地理景觀特征與鼠疫關(guān)系的研究概述

徐丹丹，尹家祥

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地理景觀特征與鼠疫關(guān)系的研究概述

徐丹丹，尹家祥

鼠疫是由鼠疫耶爾森菌引起的人獸共患的烈性傳染病，鼠疫生態(tài)地理景觀是形成自然疫源地的重要因素。疫源地地理景觀類型多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，探討地理景觀特征與鼠疫的關(guān)系及其相關(guān)的研究技術(shù)，對(duì)闡明各類疫源地的適宜生境、鑒別地理生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的脆弱性及預(yù)防鼠疫的發(fā)生流行具有重要作用。

地理景觀；鼠疫；研究技術(shù)

鼠疫作為一種自然疫源性烈性傳染病，不論是輸入性的還是自然演化而來(lái)的，只要具備適宜的地理環(huán)境，就有可能形成自然疫源地[1]。影響鼠疫發(fā)生和流行的因素很多，其中地理景觀特征對(duì)鼠疫的影響尤為重要，地理景觀要素(地貌、土壤、植被等)決定著鼠疫宿主動(dòng)物的分布，同時(shí)影響著生態(tài)群落的生長(zhǎng)發(fā)育，地理環(huán)境的改變必然對(duì)宿主動(dòng)物或媒介蚤類產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，進(jìn)而促使人間鼠疫的暴發(fā)或流行[2]。近幾年來(lái)，運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)及景觀流行病學(xué)探索鼠疫與生態(tài)景觀的關(guān)系已成為研究的熱點(diǎn)及重點(diǎn)[3-4]。鑒于地理景觀特征在鼠疫傳播流行過(guò)程中占據(jù)的重要地位，本文就自然疫源地重要地理景觀特征與鼠疫的關(guān)系及其相關(guān)的研究技術(shù)進(jìn)行綜述，探討其對(duì)鼠疫發(fā)生、發(fā)展及流行規(guī)律的綜合影響。

1 重要地理景觀特征與鼠疫的關(guān)系

鼠疫自然疫源地以鼠疫菌、宿主動(dòng)物及傳播媒介為主體，并與外在的生態(tài)地理景觀密切聯(lián)系。地理景觀是由異質(zhì)性的地域單元在復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)中形成的地域綜合體，是特定的自然地理要素、生態(tài)學(xué)過(guò)程及地域文化特征等多種因素共同作用的結(jié)果，概括地說(shuō)主要有地形地貌、氣候、水文、土壤、植被、動(dòng)物及社會(huì)人文因素，其中復(fù)雜的地形地貌、多樣的植被類型、獨(dú)特的土壤土質(zhì)是決定地理景觀形成和變化最基本的因素[5]。由于地理環(huán)境的差異，不同類型的鼠疫自然疫源地其鼠疫耶爾森菌生化性狀不同，毒力也具有明顯差異[6-7]。特定的自然地理?xiàng)l件為鼠疫菌的進(jìn)化、宿主動(dòng)物的繁殖提供了必不可少的物質(zhì)和能量，是形成鼠疫疫源地最基本的條件，同時(shí)在很大程度上決定了鼠疫宿主動(dòng)物的種類和分布，而宿主動(dòng)物又決定了鼠疫菌及媒介昆蟲(chóng)的分布，因此鼠疫生態(tài)地理景觀特征也就決定了自然疫源地的分布[8-9]。地理信息資料表明：鼠疫疫源地類型不同，其地理景觀特征明顯不同；疫源地類型相同，但分布在不同的區(qū)域，其地理環(huán)境、主要宿主動(dòng)物及媒介跳蚤的分布等方面的特征非常相似[10]，說(shuō)明具備相似生態(tài)環(huán)境和動(dòng)物特性的非疫源地有擴(kuò)展為下一鼠疫疫源地的可能。

1.1 地形地貌 地貌是指地球表面內(nèi)外營(yíng)力相互作用形成的多種多樣的外貌或形態(tài)，是地理景觀的基本構(gòu)成要素之一[5]。我國(guó)鼠疫自然疫源地大體上位于東經(jīng)80°～126°、北緯21°～47°之間，南至熱帶邊緣，北達(dá)寒溫帶區(qū)域，目前集中分布在19個(gè)省(區(qū))301個(gè)縣(市、旗)，總面積接近160萬(wàn)km2[11]。根據(jù)國(guó)內(nèi)既往的鼠疫疫情資料及對(duì)疫源地生態(tài)地理景觀的考察，可將我國(guó)鼠疫自然疫源地分為12類。其中青藏高原鼠疫疫源地是分布最廣疫情最活躍的疫源地，主要位于東經(jīng)79°40′～103°20′、北緯30°50′～39°21′，海拔3 000～5 000 m的高寒草甸草原和高寒草原景觀帶，該疫源地特有的大型地棲性嚙齒動(dòng)物喜馬拉雅旱獺能適應(yīng)青藏高原的各類草甸草原。疫情較活躍的內(nèi)蒙古高原鼠疫疫源地大致位于東經(jīng)106°20′～116°30′、北緯37°40′～45°05′之間，海拔范圍700～1 600 m，境內(nèi)地勢(shì)高、起伏緩和、低山丘陵交錯(cuò)，主要宿主動(dòng)物長(zhǎng)爪沙鼠能適應(yīng)該疫區(qū)獨(dú)特的荒漠草原地帶，表明宿主動(dòng)物對(duì)地形地貌及生存環(huán)境的選擇存在一定程度的差異[8,12]。蔣志勇等[13]的研究顯示：鼠疫宿主動(dòng)物旱獺在山麓、丘陵向陽(yáng)坡的高寒草甸草原密度最高；在山坡及灌叢草甸草原呈島狀分布；在沼澤、沿河地帶為連續(xù)性分布；當(dāng)景觀由草甸草原過(guò)度到荒漠草原時(shí)，旱獺數(shù)量明顯減少甚至絕跡，說(shuō)明宿主動(dòng)物的密度及分布特點(diǎn)很大程度上受地形地貌的影響。

1.2 植被 植被是整個(gè)地球表面或某個(gè)地區(qū)所有植物群落的總體，是地理景觀的基本外在表現(xiàn)形式之一。植被的空間分布為宿主動(dòng)物提供了隱蔽所和棲居地，同時(shí)植被作為食物來(lái)源，為其提供了適宜的生存及繁殖條件[14]。與我國(guó)鼠疫相關(guān)的植被類型主要有：西部高海拔鼠疫疫源地的高寒草甸、草原；北部中高海拔疫源地的溫帶草甸、溫帶矮禾草及矮半灌木；滇西及東南沿海中低海拔疫源地的熱帶亞熱帶常綠落葉、闊葉林及熱帶常綠針葉林等[15]。鼠疫宿主動(dòng)物對(duì)植被類型具有較大的選擇性，因此植物長(zhǎng)勢(shì)的好壞，在一定程度上影響著宿主的活動(dòng)、繁殖及數(shù)量消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)[16]。我國(guó)內(nèi)蒙古高原鼠疫疫源地位于干旱區(qū)和季風(fēng)區(qū)氣候帶的交界處；西部天山山地鼠疫流行區(qū)多為森林草原帶，且匯聚了河流，水分較充足，日照時(shí)間長(zhǎng)；西南山地疫區(qū)地勢(shì)較高，干濕季節(jié)明顯，這些疫區(qū)特有的地形地勢(shì)和適宜的氣候條件一定程度上促進(jìn)了植被的生長(zhǎng)，豐富的植被種類保證了宿主動(dòng)物的食物來(lái)源，良好的長(zhǎng)勢(shì)提供了適宜的棲息環(huán)境，以至宿主動(dòng)物密度及種類增加，易導(dǎo)致鼠疫的發(fā)生[17]。值得注意的是植被過(guò)度茂盛的區(qū)域不利于宿主動(dòng)物如喜馬拉雅旱獺的生存和繁衍，因?yàn)榫G色生物量過(guò)高說(shuō)明地下根系發(fā)達(dá)，不利于洞穴的挖掘，同時(shí)也阻礙其觀察天敵及同類[18]。內(nèi)蒙古高原長(zhǎng)爪沙鼠疫源地因部分丘陵草原的開(kāi)墾種植，植被類型多，食物充足，利于長(zhǎng)爪沙鼠的侵入及繁衍。隨著草場(chǎng)退化、土壤沙化、植被銳減，該疫源地有向東遷移的趨勢(shì)，且流行兩年沙鼠型鼠疫后2008年又重新出現(xiàn)田鼠型鼠疫流行，是否是因?yàn)橹脖唤Y(jié)構(gòu)體系的改變導(dǎo)致動(dòng)物和微生物群落發(fā)生演替，有待進(jìn)一步的研究[19]。

1.3 土壤 土壤是地球陸地上具有一定肥力、能夠生長(zhǎng)植物的疏松表層[6]。它能夠給植物提供生長(zhǎng)空間、礦質(zhì)元素及水分，是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)與能量交換的重要場(chǎng)所，因此土壤是決定鼠疫疫源地嚙齒類動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)及生境多樣性的基礎(chǔ)條件。不同的生態(tài)地理景觀發(fā)育著不同的土壤，我國(guó)鼠疫疫源區(qū)主要的土壤類型為棕鈣土、栗鈣土、高山草甸草原土、風(fēng)沙土、紅壤、赤紅壤以及黑鈣土、灰鈣土等鈣質(zhì)土壤[15]。不同的土壤類型影響不同種類嚙齒動(dòng)物的分布，在內(nèi)蒙古高原鼠疫流行區(qū)，坡地(包括天然草坡、農(nóng)用坡地等)大多為暗栗鈣土，主要宿主動(dòng)物長(zhǎng)爪沙鼠分布廣且密度高；而山地(如荒山、草山)以淡栗鈣土為主且土層厚薄不一，只有少量達(dá)烏爾黃鼠、長(zhǎng)爪沙鼠、黑線毛足鼠及黑線倉(cāng)鼠分布[20]。土壤類型也影響媒介昆蟲(chóng)的生存及分布，媒介蚤類游離后一般潛藏于水分足且疏松的淺表土，當(dāng)小氣候最佳時(shí)，表層土中蚤類的最長(zhǎng)存活期可超過(guò)恒溫條件下平均壽命的35%[21]。對(duì)鼠疫疫區(qū)的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行長(zhǎng)年考察，發(fā)現(xiàn)鼠間鼠疫發(fā)生的原因和土壤中某些金屬離子含量的劇烈變化有一定關(guān)系，在不明原因的情況下土壤中的鈷、鐵、鈦離子含量迅速增至正常水平的3倍時(shí)，黃鼠和沙鼠中便會(huì)暴發(fā)鼠疫；當(dāng)釩、鎳、銅離子的含量不明原因驟降至正常水平的1/12，而其他金屬離子含量正常時(shí)也會(huì)暴發(fā)鼠疫。專家指出土壤中某些金屬離子含量的劇烈變化可能會(huì)增強(qiáng)鼠疫菌的活性，從而導(dǎo)致鼠疫的暴發(fā)[22]。對(duì)于土壤中金屬離子劇烈變化的原因，還需進(jìn)一步研究。

2 地理景觀特征與鼠疫關(guān)系的研究技術(shù)

生態(tài)地理環(huán)境與鼠疫的關(guān)系是自然疫源性疾病領(lǐng)域的一個(gè)重要話題?；谑笠咭咴吹氐乩憝h(huán)境資料，傳統(tǒng)研究多采用數(shù)學(xué)擬合模型分析其與鼠疫的關(guān)系，常用的方法有相關(guān)性分析、主成分分析、因子分析及聚類分析等。王麗君等[23]的因子分析表明發(fā)生鼠間鼠疫的主要環(huán)境因子包括年均氣溫、年降雨量等氣候因子，植被類型數(shù)、土壤類型數(shù)和地貌類型數(shù)等景觀因子，以及宿主因子、媒介昆蟲(chóng)種數(shù)等。

目前，國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)是采用時(shí)空模型來(lái)推測(cè)自然疫源性疾病的發(fā)展方向，即運(yùn)用“3S”空間信息技術(shù)確定劃分疫區(qū)與非疫區(qū)的環(huán)境指標(biāo)，以預(yù)測(cè)疾病的空間分布及發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[24-25]?！?S”技術(shù)包括地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感(RS)及全球定位系統(tǒng)(GPS)。如今，GIS技術(shù)廣泛用于收集健康與疾病數(shù)據(jù)、繪制時(shí)空分布模式圖，并建立空間分析模型來(lái)探索疾病和健康與自然地理環(huán)境的關(guān)聯(lián)[26]。錢全等[27]對(duì)旱獺鼠疫疫點(diǎn)進(jìn)行空間定位并與GIS平臺(tái)數(shù)字地圖建立空間關(guān)聯(lián)，結(jié)合遙感環(huán)境圖層并利用生態(tài)位建模分析該疫源地的環(huán)境特征，研究表明植被指數(shù)、溫度等是決定該疫源地空間分布的重要環(huán)境因素。利用包含3種地理景觀的GIS模型，Eisen等[28]確定了新墨西哥州鼠疫發(fā)生的高危區(qū)域及重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)域。熊浩明等[29]運(yùn)用QHEndemic-GIS軟件對(duì)鼠疫菌毒力的空間分布進(jìn)行分析，結(jié)果表明不同類型的鼠疫自然疫源地其鼠疫菌毒力有著明顯的地理分布差異。李海蓉等[15]通過(guò)ArcGIS軟件的空間分析功能，將不同鼠疫疫源地的空間分布與環(huán)境背景進(jìn)行疊加分析，定量地判斷出各類疫源地適宜的土壤、植被、地貌和化學(xué)地理景觀環(huán)境背景，從而確立了我國(guó)各類型鼠疫疫源地的適宜生境。結(jié)合3S空間信息技術(shù)與空間建模、空間統(tǒng)計(jì)分析方法，有關(guān)地理環(huán)境因素與鼠疫關(guān)系的研究已取得一定程度的進(jìn)展[30]。與此同時(shí)，更專業(yè)的空間分析軟件也陸續(xù)被醫(yī)學(xué)地理學(xué)者采用，例如由美國(guó)衛(wèi)生部資助開(kāi)發(fā)完成的SatScan軟件，探索鼠疫在時(shí)空上的集聚分布時(shí)，可做基于面的空間聚類分析，克服了ArcGIS軟件只能做基于點(diǎn)的空間聚類分析[25]。

3 結(jié) 語(yǔ)

鼠疫自然疫源地外在地理景觀的形態(tài)特征是可見(jiàn)的，其內(nèi)在形態(tài)結(jié)構(gòu)是以鼠疫菌及動(dòng)物宿主為主體，并與地理環(huán)境密切聯(lián)系。鼠疫生物地理群落穩(wěn)定性受地理環(huán)境要素的時(shí)空周期性變化規(guī)律支配，隨著土地的開(kāi)發(fā)利用、交通及旅游業(yè)的發(fā)展、生產(chǎn)生活方式的不斷改變，進(jìn)入鼠疫自然疫源地(多數(shù)為旅游景區(qū))的人群不斷擴(kuò)大，以致宿主動(dòng)物的棲息環(huán)境受到了影響。鼠疫生態(tài)地理環(huán)境發(fā)生重大改變并影響到自然種群的進(jìn)化和生存時(shí)，鼠疫發(fā)生和流行的風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)劇增。近年來(lái)，鼠疫(尤其在西部不發(fā)達(dá)地區(qū))仍是影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人類生命健康的重要公共衛(wèi)生問(wèn)題之一，深入研究鼠疫與重要地理景觀要素的關(guān)系，對(duì)于揭示鼠疫自然疫源地(尤其是未知疫源地)的結(jié)構(gòu)特征，時(shí)空分布格局及鼠疫流行規(guī)律有著非常積極的作用。

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Relationship between geographic landscapes characteristics and plague

XU Dan-dan, YIN Jia-xiang

(SchoolofPublicHealth,DaliUniversity,Dali671000,China)

Plague, a highly virulent zoonotic disease, is caused byYersiniapestis. Eco-geographic landscape plays an important role in the formation and evolution of plague natural foci. We explored the relationship between geographic landscape and plague as well as related techniques,which will be helpful for clarifying the suitable habitats, identifying the vulnerability of geographic environment, and preventing and controlling the occurrence of plague effectively.

geographic landscape; plague; research techniques

Yin Jia-xiang, Email: chinayjx@hotmail.com

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No. 81060229，No.81460485)；教育部留學(xué)回國(guó)人員科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目(No.教外司留[2011]1568號(hào))；云南省教育廳科學(xué)研究基金項(xiàng)目(No.2017YJS011)云南省高層次衛(wèi)生技術(shù)人才培養(yǎng)專項(xiàng)(No.D-201249)；云南省中青年學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人后備人才培養(yǎng)項(xiàng)目(No.2013HB080)和大理學(xué)院博士科研啟動(dòng)費(fèi)項(xiàng)目(No.KYBS201302)聯(lián)合資助

尹家祥，Email：chinayjx@hotmail.com

大理大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，大理 671000

10.3969/j.issn.1002-2694.2017.07.014

R378.6

A

1002-2694(2017)07-0646-04

2016-11-16 編輯：王曉歡

Supported by the National Natural Science Foundation of China (Nos. 81060229, 81460485),Scientific Research Foundation of Yunnan Provincial Education Department(No.2017YJS011), the Scientific Research Foundation for the Returned Overseas Chinese Scholars, State Education Ministry (No. [2011] 1568), the Yunnan Provincial Training Special Funds for High-level Health Technical Personnel (No. D-201249), the Yunnan Provincial Training of Youth Leader in Academic and Technical Reserve Talents (No. 2013HB080), and the Dali University Doctoral Scientific Research Foundation (No. KYBS201302)