пресмыкающихся. Совместно с сотрудниками АСБК проведены беседы с Акиматом Туркестанской области и Сарыагашского района по решению вопроса нелегального создания таких траншей. Как результат – вынесено постановление о закапывании таких траншей. К сожалению, этот метод «ограждения» полей очень широко используется в Туркестанской области, что создает условия для гибели некоторых видов пресмыкающихся, в том числе внесенных в Красную книгу.

Анализ орнитофауны Туркестанской области показал, что здесь встречается 364 вида, из которых гнездится 143, в том числе 41 оседлых. В период сезонных миграций встречается 153 вида и только зимой 25 видов, залетные 43 вида. В 2021 г. на орнитологическом стационаре Чокпак были собраны эколого-фаунистические материалы во время весенней и осенней миграции птиц. В весенний период 2021 г. окольцовано 254 особи 17 синантропных видов птиц 7 отрядов. Осенью окольцовано 2255 особей 16 видов синантропных птиц. Отлов птиц с целью кольцевания проводили стационарными ловушками. Для поимки дендрофильных птиц использовали паутинные сети с ячей 10-20 мм, длиной 7 – 18 м, высотой 2 – 3 м.

Результаты визуальных наблюдений и отлова показали, что снижение численности испанского и индийского воробья, отмеченное в 90-е годы прошлого столетия, продолжается и в наши дни.

Обследовано 49 колоний грача. Самая крупная колония состояла из 600 гнезд. Суммарное количество гнезд составляло около 5000, а их население было равно около 10000 особей.

В 2021 г. продолжен сбор данных от GPS передатчиков, помещенных на буром голубе (Columba eversmanni), граче (Corvus frugilegus) и серой вороне (Corvus cornix), для изучения миграционных путей птиц. Передатчики были предоставлены в соответствии с договором о научном сотрудничестве Институтом зоологии Китайской Академии наук. В 2021 г. помечен еще один вид – черный коршун (Milvus migrans).

Осмотрено 9 поселений летучих мышей, которые располагались в различных пещерах, заброшенных шахтах и железнодорожном туннеле в Тюлькубасском и Байдибекском районах. Колонии насчитывали от 5 до 3000 особей. При обследовании в них обнаружены большой подковонос (Rhinolophus ferrumequinum), остроухая ночница (Myotis blythi) и двухцветный кожана (Vespertilio murinus), ведущие оседло-кочевой образ жизни.

Для выяснения роли пресмыкающихся, птиц и рукокрылых в циркуляции коронавирусных инфекций в природе были отобраны клоакальные и трахеальные смывы. От 3 видов рептилий собрано 43 пробы, от 25 синантропных видов птиц 184 пробы, 158 проб от 3 видов летучих мышей.

Для детектирования нуклеиновых кислот коронавирусов были синтезированы и очищены универсальные праймеры. Проведено детектирование нуклеиновых кислот коронавирусов в тотальных РНК, выделенных из клоакальных и трахеальных мазков животных. Выявлены ПЦР-положительные образцы от 4 видов птиц. Ни в одном из образцов, взятых от млекопитающих и рептилий, не была детектирована РНК коронавирусов. Чтобы отнести изоляты коронавирусов к тому или иному генотипу и подтипу коронавирусов, были проведены типирующие ПЦР с использованием специальных праймеров для выявления альфа-, бета-, гамма- и дельта-коронавирусов. Результаты данного анализа будут размещены в научной статье.

Результаты проекта в 2022 году

На территории Туркестанской области в ходе экспедиционных работ собран материал по распространению, численности и перемещению трех ключевых в проекте групп диких животных – рептилий, птиц и рукокрылых.

Получены новые данные о находках среднеазиатской черепахи, желтопузика и восточного удавчика, а также еще 14 видов рептилий и 2 – амфибий. Проведены учеты численности среднеазиатской черепахи (Testudo horsfieldii) и желтопузика (Pseudopus apodus).

Одним из факторов, воздействующим на состояние популяции пресмыкающихся в регионе в регионе исследования являются глубокие траншеи вокруг полей. В 2021 г. и 2022 г. извлечено более 870 особей рептилий, в том числе внесенных в Красную книгу Казахстана и в приложение СИТЕС. Благодаря взаимодействию с общественными организациями, уполномоченными органами была организована деятельность по устранению таких незаконно используемых «заграждений». Также в рамках проекта оценен примерный объем провоза из/через Казахстан среднеазиатской черепахи, пути ее легального и нелегального вывоза. Совместно с Ассоциацией сохранения биоразнообразия проведены встречи с заинтересованными организациями из соседних стран, а также пограничными службами, определен круг проблемных вопросов, нуждающихся в решении.

Особое внимание было уделено проблеме состояния популяций и миграций синантропных видов птиц. В период миграций, кочевок в ходе проекта отловлено и окольцовано 7414 особей 35 синантропных видов птиц. Помечены GPS передатчиками особи синантропных видов: бурый голубь, грач, серая ворона, коршун. Проанализирована динамика численности деревенской (Hirundo rustica), бледной (Riparia diluta) ласточки, испанского воробья (Passer hispaniolensis), грача (Corvus frugilegus), сороки (Pica pica), галки (Corvus monedula), черной (Corvus corone) и серой (Corvus cornix) ворон.

Для всех перечисленных видов составлены карты континентальных и трансконтинентальных связей, построенных на основании баз данных возвратов колец орнитологической станции Чокпак, Российского центра кольцевания и базы данных Euring и данных от спутниковых передатчиков. Помимо данных о территориальных связях птиц получены новые сведения о продолжительности жизни некоторых видов на основе возврата колец.

За период полевых исследований изучено 9 поселений летучих мышей. При обследовании в них обнаружены большой подковонос (Rhinolophus ferrumequinum), остроухая ночница (Myotis blythi), двухцветный кожан (Vespertilio murinus). В наибольшей колонии насчитывали около 3000-5000 особей.

Для определения коронавирусных инфекций собрано 93 трахеальные пробы от 8 видов рептилий, 380 проб клоакальных и 380 трахеальных от 44 видов птиц и 91 проба от 4 видов летучих мышей.

В ходе проекта были синтезированы праймеры для детекции РНК коронавирусов по локусу RdRp, разработаны типирующие праймеры для коронавирусов, нацеленные на консервативный локус Hel, выделены тотальные препараты РНК из мазков, полученных от птиц, млекопитающих и рептилий. Проведена детекция коронавирусной нуклеиновой кислоты в выделенных препаратах РНК методом классической ОТ-ПЦР. Проведена дальнейшая типизация ПЦР-положительных образцов.

Присутствие РНК коронавирусов удалось установить для птиц и рукокрылых. В птицах выявлены как представители гамма-коронавирусов, так и представители дельта-коронавирусов. Один из изолятов гамма-коронавиурсов, вероятнее всего, относится к виду Avian coronavirus. Остальные изоляты гамма-коронавирусов образуют отдельную кладу, которая, вероятнее всего, должна рассматриваться как новый отдельный вид гамма-коронавирсов подрода Igacovirus.

Показано, что по крайней мере один штамм гамма-коронавирусов достаточно широко распространен на юго-востоке Казахстана. Он был обнаружен у нескольких видов птиц (кулики, голуби) в Казахстане, что позволяет предположить, что он способен широко передаваться между разными видами птиц. Эта клада гамма-коронавирусов наиболее близка генетически к Pigeon dominant coronavirus, неклассифицированным пока гамма-коронавирусом, который распространен в соседнем Китае. В отношении же выявленных дельта-коронавирусов, обе клады этих вирусов были наиболее близки изоляту Deltacoronavirus HKU2, изолированному из врановых воробьиных в Центральном Китае. Из семнадцати видов птиц, в которых были выявлены коронавирусы, являлись перелетными.

Все изоляты коронавирусов от рукокрылых были отнесены к альфа-коронавирусам.

Разработаны рекомендации по сохранению биологического разнообразия и восстановления популяций животных предложено; в направлении развития научной деятельности; в направлении санитарно-эпидемиологического мониторинга.

Сроки проекта: Октябрь 2020 года – декабрь 2022 года.

Список опубликованных работ:

Чирикова М.А., Зима Ю.А., Грачев А.А., Наземные позвоночные животные Казахстана, входящие в конвенцию о международной торговле видами дикой фауны и флоры, находящимися под угрозой исчезновения // Материалы Международной науч.-практ. Конф. «Биоразнообразие животного мира Казахстана в прошлые геологические эпохи и современности». – Алматы, 2021. – С. 186-193.
Jablonski D., Ribeiro-Júnior M.A., Meiri Sh., Maza E., Kukushkin O.V., Chirikova M., Pirosová A., Jelić D., Mikulíček P., Jandzik D. Morphological and genetic differentiation in the anguid lizard Pseudopus apodus supports the existence of an endemic subspecies in the Levant // Vertebrate Zoology. – 2021. – 71. – Р. 175-200.
Chirikova M.A., Amirekul K. A new record of the Bogdanov’s thin-toed gecko, in South Kazakhstan Tenuidactylus bogdanovi (Sauria, Gekkonidae) // Cовременная герпетология. – 2021. – Т. 21, вып. 3/4. – С. 151-154
Чирикова М.А. История и итоги изучения ящурок (Sauria, Lacertidae, Eremias) в Казахстане // Труды Института зоологии. – 2021. – №1 – С. 213-222.
Пособие по применению СИТЕС в Казахстане. – Алматы: АСБК, 2021. – 296 с.
Zhigailov A.V., Maltseva E.R., Perfilyeva Y.V., Ostapchuk Y.O., Naizabayeva D.A., Berdygulova Zh.A., Kuatbekova S.A., Nizkorodova A.S., Mashzhan A., Gavrilov A.E., Abayev A.Zh., Akhmetollayev I.A., Mamadaliyev S.M., Skiba Y.A. Prevalence and genetic diversity of coronaviruses, astroviruses and paramyxoviruses in wild birds in southeastern Kazakhstan // Heliyon. – 2022. (Scopus 75%). Heliyon. 8, 2022. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e11324
Чирикова М.А., Колбинцев В.Г. К морфологической характеристике желтопузика, Pseudopus apodus apodus (Pallas, 1775) (Reptilia: Sauria: Anguidae), с территории Республики Казахстан // Учёные записки. Cерия естественные и экономические науки. – 2023. – 1(220). – 51-64
Chirikova M.A., Malakhov D.V. Ecological niche modelling reveals the peculiarities of ecological disjunction between two sympatric racerunners (Eremias lineolata, Nikolsky 1897; Eremias scripta, Strauch, 1867) // Asian Herpetological Research. – 2023 –14(2): 123–137 https://doi.org/10.3724/ahr.2095-0357.2022.0035

Члены исследовательской группы: