SEARCH

SEARCH BY CITATION

Abstract: Utilitarian arguments concerning the value of biodiversity often include the benefits of animals, plants, and microbes as sources of medicines and as laboratory models of disease. The concept that species diversity per se may influence risk of exposure to disease has not been well developed, however. We present a conceptual model of how high species richness and evenness in communities of terrestrial vertebrates may reduce risk of exposure to Lyme disease, a spirochetal (  Borrelia burgdorferi) disease transmitted by ixodid tick vectors. Many ticks never become infected because some hosts are highly inefficient at transmitting spirochete infections to feeding ticks. In North America, the most competent reservoir host for the Lyme disease agent is the white-footed mouse (  Peromyscus leucopus), a species that is widespread and locally abundant. We suggest that increases in species diversity within host communities may dilute the power of white-footed mice to infect ticks by causing more ticks to feed on inefficient disease reservoirs. High species diversity therefore is expected to result in lower prevalence of infection in ticks and consequently in lower risk of human exposure to Lyme disease. Analyses of states and multistate regions along the east coast of the United States demonstrated significant negative correlations between species richness of terrestrial small mammals (orders Rodentia, Insectivora, and Lagomorpha), a key group of hosts for ticks, and per capita numbers of reported Lyme disease cases, which supports our “dilution effect” hypothesis. We contrasted these findings to what might be expected when vectors acquire disease agents efficiently from many hosts, in which case infection prevalence of ticks may increase with increasing diversity hosts. A positive correlation between per capita Lyme disease cases and species richness of ground-dwelling birds supported this hypothesis, which we call the “rescue effect.” The reservoir competence of hosts within vertebrate communities and the degree of specialization by ticks on particular hosts will strongly influence the relationship between species diversity and the risk of exposure to the many vector-borne diseases that plague humans.

Resumen: Argumentos utilitarios relacionados con el valor de la biodiversidad frecuentemente incluyen los beneficios de animales, plantas y microbios como recursos para medicinas y como modelos de enfermedades en laboratorio. Sin embargo, la idea de que la diversidad de especies por sí misma puede influenciar el riesgo de exposición a enfermedades no ha sido bien desarrollada. Presentamos un modelo conceptual de cómo la riqueza de especies y la uniformidad en comunidades de vertebrados terrestres puede reducir el riesgo de exposición a la enfermedad de Lyme, una enfermedad causada por una espiroqueta (  Borrelia burgdorferi) y transmitida por una garrapata ixódida. Muchas garrapatas nunca son infectadas debido a que los huéspedes son altamente ineficientes en la transmisión de espiroquetas a las garrapatas que se alimentan de ellos. En Norte América, el huésped reservorio más competente del agente de la enfermedad de Lyme es el ratón de patas blancas (  Peromyscus leucopus), una especie de amplia dispersión y localmente abundante. Sugerimos que los incrementos en la diversidad de especies dentro de las comunidades de huéspedes pueden diluir el potencial de infección de las garrapatas por el ratón de patas blancas al ocasionar que más garrapatas se alimenten de reservorios ineficientes en la transmisión de la enfermedad. Por lo tanto, se esperaría que una alta diversidad de especies resulte en una prevalencia de infección de garrapatas reducida y, por lo tanto, en una disminución del riesgo de exposición de humanos a la enfermedad de Lyme. Un análisis por estado y de varios estados a lo largo de la costa este de los Estados Unidos demostró correlaciones significativamente negativas entre la riqueza de especies de mamíferos terrestres pequeños (órdenes Rodentia, Insectivora, y Lagomorfa), un grupo clave de huéspedes para garrapatas, y los números per capita de casos de la enfermedad de Lyme reportados, lo cual apoya nuestra hipótesis de efecto de dilución. Contrastamos estos resultados con lo que se podría esperar cuando los vectores adquieren eficientemente agentes de la enfermedad de muchos huéspedes, caso en el cual, una alta diversidad causaría la prevalencia de infección de garrapatas permaneciendo alta aún cuando la diversidad de huéspedes disminuyera. Una correlación positiva entre los casos de la enfermedad de Lyme per capita y la riqueza de especies de aves residentes del suelo apoya esta hipótesis, que hemos llamado efecto de rescate. La capacidad de reservorio de huéspedes dentro de las comunidades de vertebrados y el grado de especialización de las garrapatas en huéspedes particulares, influenciaría fuertemente la relación entre la diversidad de especies y el riesgo de exposición a muchas de las enfermedades transmitidas por vectores que infectan a humanos.