武漢地區(qū)2017年-2019年蚊類群落組成及其多樣性分析

柳 靜，毛偉平，丁 浩，李華剛，陳 龍，陳曉敏，田俊華*

(1.武漢市疾病預(yù)防控制中心，武漢 430015；2.武漢市東西湖區(qū)疾病預(yù)防控制中心，武漢 430040；3.武漢市青山區(qū)疾病預(yù)防控制中心，武漢 430080；4.武漢市黃陂區(qū)疾病預(yù)防控制中心，武漢 430345；5.武漢市江夏區(qū)疾病預(yù)防控制中心，武漢 430200)

蚊類屬于昆蟲綱、雙翅目(Diptera)、蚊科(Culicidae)，是最重要的醫(yī)學(xué)昆蟲類群.蚊類不僅叮咬吸血，嚴(yán)重騷擾人和動物，還可以傳播多種蚊媒疾病.現(xiàn)已知在我國傳播瘧疾的媒介主要以嗜人按蚊(Anophelesanthropophagus)、中華按蚊(An.sinensis)、微小按蚊(An.minimus)和大劣按蚊(An.dirus)四種為主[1].傳播班氏絲蟲病的主要蚊種是致倦庫蚊(Culexquinquefasciatus)/淡色庫蚊(Cx.pipienspallens)，而嗜人按蚊和中華按蚊則是馬來絲蟲病的主要傳播媒介[2].三帶喙庫蚊(Cx.tritaeniorhynchus)是乙腦流行地區(qū)的主要媒介，白紋伊蚊(Aedesalbopictus)和埃及伊蚊(Ae.aegypti)則主要傳播登革熱[3].蚊類分布很廣，種類很多.陸寶麟等人編撰了《中國蚊科志(上、下卷)》，記載中國蚊種18屬361種(亞種)[4-5].標(biāo)志著我國蚊類區(qū)系分類研究已達(dá)到成熟階段[6].隨著分子生物學(xué)、信息系統(tǒng)的發(fā)展，宏觀與微觀相結(jié)合的技術(shù)運(yùn)用至蚊類多樣性的研究中，越來越多的隱存種、亞種、新種被發(fā)現(xiàn)，目前中國已知的蚊類達(dá)2亞科46屬、418種[7].對湖北地區(qū)蚊蟲分布、地理區(qū)劃研究多集中在20世紀(jì)80、90年代[8-9]，且研究結(jié)果多是前人資料的整理和現(xiàn)場調(diào)查相結(jié)合，缺乏實驗室技術(shù)的進(jìn)一步考證，存在錯漏等現(xiàn)象.近年來武漢地區(qū)蚊類研究多集中于蚊蟲孳生地調(diào)查[10]、城市滅蚊經(jīng)驗探索[11]、蚊蟲抗藥性研究[12-13]、蚊蟲種群密度監(jiān)測[14-15]、種類及季節(jié)消長等.但蚊類作為重要的醫(yī)學(xué)昆蟲媒介在群落生態(tài)學(xué)方面研究較少，多樣性指標(biāo)在一定程度上可以反映群落的復(fù)雜程度和穩(wěn)定程度[16-17]，對武漢地區(qū)蚊類群落組成和多樣性進(jìn)行研究，可以為長江流域蚊類群落特征和多樣性分布規(guī)律，物種多樣性與疾病的關(guān)系，以及當(dāng)?shù)匚妙惖姆乐?、蚊傳疾病的控制提供更多的理論依?jù).

1 材料與方法

1.1 調(diào)查方法 2017年-2019年在武漢共設(shè)20個調(diào)查點(diǎn)(圖1).用誘蚊燈(“功夫小帥”誘蚊燈由武漢吉星環(huán)?？萍加邢挢?zé)任公司生產(chǎn))進(jìn)行蚊蟲采集.其中青山區(qū)和東西湖區(qū)分別選取2處居民區(qū)、2處公園、2處醫(yī)院；黃陂區(qū)和江夏區(qū)分別選取2處農(nóng)戶、2處豬圈.每處選擇遠(yuǎn)離干擾光源和避風(fēng)的場所為掛燈點(diǎn)，誘蚊燈光源離地1.5 m，日落前1 h開啟誘蚊燈，直至次日日出后1 h，密閉收集器后，再關(guān)閉電源，將集蚊袋取出.將捕獲的蚊蟲用冰箱冷凍處死后，記錄種類及數(shù)量.鑒定方法主要參照陸寶麟等主編的《中國動物志雙翅目：蚊科(上、下)》[4-5].該調(diào)查每月上旬、下旬各開展1次，相鄰兩次調(diào)查間隔不少于10 d，遇風(fēng)(5級以上)雨順延.

圖1 武漢地區(qū)調(diào)查點(diǎn)位圖Fig.1 Sampling sites of Wuhan area

1.2 數(shù)據(jù)分析 多樣性分析分別采用Simpson指數(shù)D、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)H＇，Pielou的均勻度指數(shù)J＇，相似性分析使用Jaccard(1901)相似性指數(shù)Cj進(jìn)行.其計算公式如下：

J＇=H＇/lnS，

Cj=c/a+b-c，

式中，S為物種數(shù)，Pi為物種i的個體數(shù)占群落總個體數(shù)的比例(即物種i的相對多度)；ni為物種i的個體數(shù)，N為群落物種個體總數(shù).根據(jù)Jaccard指數(shù)的原理，當(dāng)0

2017年-2019年氣溫、降水量、相對濕度等氣象數(shù)據(jù)來源于國家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://data.cma.cn).使用Excel 2013、SPSS 21.0進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、方差分析、相關(guān)性分析和聚類分析.點(diǎn)位圖的繪制使用Adobe Illustrator 2018，其他圖形繪制使用Origin 2016.

2 結(jié)果

2.1 蚊蟲種類與數(shù)量

2017年-2019年，共布放誘蚊燈1 440個，捕獲蚊類95 072只.經(jīng)鑒定隸屬1科5屬8種，分別為三帶喙庫蚊(Cx.tritaeniorhynchus)、致倦庫蚊(Cx.quinquefasciatus)、中華按蚊(An.sinensis)、騷擾阿蚊(Armigeressubalbatus)、刺擾伊蚊(Ae.vexans)、白紋伊蚊(Ae.albopictus)、常型曼蚊(Mansoniauniformis)、二帶喙庫蚊(Cx.bitaeniorhynchus).其中三帶喙庫蚊和致倦庫蚊為優(yōu)勢種，平均相對多度分別為62.53%和20.46%；中華按蚊、騷擾阿蚊和刺擾伊蚊為常見種，平均相對多度為9.26%、5.84%、1.14%(見表1).

表1 2017年-2019年武漢市蚊蟲種類和數(shù)量Tab.1 Species and numbers of mosquitoes obtained in Wuhan from 2017 to 2019

2.2 蚊類季節(jié)性變化規(guī)律

2017年-2019年，武漢地區(qū)蚊類活動一般從3月份開始，一直持續(xù)到11月份，蚊蟲密度季節(jié)消長趨勢呈單峰型，2017年、2018年密度高峰出現(xiàn)在6月份，2019年密度高峰略有后移，出現(xiàn)在7月份，最高值為每燈每夜305.98只.根據(jù)雙因素方差分析，年度間蚊密度差異不顯著(F=0.681，p>0.05)，月份間蚊密度差異極顯著(F=47.133，p<0.01)(圖2).

圖2 武漢地區(qū)2017年-2019年蚊蟲密度季節(jié)消長及氣候因子變化Fig.2 Seasonal fluctuation of mosquito density and climatic factors in Wuhan from 2017 to 2019

2017年-2019年平均氣溫、降水量、相對濕度等氣象因子與蚊蟲密度進(jìn)行Spearman相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，蚊蟲密度與平均氣溫相關(guān)性最強(qiáng)(ρs=0.927，p<0.01)，與降水量和相對濕度相關(guān)性不大(表2).

表2 蚊蟲密度與平均氣溫、降水量、相對濕度的Spearman相關(guān)性Tab.2 Spearman correlation between mosquito density and average temperature，precipitation，and relative humidity

不同生境蚊蟲的平均密度水平依次為豬圈>農(nóng)戶>公園>居民區(qū)>醫(yī)院.其中城市生境如公園、居民區(qū)、醫(yī)院蚊蟲密度季節(jié)消長呈雙峰型，其中第一個高峰出現(xiàn)在6月-7月，第二個高峰出現(xiàn)在9月-10月；而農(nóng)村生境如豬圈、農(nóng)戶蚊蟲密度季節(jié)則呈現(xiàn)單峰型季節(jié)消長，密度高峰出現(xiàn)在6月-7月.根據(jù)雙因素方差分析，5種生境間蚊密度差異極顯著(F=5.654，p<0.01)，月份間蚊密度差異不顯著(F=1.771，p<0.01)(圖3).

圖3 2017年-2019年不同生境蚊蟲密度季節(jié)消長Fig.3 Seasonal fluctuation of mosquito density in different habitats from 2017 to 2019

2.3 多樣性分析

根據(jù)2017年-2019年5種生境蚊類物種多樣性指標(biāo)的分析顯示，豬圈物種豐富度最高為8，醫(yī)院物種豐富度最低為3.比較5種生境蚊類Simpson優(yōu)勢度指數(shù)和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)，2017年、2018年農(nóng)戶多樣性指數(shù)最高、豬圈次之、醫(yī)院最低.2019年農(nóng)戶多樣性指數(shù)最高、豬圈次之、公園最低.表明農(nóng)戶和豬圈蚊類多樣性豐富，穩(wěn)定程度高；公園、居民區(qū)、醫(yī)院蚊類多樣性水平較低，蚊類多樣性的穩(wěn)定程度較低.

比較2017年-2019年5種生境蚊類均勻度指數(shù)，其規(guī)律與多樣性指數(shù)相似，農(nóng)戶最高，豬圈次之，其它三種生境均勻度指數(shù)相似，年度間差異不明顯.

公園、居民區(qū)、農(nóng)戶、醫(yī)院、豬圈5種生境間蚊類相似性指數(shù)年際間一致.其中公園、醫(yī)院與居民區(qū)，豬圈與農(nóng)戶相似性指數(shù)范圍在0.75～1.00，為極相似；其他生境之間相似性范圍在0.25～0.50，為中等不相似(表3).

表3 武漢地區(qū)5種生境蚊類多樣性指標(biāo)(2017年-2019年)Tab.3 Species and numbers of mosquitoes obtained in Wuhan from 2017 to 2019

2.4 群落聚類分析

以各生境捕獲的蚊蟲種類與數(shù)量數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后，根據(jù)歐氏距離原理，利用SPSS 21.0進(jìn)行組間平均聚類法聚類分析.如圖4所示，公園與居民區(qū)的蚊蟲類群首先聚為一類，然后再與醫(yī)院蚊蟲類群聚為一類，三個蚊蟲類群再與農(nóng)戶蚊蟲類群聚為一簇，這4個調(diào)查點(diǎn)的蚊蟲類群最后再與豬圈蚊蟲類群合并.

圖4 武漢地區(qū)五種生境蚊蟲群系統(tǒng)聚類分析Fig.4 The hierarchical cluster dendrogram of mosquito species based on the Euclidean distance in Wuhan

3 討論

蚊類多樣性包括蚊類群落在時間生態(tài)位和空間生態(tài)位上蚊種豐富度、優(yōu)勢度、多樣性及不同生境群落相似性等，反映蚊類在時空上與環(huán)境的相互關(guān)系.通過不同時期和不同生境蚊類群落生物多樣性的調(diào)查和比較，可進(jìn)一步了解蚊類在年際、季際、月際或晝夜不同時段的活動和消長規(guī)律[6].監(jiān)測數(shù)據(jù)表明：武漢蚊類3月份開始活動，隨著氣溫升高蚊蟲密度逐月增加，一般6月-7月份達(dá)到密度高峰，可能與春末夏初雨量充沛、溫度適宜有關(guān)，溫度過高過低均不適應(yīng)蚊類滋生繁衍；隨后直至11月蚊蟲密度逐漸降為0.12月到次年2月蚊蟲一般以卵、幼蟲或少數(shù)雌蟲越冬或休眠[21].這與湖北地區(qū)歷年監(jiān)測結(jié)果保持一致[22-23].這提示了從3月份隨著氣溫回升，在高峰期來臨之前，應(yīng)及時清理積水、疏通暗渠、管理好各類水體工作，培養(yǎng)居民良好的衛(wèi)生習(xí)慣和防護(hù)意識等蚊媒綜合防控措施.

比較五種生境蚊蟲密度季節(jié)消長可以發(fā)現(xiàn)，城市生境如公園、居民區(qū)、醫(yī)院蚊蟲密度季節(jié)消長呈雙峰型，9月-10月會出現(xiàn)第二個小高峰；而農(nóng)村生境如豬圈、農(nóng)戶蚊蟲密度季節(jié)則呈現(xiàn)單峰型季節(jié)消長.這可能與優(yōu)勢種、溫度、降雨量、孳生場所和棲息場所有關(guān).城市中以致倦庫蚊為優(yōu)勢種，其相對多度在90%以上，它們一般孳生在污水里，如中小型容器、雨水井、下水溝、車庫電梯井、污水明渠等生境；6月和9月武漢地區(qū)溫濕度和降雨量更適合該蚊種的繁衍；而8月左右正值酷暑，武漢地區(qū)氣溫高，積水蒸發(fā)快，孳生地相對減少，同時高溫也不利于幼蟲發(fā)育，還會導(dǎo)致大量成蚊死亡，從而使成蚊密度急劇下降.而農(nóng)村地區(qū)成蚊密度呈單峰型的原因可能是：1) 優(yōu)勢蚊種野棲型的三帶喙庫蚊相對多度極高，三年平均為70.87%；2) 灌木和草本植物豐富，為蚊類提供了豐富的棲息場所；3) 野棲型蚊類的主要孳生地稻田，因9月水稻進(jìn)入成熟期而逐漸干涸.

群落中物種組成及其多樣性是群落的重要特征，可以用來判斷群落和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[24].在本研究中，農(nóng)戶生境的多樣性指數(shù)最高，群落穩(wěn)定性較強(qiáng).可能由于農(nóng)戶和牲畜棚周邊破壞程度較低，環(huán)境較天然，既多見稻田、溝渠、池塘等水體，同時政府干預(yù)農(nóng)村滅蚊較少.另外牲畜為蚊類提供了充足的血源，這些都為更多的蚊類孳生提供了有利條件.而以公園、居民區(qū)、醫(yī)院三種生境為代表的城市環(huán)境下，人類大規(guī)模生產(chǎn)、生活活動的長期干擾和選擇下，破壞了生境的天然形態(tài)，導(dǎo)致蚊類孳生場所的異質(zhì)性降低，蚊類群落穩(wěn)定性、豐富度、多樣性指數(shù)相應(yīng)降低[25].同時也反應(yīng)了城市生態(tài)系統(tǒng)下蚊類的多樣性容易受到外界環(huán)境或者滅蚊干預(yù)措施影響[26].

相似性分析采用了Jaccard指數(shù)原理，與不同群落蚊類的物種豐富度和蚊蟲數(shù)量相關(guān)，而聚類分析則是基于歐式距離進(jìn)行分析.結(jié)果表明，公園、居民區(qū)和醫(yī)院蚊蟲群落極相似，農(nóng)戶和豬圈蚊蟲群落極相似.但農(nóng)戶和豬圈的歐式距離較遠(yuǎn).可能由于豬圈中豬是一種很好的血源性引誘劑，對蚊類引誘效果極好，特別是三帶喙庫蚊.使得豬圈生境中，蚊蟲密度比其他生境高出8～20倍，每燈每夜高達(dá)251.27只，其中三帶喙庫蚊為187.80只.而農(nóng)戶生境下，不僅適合三帶喙庫蚊、中華按蚊和騷擾阿蚊等野棲型蚊種的繁殖，也適合家棲型蚊種致倦庫蚊的繁殖，蚊蟲密度為每燈每夜39.94只.

上述結(jié)果提示，在進(jìn)行蚊媒防控時，根據(jù)不同時間和空間優(yōu)勢種的生物學(xué)特性，可以采取有針對性的綜合防控措施.一般來說，蚊蟲的防制以孳生地管理為主，如對小型容器翻盆倒罐、大中型水體加強(qiáng)疏通和治理，結(jié)合市民防蚊宣傳教育，能達(dá)到顯著降低蚊蟲密度的防制效果[27]；其次是加強(qiáng)防蚊，如安裝紗門紗窗和使用蚊帳；最后考慮使用蘇云金芽孢桿菌類的生物殺蟲劑和擬除蟲菊酯、氨基甲酸酯類的化學(xué)殺蟲劑，盡量減少殺蟲劑的使用，以免造成環(huán)境的污染和蚊蟲抗藥性的升高.

本研究誘蚊燈法采用的是功夫小帥牌誘蚊燈，該燈的主要工作原理是以藍(lán)紫光對蚊蟲進(jìn)行誘捕，對夜間活動頻繁的蚊種如三帶喙庫蚊、中華按蚊等捕捉效率更高[28].但該燈缺乏CO2誘捕功能，且伊蚊活動高峰期主要在下午3點(diǎn)至7點(diǎn)[29]，對伊蚊抓捕效率非常低，不能真實反應(yīng)自然中實際的伊蚊種類和數(shù)量，有一定的局限性.