中国蜱类空间分布及其危害预测

发布时间：2020-11-12 04:17

　　背景:蜱虫是一类重要医学节肢动物,是仅次于蚊子的第二大传染病媒介生物。蜱类刺叮宿主,是一类吸血寄生虫,由于蜱虫能够传播较多的人兽共患病,在全球范围对人畜健康造成很大危害。蜱虫在世界范围内广泛分布,迄今全世界记载的蜱种有3科共899种。我国记录的蜱种有9属124种。现代空间信息技术的发展能集成地理景观生态特点、传播媒介和宿主动物种群、人类经济活动等数据,在自然疫源性疾病监测和预测预警等研究方面的应用日趋广泛,利用地理信息系统、遥感、卫星定位系统等空间信息技术的特点和优势,研究自然疫源性疾病分布和自然疫源地景观结构特征,发现新的自然疫源地,预测传播危险区域和流行强度,为自然疫源性疾病研究提供了新的手段和视角。近年来,我国新发蜱媒传染病不断涌现,局部地区的暴发时有发生,对进入自然疫源地人群的健康产生较大的危害。我国生境类型多样,蜱虫种群分布复杂,蜱媒病原种类较多,而对于我国蜱虫的种群分布、病原体的分布、以及蜱媒传染病尤其是新发蜱媒传染病的疾病负担尚不清楚,缺乏新发蜱媒传染病的预测预警技术,一定程度上限制了蜱媒传染病的科学防控。开展蜱虫的种群分布及其病原体携带情况的分布研究,评估蜱媒传染病的传播风险,将有利于因地制宜、针对性防控措施的制定与实施,促进蜱媒传染病的防控。目的:明确我国各地区蜱种的分布。基于研究积累的数据,应用地理信息系统制作我国蜱虫分布图谱,明确我国各蜱属的分布特点。确定我国主要广布蜱种的种群分布及孳生地特征。基于蜱虫分布数据,结合气候生态、土地利用、海拔等影响因素数据,通过构建增强回归树模型,预测主要媒介蜱虫在我国的潜在分布区域,分析影响每种蜱虫分布的因素,进而评估受其影响的人口和面积。明确我国主要蜱传病原体的空间分布。建立我国蜱传病原体数据库,应用地理信息系统制作我国蜱传病原体的地理分布图谱。基于蜱传病原体的检出数据、媒介蜱的分布概率和能否传播蜱媒传染病的特点,针对不同病原体类别分别构建主要蜱传疾病的风险评估模型,评估每类病原体可能波及范围和对人群的威胁程度。方法:中国蜱类的空间分布特征研究:检索从1950年至2017年5月公开出版的关于蜱虫的专著和文献,汇总检索结果中关于蜱虫地理分布的数据和研究人员通过现场调查积累的蜱虫分布资料,对数据进行标准化,包括蜱虫名称、调查地域行政区划编码的标准化,建立我国蜱虫分布数据库,使用ArcGIS软件制作每个蜱属综合分布图和各蜱种的空间分布图,并对其地理分布特征进行描述。中国广布蜱种孳生地域及影响人群的预测研究:在R语言环境下,基于病例对照研究的设计,构建我国20种广布蜱种的增强回归树(Boosted regression trees,BRT)预测模型。模型使用了在县区级记录的所有20种蜱虫分布数据、海拔数据、分辨率为1km*1km的土地利用数据和基于全国1981-2010年30年的累年月气象数据计算得到的19个全国气候生态环境指标。对每个蜱种的分布分别构建模型,筛选影响蜱虫分布的主要因素,基于预测模型绘制20种广布蜱种的潜在分布图谱。统计纳入模型分析的所有变量的中位数,并对其进行标准化,结合各因素在模型中的相对贡献度大小,使用STATA10.0软件的加权平均聚类(Weighted-average linkage method)的方法对20种主要媒介蜱虫进行聚类分析。汇总蜱虫携带病原体数据,对蜱种和病原体的名称进行标准化处理,使用ArcGIS软件按照七类分别制作我国蜱虫携带病原体图谱。构建人感染斑点热群立克次体(Spotted fever group rickettsiae)、无形体科(Anaplasmataceae)、巴贝西虫(Babesia spp)风险评估模型。模型在全国县区级尺度构建,纳入分析的指标包括了蜱虫多样性、蜱虫潜在分布概率、距病原学阳性点距离指数和农村人口比例。将风险指数划分为无风险、低风险、中风险和高风险四个等级。结果:收集整理我国蜱虫分布数据共计7024条有效数据。记录蜱种分布最多的地区是云南西双版纳傣族自治州,其次是甘肃陇南市、新疆塔城地区、云南临沧市、新疆博尔塔拉蒙古自治州、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,以上地市记录的蜱种均多达20种以上。硬蜱属共计26种,分布于30个省(自治区、直辖市),其中24种蜱在县区级有分布记录,共涉及全国432个县区。硬蜱属在我国各动物区划均有分布记录,但华中区和青藏区的硬蜱种类最多,分别是15种和14种。硬蜱属分布最广的是全沟硬蜱,分布于126个县区,主要分布于黑龙江、吉林和新疆等省份。血蜱属共计42种,种类最多,分布广。分布于32个省(自治区、直辖市),其中41种蜱分布于562个县。血蜱属在华中区的种类最丰富,达31种,其次是华南区有26种。血蜱属分布最广的是长角血蜱,共计299个县区有长角血蜱的分布记录,主要分布于华北区和华中区。花蜱属共计10种,分布分散,但都只见于东洋界,主要分布于云南和海南省,其中5种蜱分布于37个县。扇头蜱属种类虽少但分布广泛,共计8种,分布于29个省(自治区、直辖市)406个县。扇头蜱属分布最广的是血红扇头蜱,分布于我国210个县区,分布较分散。革蜱属共计15种,分布于26个省(自治区、直辖市),其中14种蜱分布于571个县。革蜱属在蒙新区的种类最多,共计11种。璃眼蜱属共计7种,分布于24个省(自治区、直辖市)301个县,主要分布在蒙新区。璃眼蜱属分布最广的是盾糙璃眼蜱,分布于全国230个县区,主要分布在陕西、甘肃、宁夏和新疆等省份。异扇蜱属的种类最少,共计3种,仅分布于新疆、西藏和青海的部分地区,分布涉及5个县区。钝缘蜱属共计4种,分布见于7个省(自治区),主要分布在新疆,分布涉及36个县区。锐缘蜱属共计9种,分布见于7个省(自治区),其中7种蜱分布于90个县区。锐缘蜱属分布最广的是波斯锐缘蜱,分布于68个县区,分布较分散。在县区尺度上建立我国20种主要媒介蜱虫分布的BRT预测模型,基于该模型绘制上述20种主要媒介蜱虫空间分布预测图,明确其主要的孳生地生境特征。聚类分析将20种广布蜱种分为七类,第一类包括草原革蜱(D.nuttalli)、森林革蜱(D.silvarum)、边缘革蜱(D.marginatus)、日本血蜱(Hae.japonica)、波斯锐缘蜱(Ar.persicus)。这类蜱虫的空间分布特点是均主要分布在北方。分布区的海拔相对较高,灌丛草地或针叶林的覆盖率越大越有利于这类蜱的孳生。预测分布的面积比实际记录的面积增加了20%–360%,受影响的人口增加了35%–165%。第二类包括亚洲璃眼蜱(Hy.asiaticum)、达吉斯坦革蜱(D.daghestanicus)、草原硬蜱(I.crenulatus)。这类蜱虫主要分布于新疆及毗邻地区。受影响面积大但受影响人口较少。最潮湿或最热季度的累计降水量对蜱的分布影响最大,降雨量越大的地方越不适合该类蜱虫的生存。预测分布的面积比实际记录的面积增加了44%–199%,受影响的人口增加了23%–119%。第三类包括全沟硬蜱(I.persulcatus)、嗜群血蜱(Hae.concinna)。这两种蜱主要分布在东北的黑龙江和辽宁,新疆北部地区分布也较为集中。分布区的温度变化大是主要的影响因素,针阔混交林的覆盖率越大越适合这两种蜱的生存。预测分布的面积比实际记录的面积增加了114%–142%,受影响的人口增加了143%–235%。第四类包括长角血蜱(Hae.longicornis)、盾糙璃眼蜱(Hy.scupense)、血红扇头蜱(R.sanguineus)。这类蜱主要受影响的土地利用类型是灌丛草地的覆盖率。预测分布的面积比实际记录的面积增加了28%–167%,受影响的人口增加了104%–353%。第五类只有卵形硬蜱(I.ovatus)。卵形硬蜱分布较为分散,潜在分布于我国321个县区,但主要分布在西藏南部和云南、四川的部分地区,这些地方特点是海拔较高,气温的季节性变化(Temperature seasonality)相对较小,灌丛(Shrubland)的覆盖率少而以针阔混交林的覆盖率为主。预测分布的面积比实际记录的面积增加了323%,受影响的人口增加了427%。第六类包括微小扇头蜱(R.microplus)、镰形扇头蜱(R.haemaphysaloides)、拉格兰血蜱(Hae.lagrangei)、豪猪血蜱(Hae.hystricis)。这四种蜱主要分布在华中和西南地区,但在这两个区域内分布较为分散。分布主要受温度的季节性变化影响大,南方温度季节性变化相对较小的地方适合蜱虫的孳生。预测分布的面积比实际记录的面积增加了101%–400%,受影响的人口增加了110%–522%。第七类包括粒形硬蜱(I.granulatus)、中华硬蜱(I.sinensis)。这两种蜱主要分布于南部沿海地区,温度和降雨是主要的影响因素,该类蜱适宜在南方温度高且温差小的地区,尤其中华硬蜱的分布受冬季降雨的影响较大,降雨量多的地区适宜中华硬蜱的孳生。预测分布的面积比实际记录的面积增加了233%–378%,受影响的人口增加了286%–433%。收集整理我国蜱虫携带病原体的数据共计1190条有效数据。明确了已知44种蜱和62种蜱传病原体的二维矩阵关系。携带病原体最多的是长角血蜱(32种),其次是全沟硬蜱(20种)和森林革蜱(20种)。在我国从至少29种蜱中检测到13种斑点热群群立克次体,风险评估分析提示全国有217(7.6%)个县区属高风险区,主要集中在新疆、青海、甘肃南部、河北北部、黑龙江、辽宁等地,高风险区面积约170.8万平方公里,人口约5426万。检测到14种无形体科病原体的蜱种达22种。风险评估分析提示全国有372(13%)个县区属高风险区,主要集中在新疆、甘肃南部、陕西、山西北部、黑龙江、辽宁、福建北部和海南省,高风险区面积约201.8万平方公里,人口约1.1亿。16种巴贝西虫在至少17种蜱中被检测到,记录报道最多的是血红扇头蜱和全沟硬蜱。风险评估分析提示全国有303(10.6%)个县区属高风险区,主要集中在新疆北部、甘肃南部、陕西南部、黑龙江东部和福建北部地区。高风险区面积约97.8万平方公里,人口约1亿。黑龙江省处于高风险区的县区明显多于周边区域,新疆北部、甘肃的南部和陕西大部分地区风险等级也较高。携带泰勒虫的蜱种至少有16种。六种伯氏疏螺旋体在28种蜱中检测到。蜱传回归热的病原体波斯疏螺旋体和拉氏疏螺旋体分别在乳突钝缘蜱和特突钝缘蜱中检测到。携带森林脑炎病毒的蜱种有全沟硬蜱、森林革蜱、卵形硬蜱、嗜群血蜱和亚洲璃眼蜱。携带发热伴血小板减少综合征病毒的蜱种有长角血蜱、微小扇头蜱、嗜群血蜱和血红扇头蜱。携带克里米亚刚果出血热的蜱种是亚洲璃眼蜱。携带土拉弗朗西斯菌的蜱虫包括全沟硬蜱、长角血蜱、森林革蜱、西藏革蜱和亚洲璃眼蜱五种,而携带贝纳柯克斯体的蜱种多达14种。结论:本研究充分应用地理信息系统首次综合展示了我国已知记录的9个属,124种蜱的空间地理分布。重点通过增强回归树模型的方法,预测了我国20种主要媒介蜱虫的潜在分布区域,并制作了预测图。使用聚类方法将20种广布蜱种划分为七类,找出影响不同蜱种分布的土地利用类型、气象、海拔等因素的关系,统计分析可能受20种蜱虫危害的面积和相应的人口数。研究最大的亮点是在进行预测建模过程中使用病例对照的研究设计,使得预测结果更加可靠。综合描述了全国记录的蜱虫携带病原体的种类,明确了蜱和病原体的矩阵关系,并制作了空间分布图谱。对近年来不断发生的斑点热群立克次体、无形体科、巴贝西虫等蜱媒传染病,结合已发现蜱携带病原体的分布,进行了风险评估。
【学位单位】：军事科学院
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R384.4
【部分图文】：

路线图,蜱类,预测技术,路线图

图 1 中国蜱类空间分布及其危害预测技术路线图本研究基于现有的研究，对蜱虫在我国的分布做了详细的数据调研，汇总了公开出版的关于我国蜱虫分布相关的文献和专著，并加入了研究人员前期通过调查积累的蜱分布数据。通过增强回归树模型预测常见媒介蜱虫的适生区范围，本研究基于现有的蜱分布的数据，结合跟蜱虫生活史相关的因素，通过构建模型，预测主要媒介蜱虫在我国的潜在分布区域，进而评估了受其影响的人口和面积。基于蜱携带病原体的检出数据和蜱作为传播媒介的关系，针对不同病原体类别分别构建了主要蜱传疾病的风险评估模型，评估了每类病原体可能波及范围和对人群的威胁程度，为我国主要蜱媒传染病的针对性防控提供数据基础和科学依据。

东北区,华北区,蒙新区,古北界

图 1.1 蜱种数量地区级分布（古北界：I 东北区，Ⅱ华北区，III 蒙新区，IV 青藏区；东洋界：V 西南区，VI 华中区，VII 华南区）1.3.3 蜱类空间分布特征我国动物地理区划分为古北界和东洋界，古北界包括东北区、华北区、蒙新区和青藏区，东洋界包括西南区、华中区和华南区（表 1.2）。东北区共计有 19 种蜱虫的记录，主要为血蜱属和硬蜱属种类。东北区的植被特点是森林覆盖度较高，适合全沟硬蜱和森林革蜱等蜱虫的生存，但是东北区冬季气温较低，不适合一些蜱虫的长期生存，蜱虫种数相对较少。华北区共计有 40 种蜱虫的记录，主要为血蜱属种类。华北区森林覆盖较少，草原植被较多，适合日本血蜱和长角血蜱等的生存。蒙新区主要包括新疆、甘肃、宁夏和内蒙古的西北部区域。该区气候干燥，降雨量偏少，植被以草原和荒漠为主，该区尤其是新疆，蜱虫的研究较多，记录

县区级,硬蜱