Assessment and risk mapping of ruminant diseases in the Black Sea basin

Abstract

La producció de remugants dels països que envolten el Mar Negre està profundament arrelada en antigues tradicions de pasturatge i ha estat modelada per poblacions nòmades i un context polític i geogràfic en constant evolució. Aquest sector, format majoritàriament per petits ramaders i explotacions familiars, té un paper fonamental en les economies nacionals i els mitjans de vida de la població rural. No obstant això, s'enfronta a la propagació de zoonosis i malalties animals transfrontereres, que representen una amenaça per a les economies nacionals, la seguretat alimentària i la salut pública. L'objectiu d'aquesta tesi és revisar la producció ramadera i les malalties que afecten els remugants a la regió del Mar Negre, incloent Armènia, Azerbaidjan, Bielorússia, Bulgària, Geòrgia, Moldàvia, Romania, Turquia i Ucraïna. Es centra en sis malalties: àntrax, brucel·losi, febre hemorràgica de Crimea-Congo, febre aftosa, dermatosi nodular contagiosa i pesta dels petits remugants (PPR). A més, s'empren mètodes per quantificar espacialment la idoneïtat de la PPR i l'àntrax a la regió. El primer estudi es va enfocar en identificar els factors que afecten el risc d'entrada i propagació de malalties en remugants a la regió. Es van examinar elements com el context històric i geogràfic, tipus de producció, demografia, pràctiques ramaderes, factors socioeconòmics, comerç d'animals i la capacitat dels serveis veterinaris. Els resultats van mostrar que factors com les reformes posteriors al període soviètic, la proporció de granges petites i les pràctiques de pasturatge van influir en el risc de malalties. També es va observar que l'assignació de recursos als serveis veterinaris, les afiliacions polítiques dels països, l'existència de sistemes d'informació i traçabilitat animal i els conflictes armats influïen significativament en el risc. Malgrat els avenços en la infraestructura veterinària i el suport internacional, és crucial millorar la salut animal, especialment en àrees rurals i remotes. El disseny d’estratègies efectives de control de malalties requereix conèixer els desafiaments i necessitats dels petits ramaders a cada país. La col·laboració entre ramaders, institucions nacionals i agències internacionals és clau per identificar oportunitats de millora i prevenir futurs brots. Aquests esforços estan relacionats amb els incentius per al desenvolupament rural, que requereixen suport financer, una assignació eficient de recursos i estratègies sostenibles. A l'estudi 2, es va aplicar un GIS-MCDA per produir un mapa de risc que identifiqui les zones més adequades per a la propagació de la PPR als països de la regió. Els resultats van mostrar zones d'alt risc a Turquia, a la frontera entre Bulgària i Turquia, i al centre-sud de Geòrgia, mentre que es van identificar àrees de menor risc a Bielorússia, Ucraïna i parts de Bulgària i Armènia. Tot i les limitacions d'aquesta metodologia, aquest enfocament és una eina ràpida i econòmica per proporcionar estimacions preliminars sobre el risc de propagació de malalties, útil per planificar accions de control en entorns amb recursos limitats. Finalment, l'estudi 3 va fer servir l'algorisme de Maxent per identificar zones d'alt risc per a la transmissió del carboncle, considerant factors ambientals com la composició del sòl, el clima i la vegetació. També es va avaluar la rellevància de l'abundància d'hostes en la distribució de la malaltia. Els resultats van mostrar una idoneïtat per al carboncle en àrees del centre i est de Turquia, Armènia, sud de Geòrgia, sud de Rússia, Bulgària, sud i est de Romania, Hongria, Moldàvia i sud d'Ucraïna. També es va identificar l'abundància de remugants com un factor determinant en la incidència de carboncle a la conca del Mar Negre. Aquestes troballes són essencials per dissenyar intervencions que mitiguen el risc de carboncle i prevenen el seu impacte en la salut pública.

La producción de rumiantes en los países del Mar Negro se encuentra profundamente arraigada en antiguas tradiciones de pastoreo y ha sido moldeada por poblaciones nómadas, así como por un contexto político y geográfico en constante evolución. Este sector, formado mayoritariamente por pequeños ganaderos y explotaciones familiares, es crucial en las economías nacionales y en los medios de vida de la población rural. Sin embargo, esta producción se enfrenta a la emergencia y propagación de zoonosis y enfermedades animales transfronterizas que representan una amenaza para las economías nacionales, la seguridad alimentaria y la salud pública. El objetivo de esta tesis es realizar una revisión bibliográfica sobre la producción y las enfermedades prioritarias que afectan a los rumiantes en la región del Mar Negro. La investigación abarca nueve países de la región: Armenia, Azerbaiyán, Bielorrusia, Bulgaria, Georgia, Moldavia, Rumanía, Turquía y Ucrania. Se centra en seis enfermedades: carbunco bacteridiano, brucelosis, fiebre hemorrágica de Crimea-Congo, fiebre aftosa, dermatosis nodular contagiosa y peste de pequeños rumiantes (PPR). Además, empleamos métodos para cuantificar espacialmente la idoneidad de la PPR y el carbunco en la región. El estudio 1 identificó los factores que afectan el riesgo de entrada y propagación de enfermedades en rumiantes en la región. Se examinaron el contexto histórico-geográfico, tipos de producción, censos, prácticas ganaderas, factores socioeconómicos, comercio de animales y la capacidad de los servicios veterinarios. Los resultados revelaron que las reformas post-soviéticas, la proporción de granjas pequeñas y las prácticas de pastoreo influyeron en el riesgo de las enfermedades estudiadas. También se observó que la asignación de recursos a los servicios veterinarios, las afiliaciones políticas de los países (por ejemplo, la Unión Europea y la Comunidad de Estados Independientes), la existencia de sistemas nacionales de información y trazabilidad animal y los conflictos armados influyeron significativamente en el riesgo. A pesar de los avances y el apoyo internacional, es imperativo mejorar la salud animal, especialmente en áreas rurales y remotas. Para que las estrategias de gestión de enfermedades sean eficaces, la colaboración entre ganaderos, instituciones nacionales y agencias internacionales es fundamental para identificar oportunidades de mejora y prevenir futuros brotes. Estos esfuerzos están relacionados con los incentivos para el desarrollo rural, que requieren ayuda financiera, una asignación eficiente de recursos y estrategias sostenibles. En el estudio 2, se aplicó un GIS-MCDA para producir un mapa que identificara zonas de riesgo de propagación de la PPR en la región. Los resultados mostraron zonas de alto riesgo en Turquía, en la frontera entre Bulgaria y Turquía, e en el centro-sur de Georgia. En contraste, se identificaron áreas de menor riesgo en Bielorrusia, Ucrania y en partes de Bulgaria y Armenia. A pesar de sus limitaciones, esta metodología, basada en el conocimiento, es una herramienta rápida y económica para estimar el riesgo de propagación de enfermedades, útil para la planificación sanitaria en entornos con recursos limitados. El estudio 3 empleó el algoritmo de Maxent para identificar zonas de alto riesgo para la transmisión del ántrax, considerando factores ambientales como la composición del suelo, el clima y la vegetación. También se evaluó la relevancia de la abundancia de hospedadores en la distribución de esta enfermedad. Los hallazgos destacaron una marcada idoneidad para el ántrax en áreas del centro y este de Turquía, Armenia, sur de Georgia, sur de Rusia, Bulgaria, sur y este de Rumanía, Hungría, Moldavia y sur de Ucrania. La abundancia de rumiantes fue un factor determinante en la incidencia de ántrax en la cuenca del Mar Negro. Estos hallazgos son fundamentales para diseñar intervenciones que mitiguen el riesgo de ántrax y prevengan impactos adversos en la salud pública.

Ruminant production in the Black Sea basin is deeply rooted in ancient shepherding traditions, shaped by transient populations, and influenced by evolving geographical and political landscapes. This sector, primarily consisting of smallholders and family farms, is vital for national economies and the livelihoods of rural populations. However, it faces the emergence and spread of transboundary animal diseases and zoonoses that threaten national economies, food security, and public health. This dissertation aims to provide a review of ruminant production and the priority diseases affecting ruminants in the Black Sea region. This research comprises nine countries: region, namely Armenia, Azerbaijan, Belarus, Bulgaria, Georgia, Moldova, Romania, Türkiye, and Ukraine. It focuses on six diseases: anthrax, brucellosis, Crimean Congo haemorrhagic fever (CCHF), foot-and-mouth disease (FMD), lumpy skin disease (LSD), and peste des petits ruminants (PPR). Additionally, we employ relevant methods to spatially quantify the suitability of PPR and anthrax in the study region. Study 1 sought to identify the factors influencing the risk of incursion and spread of selected ruminant diseases in the region. Examined factors included historical and geographical contexts, types of production, demographics, rural practices, socio-economic factors, animal trade, and veterinary service capacity. The findings suggested that post-Soviet reforms, the high proportion of smallholdings and family farms, and the practice of pastoralism influenced disease risk. Furthermore, the allocation of resources to veterinary services, the countries' political affiliations (e.g. European Union, Commonwealth of Independent States), the existence of national animal information and traceability systems, and armed conflicts also significantly impacted disease risk. Despite advancements in veterinary infrastructure and substantial international support, there is still a need to improve animal health, especially in rural and remote areas. Effective disease management strategies require an understanding of the primary challenges and needs of smallholders in each country. The establishment of priorities with farmers, national stakeholders, and international agencies will help identify opportunities for better disease management and the prevention of future outbreaks. These efforts are tied to incentives for rural development, requiring financial aid, efficient resource allocation, and sustainable strategies. Study 2 employed spatial multicriteria decision analysis (GIS-MCDA) to generate a risk map for PPR spread in the study region. The results indicated that there were high-risk areas in Türkiye, the Bulgaria-Türkiye border, and southern-central Georgia, while there were lower-risk areas in Belarus, Ukraine, and parts of Bulgaria and Armenia. Despite its limitations, this knowledge-driven method represents a rapid and cost-effective tool for providing preliminary estimates of disease spread risk, which can inform control planning in resource-limited settings. Study 3 employed the Maxent algorithm to model the suitability of anthrax in the study region, considering environmental factors such as soil composition, climate, and vegetation. The study also assessed the importance of host abundance in the distribution of this disease in the region. The findings indicated that there was a high suitability for anthrax in areas across central and eastern Türkiye, Armenia, southern Georgia, southern Russia, Bulgaria, southern and eastern Romania, Hungary, Moldova, and southern Ukraine. The abundance of ruminants was identified as a significant factor in the occurrence of anthrax in the Black Sea basin. These insights are critical for the development of targeted interventions to mitigate the risk of anthrax in livestock and prevent public health impacts.