中國蜱類空間分布及其危害預(yù)測

發(fā)布時間：2020-11-12 04:17

　　背景:蜱蟲是一類重要醫(yī)學節(jié)肢動物,是僅次于蚊子的第二大傳染病媒介生物。蜱類刺叮宿主,是一類吸血寄生蟲,由于蜱蟲能夠傳播較多的人獸共患病,在全球范圍對人畜健康造成很大危害。蜱蟲在世界范圍內(nèi)廣泛分布,迄今全世界記載的蜱種有3科共899種。我國記錄的蜱種有9屬124種�，F(xiàn)代空間信息技術(shù)的發(fā)展能集成地理景觀生態(tài)特點、傳播媒介和宿主動物種群、人類經(jīng)濟活動等數(shù)據(jù),在自然疫源性疾病監(jiān)測和預(yù)測預(yù)警等研究方面的應(yīng)用日趨廣泛,利用地理信息系統(tǒng)、遙感、衛(wèi)星定位系統(tǒng)等空間信息技術(shù)的特點和優(yōu)勢,研究自然疫源性疾病分布和自然疫源地景觀結(jié)構(gòu)特征,發(fā)現(xiàn)新的自然疫源地,預(yù)測傳播危險區(qū)域和流行強度,為自然疫源性疾病研究提供了新的手段和視角。近年來,我國新發(fā)蜱媒傳染病不斷涌現(xiàn),局部地區(qū)的暴發(fā)時有發(fā)生,對進入自然疫源地人群的健康產(chǎn)生較大的危害。我國生境類型多樣,蜱蟲種群分布復雜,蜱媒病原種類較多,而對于我國蜱蟲的種群分布、病原體的分布、以及蜱媒傳染病尤其是新發(fā)蜱媒傳染病的疾病負擔尚不清楚,缺乏新發(fā)蜱媒傳染病的預(yù)測預(yù)警技術(shù),一定程度上限制了蜱媒傳染病的科學防控。開展蜱蟲的種群分布及其病原體攜帶情況的分布研究,評估蜱媒傳染病的傳播風險,將有利于因地制宜、針對性防控措施的制定與實施,促進蜱媒傳染病的防控。目的:明確我國各地區(qū)蜱種的分布�；谘芯糠e累的數(shù)據(jù),應(yīng)用地理信息系統(tǒng)制作我國蜱蟲分布圖譜,明確我國各蜱屬的分布特點。確定我國主要廣布蜱種的種群分布及孳生地特征�；隍缦x分布數(shù)據(jù),結(jié)合氣候生態(tài)、土地利用、海拔等影響因素數(shù)據(jù),通過構(gòu)建增強回歸樹模型,預(yù)測主要媒介蜱蟲在我國的潛在分布區(qū)域,分析影響每種蜱蟲分布的因素,進而評估受其影響的人口和面積。明確我國主要蜱傳病原體的空間分布。建立我國蜱傳病原體數(shù)據(jù)庫,應(yīng)用地理信息系統(tǒng)制作我國蜱傳病原體的地理分布圖譜。基于蜱傳病原體的檢出數(shù)據(jù)、媒介蜱的分布概率和能否傳播蜱媒傳染病的特點,針對不同病原體類別分別構(gòu)建主要蜱傳疾病的風險評估模型,評估每類病原體可能波及范圍和對人群的威脅程度。方法:中國蜱類的空間分布特征研究:檢索從1950年至2017年5月公開出版的關(guān)于蜱蟲的專著和文獻,匯總檢索結(jié)果中關(guān)于蜱蟲地理分布的數(shù)據(jù)和研究人員通過現(xiàn)場調(diào)查積累的蜱蟲分布資料,對數(shù)據(jù)進行標準化,包括蜱蟲名稱、調(diào)查地域行政區(qū)劃編碼的標準化,建立我國蜱蟲分布數(shù)據(jù)庫,使用ArcGIS軟件制作每個蜱屬綜合分布圖和各蜱種的空間分布圖,并對其地理分布特征進行描述。中國廣布蜱種孳生地域及影響人群的預(yù)測研究:在R語言環(huán)境下,基于病例對照研究的設(shè)計,構(gòu)建我國20種廣布蜱種的增強回歸樹(Boosted regression trees,BRT)預(yù)測模型。模型使用了在縣區(qū)級記錄的所有20種蜱蟲分布數(shù)據(jù)、海拔數(shù)據(jù)、分辨率為1km*1km的土地利用數(shù)據(jù)和基于全國1981-2010年30年的累年月氣象數(shù)據(jù)計算得到的19個全國氣候生態(tài)環(huán)境指標。對每個蜱種的分布分別構(gòu)建模型,篩選影響蜱蟲分布的主要因素,基于預(yù)測模型繪制20種廣布蜱種的潛在分布圖譜。統(tǒng)計納入模型分析的所有變量的中位數(shù),并對其進行標準化,結(jié)合各因素在模型中的相對貢獻度大小,使用STATA10.0軟件的加權(quán)平均聚類(Weighted-average linkage method)的方法對20種主要媒介蜱蟲進行聚類分析。匯總蜱蟲攜帶病原體數(shù)據(jù),對蜱種和病原體的名稱進行標準化處理,使用ArcGIS軟件按照七類分別制作我國蜱蟲攜帶病原體圖譜。構(gòu)建人感染斑點熱群立克次體(Spotted fever group rickettsiae)、無形體科(Anaplasmataceae)、巴貝西蟲(Babesia spp)風險評估模型。模型在全國縣區(qū)級尺度構(gòu)建,納入分析的指標包括了蜱蟲多樣性、蜱蟲潛在分布概率、距病原學陽性點距離指數(shù)和農(nóng)村人口比例。將風險指數(shù)劃分為無風險、低風險、中風險和高風險四個等級。結(jié)果:收集整理我國蜱蟲分布數(shù)據(jù)共計7024條有效數(shù)據(jù)。記錄蜱種分布最多的地區(qū)是云南西雙版納傣族自治州,其次是甘肅隴南市、新疆塔城地區(qū)、云南臨滄市、新疆博爾塔拉蒙古自治州、福建南平市、新疆昌吉回族自治州、湖北恩施土家族苗族自治州,以上地市記錄的蜱種均多達20種以上。硬蜱屬共計26種,分布于30個省(自治區(qū)、直轄市),其中24種蜱在縣區(qū)級有分布記錄,共涉及全國432個縣區(qū)。硬蜱屬在我國各動物區(qū)劃均有分布記錄,但華中區(qū)和青藏區(qū)的硬蜱種類最多,分別是15種和14種。硬蜱屬分布最廣的是全溝硬蜱,分布于126個縣區(qū),主要分布于黑龍江、吉林和新疆等省份。血蜱屬共計42種,種類最多,分布廣。分布于32個省(自治區(qū)、直轄市),其中41種蜱分布于562個縣。血蜱屬在華中區(qū)的種類最豐富,達31種,其次是華南區(qū)有26種。血蜱屬分布最廣的是長角血蜱,共計299個縣區(qū)有長角血蜱的分布記錄,主要分布于華北區(qū)和華中區(qū)�；鐚俟灿�10種,分布分散,但都只見于東洋界,主要分布于云南和海南省,其中5種蜱分布于37個縣。扇頭蜱屬種類雖少但分布廣泛,共計8種,分布于29個省(自治區(qū)、直轄市)406個縣。扇頭蜱屬分布最廣的是血紅扇頭蜱,分布于我國210個縣區(qū),分布較分散。革蜱屬共計15種,分布于26個省(自治區(qū)、直轄市),其中14種蜱分布于571個縣。革蜱屬在蒙新區(qū)的種類最多,共計11種。璃眼蜱屬共計7種,分布于24個省(自治區(qū)、直轄市)301個縣,主要分布在蒙新區(qū)。璃眼蜱屬分布最廣的是盾糙璃眼蜱,分布于全國230個縣區(qū),主要分布在陜西、甘肅、寧夏和新疆等省份。異扇蜱屬的種類最少,共計3種,僅分布于新疆、西藏和青海的部分地區(qū),分布涉及5個縣區(qū)。鈍緣蜱屬共計4種,分布見于7個省(自治區(qū)),主要分布在新疆,分布涉及36個縣區(qū)。銳緣蜱屬共計9種,分布見于7個省(自治區(qū)),其中7種蜱分布于90個縣區(qū)。銳緣蜱屬分布最廣的是波斯銳緣蜱,分布于68個縣區(qū),分布較分散。在縣區(qū)尺度上建立我國20種主要媒介蜱蟲分布的BRT預(yù)測模型,基于該模型繪制上述20種主要媒介蜱蟲空間分布預(yù)測圖,明確其主要的孳生地生境特征。聚類分析將20種廣布蜱種分為七類,第一類包括草原革蜱(D.nuttalli)、森林革蜱(D.silvarum)、邊緣革蜱(D.marginatus)、日本血蜱(Hae.japonica)、波斯銳緣蜱(Ar.persicus)。這類蜱蟲的空間分布特點是均主要分布在北方。分布區(qū)的海拔相對較高,灌叢草地或針葉林的覆蓋率越大越有利于這類蜱的孳生。預(yù)測分布的面積比實際記錄的面積增加了20%–360%,受影響的人口增加了35%–165%。第二類包括亞洲璃眼蜱(Hy.asiaticum)、達吉斯坦革蜱(D.daghestanicus)、草原硬蜱(I.crenulatus)。這類蜱蟲主要分布于新疆及毗鄰地區(qū)。受影響面積大但受影響人口較少。最潮濕或最熱季度的累計降水量對蜱的分布影響最大,降雨量越大的地方越不適合該類蜱蟲的生存。預(yù)測分布的面積比實際記錄的面積增加了44%–199%,受影響的人口增加了23%–119%。第三類包括全溝硬蜱(I.persulcatus)、嗜群血蜱(Hae.concinna)。這兩種蜱主要分布在東北的黑龍江和遼寧,新疆北部地區(qū)分布也較為集中。分布區(qū)的溫度變化大是主要的影響因素,針闊混交林的覆蓋率越大越適合這兩種蜱的生存。預(yù)測分布的面積比實際記錄的面積增加了114%–142%,受影響的人口增加了143%–235%。第四類包括長角血蜱(Hae.longicornis)、盾糙璃眼蜱(Hy.scupense)、血紅扇頭蜱(R.sanguineus)。這類蜱主要受影響的土地利用類型是灌叢草地的覆蓋率。預(yù)測分布的面積比實際記錄的面積增加了28%–167%,受影響的人口增加了104%–353%。第五類只有卵形硬蜱(I.ovatus)。卵形硬蜱分布較為分散,潛在分布于我國321個縣區(qū),但主要分布在西藏南部和云南、四川的部分地區(qū),這些地方特點是海拔較高,氣溫的季節(jié)性變化(Temperature seasonality)相對較小,灌叢(Shrubland)的覆蓋率少而以針闊混交林的覆蓋率為主。預(yù)測分布的面積比實際記錄的面積增加了323%,受影響的人口增加了427%。第六類包括微小扇頭蜱(R.microplus)、鐮形扇頭蜱(R.haemaphysaloides)、拉格蘭血蜱(Hae.lagrangei)、豪豬血蜱(Hae.hystricis)。這四種蜱主要分布在華中和西南地區(qū),但在這兩個區(qū)域內(nèi)分布較為分散。分布主要受溫度的季節(jié)性變化影響大,南方溫度季節(jié)性變化相對較小的地方適合蜱蟲的孳生。預(yù)測分布的面積比實際記錄的面積增加了101%–400%,受影響的人口增加了110%–522%。第七類包括粒形硬蜱(I.granulatus)、中華硬蜱(I.sinensis)。這兩種蜱主要分布于南部沿海地區(qū),溫度和降雨是主要的影響因素,該類蜱適宜在南方溫度高且溫差小的地區(qū),尤其中華硬蜱的分布受冬季降雨的影響較大,降雨量多的地區(qū)適宜中華硬蜱的孳生。預(yù)測分布的面積比實際記錄的面積增加了233%–378%,受影響的人口增加了286%–433%。收集整理我國蜱蟲攜帶病原體的數(shù)據(jù)共計1190條有效數(shù)據(jù)。明確了已知44種蜱和62種蜱傳病原體的二維矩陣關(guān)系。攜帶病原體最多的是長角血蜱(32種),其次是全溝硬蜱(20種)和森林革蜱(20種)。在我國從至少29種蜱中檢測到13種斑點熱群群立克次體,風險評估分析提示全國有217(7.6%)個縣區(qū)屬高風險區(qū),主要集中在新疆、青海、甘肅南部、河北北部、黑龍江、遼寧等地,高風險區(qū)面積約170.8萬平方公里,人口約5426萬。檢測到14種無形體科病原體的蜱種達22種。風險評估分析提示全國有372(13%)個縣區(qū)屬高風險區(qū),主要集中在新疆、甘肅南部、陜西、山西北部、黑龍江、遼寧、福建北部和海南省,高風險區(qū)面積約201.8萬平方公里,人口約1.1億。16種巴貝西蟲在至少17種蜱中被檢測到,記錄報道最多的是血紅扇頭蜱和全溝硬蜱。風險評估分析提示全國有303(10.6%)個縣區(qū)屬高風險區(qū),主要集中在新疆北部、甘肅南部、陜西南部、黑龍江東部和福建北部地區(qū)。高風險區(qū)面積約97.8萬平方公里,人口約1億。黑龍江省處于高風險區(qū)的縣區(qū)明顯多于周邊區(qū)域,新疆北部、甘肅的南部和陜西大部分地區(qū)風險等級也較高。攜帶泰勒蟲的蜱種至少有16種。六種伯氏疏螺旋體在28種蜱中檢測到。蜱傳回歸熱的病原體波斯疏螺旋體和拉氏疏螺旋體分別在乳突鈍緣蜱和特突鈍緣蜱中檢測到。攜帶森林腦炎病毒的蜱種有全溝硬蜱、森林革蜱、卵形硬蜱、嗜群血蜱和亞洲璃眼蜱。攜帶發(fā)熱伴血小板減少綜合征病毒的蜱種有長角血蜱、微小扇頭蜱、嗜群血蜱和血紅扇頭蜱。攜帶克里米亞剛果出血熱的蜱種是亞洲璃眼蜱。攜帶土拉弗朗西斯菌的蜱蟲包括全溝硬蜱、長角血蜱、森林革蜱、西藏革蜱和亞洲璃眼蜱五種,而攜帶貝納柯克斯體的蜱種多達14種。結(jié)論:本研究充分應(yīng)用地理信息系統(tǒng)首次綜合展示了我國已知記錄的9個屬,124種蜱的空間地理分布。重點通過增強回歸樹模型的方法,預(yù)測了我國20種主要媒介蜱蟲的潛在分布區(qū)域,并制作了預(yù)測圖。使用聚類方法將20種廣布蜱種劃分為七類,找出影響不同蜱種分布的土地利用類型、氣象、海拔等因素的關(guān)系,統(tǒng)計分析可能受20種蜱蟲危害的面積和相應(yīng)的人口數(shù)。研究最大的亮點是在進行預(yù)測建模過程中使用病例對照的研究設(shè)計,使得預(yù)測結(jié)果更加可靠。綜合描述了全國記錄的蜱蟲攜帶病原體的種類,明確了蜱和病原體的矩陣關(guān)系,并制作了空間分布圖譜。對近年來不斷發(fā)生的斑點熱群立克次體、無形體科、巴貝西蟲等蜱媒傳染病,結(jié)合已發(fā)現(xiàn)蜱攜帶病原體的分布,進行了風險評估。
【學位單位】：軍事科學院
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：R384.4
【部分圖文】：

路線圖,蜱類,預(yù)測技術(shù),路線圖

圖 1 中國蜱類空間分布及其危害預(yù)測技術(shù)路線圖本研究基于現(xiàn)有的研究，對蜱蟲在我國的分布做了詳細的數(shù)據(jù)調(diào)研，匯總了公開出版的關(guān)于我國蜱蟲分布相關(guān)的文獻和專著，并加入了研究人員前期通過調(diào)查積累的蜱分布數(shù)據(jù)。通過增強回歸樹模型預(yù)測常見媒介蜱蟲的適生區(qū)范圍，本研究基于現(xiàn)有的蜱分布的數(shù)據(jù)，結(jié)合跟蜱蟲生活史相關(guān)的因素，通過構(gòu)建模型，預(yù)測主要媒介蜱蟲在我國的潛在分布區(qū)域，進而評估了受其影響的人口和面積。基于蜱攜帶病原體的檢出數(shù)據(jù)和蜱作為傳播媒介的關(guān)系，針對不同病原體類別分別構(gòu)建了主要蜱傳疾病的風險評估模型，評估了每類病原體可能波及范圍和對人群的威脅程度，為我國主要蜱媒傳染病的針對性防控提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和科學依據(jù)。

東北區(qū),華北區(qū),蒙新區(qū),古北界

圖 1.1 蜱種數(shù)量地區(qū)級分布（古北界：I 東北區(qū)，Ⅱ華北區(qū)，III 蒙新區(qū)，IV 青藏區(qū)；東洋界：V 西南區(qū)，VI 華中區(qū)，VII 華南區(qū)）1.3.3 蜱類空間分布特征我國動物地理區(qū)劃分為古北界和東洋界，古北界包括東北區(qū)、華北區(qū)、蒙新區(qū)和青藏區(qū)，東洋界包括西南區(qū)、華中區(qū)和華南區(qū)（表 1.2）。東北區(qū)共計有 19 種蜱蟲的記錄，主要為血蜱屬和硬蜱屬種類。東北區(qū)的植被特點是森林覆蓋度較高，適合全溝硬蜱和森林革蜱等蜱蟲的生存，但是東北區(qū)冬季氣溫較低，不適合一些蜱蟲的長期生存，蜱蟲種數(shù)相對較少。華北區(qū)共計有 40 種蜱蟲的記錄，主要為血蜱屬種類。華北區(qū)森林覆蓋較少，草原植被較多，適合日本血蜱和長角血蜱等的生存。蒙新區(qū)主要包括新疆、甘肅、寧夏和內(nèi)蒙古的西北部區(qū)域。該區(qū)氣候干燥，降雨量偏少，植被以草原和荒漠為主，該區(qū)尤其是新疆，蜱蟲的研究較多，記錄

縣區(qū)級,硬蜱