地理景觀特征與鼠疫關系的研究概述

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，結構復雜，探討地理景觀特征與鼠疫的關系及其相關的研究技術，對闡明各類疫源地的適宜生境、鑒別地理生態環境系統的脆弱性及預防鼠疫的發生流行具有重要作用。

地理景觀；鼠疫；研究技術

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的，只要具備適宜的地理環境，就有可能形成自然疫源地[1]。影響鼠疫發生和流行的因素很多，其中地理景觀特征對鼠疫的影響尤為重要，地理景觀要素(地貌、土壤、植被等)決定著鼠疫宿主動物的分布，同時影響著生態群落的生長發育，地理環境的改變必然對宿主動物或媒介蚤類產生深遠影響，進而促使人間鼠疫的暴發或流行[2]。近幾年來，運用景觀生態學及景觀流行病學探索鼠疫與生態景觀的關系已成為研究的熱點及重點[3-4]。鑒于地理景觀特征在鼠疫傳播流行過程中占據的重要地位，本文就自然疫源地重要地理景觀特征與鼠疫的關系及其相關的研究技術進行綜述，探討其對鼠疫發生、發展及流行規律的綜合影響。

1 重要地理景觀特征與鼠疫的關系

鼠疫自然疫源地以鼠疫菌、宿主動物及傳播媒介為主體，并與外在的生態地理景觀密切聯系。地理景觀是由異質性的地域單元在復雜的生態系統中形成的地域綜合體，是特定的自然地理要素、生態學過程及地域文化特征等多種因素共同作用的結果，概括地說主要有地形地貌、氣候、水文、土壤、植被、動物及社會人文因素，其中復雜的地形地貌、多樣的植被類型、獨特的土壤土質是決定地理景觀形成和變化最基本的因素[5]。由于地理環境的差異，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]。特定的自然地理條件為鼠疫菌的進化、宿主動物的繁殖提供了必不可少的物質和能量，是形成鼠疫疫源地最基本的條件，同時在很大程度上決定了鼠疫宿主動物的種類和分布，而宿主動物又決定了鼠疫菌及媒介昆蟲的分布，因此鼠疫生態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，但分布在不同的區域，其地理環境、主要宿主動物及媒介跳蚤的分布等方面的特征非常相似[10]，說明具備相似生態環境和動物特性的非疫源地有擴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外營力相互作用形成的多種多樣的外貌或形態，是地理景觀的基本構成要素之一[5]。我國鼠疫自然疫源地大體上位于東經80°～126°、北緯21°～47°之間，南至熱帶邊緣，北達寒溫帶區域，目前集中分布在19個省(區)301個縣(市、旗)，總面積接近160萬km2[11]。根據國內既往的鼠疫疫情資料及對疫源地生態地理景觀的考察，可將我國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物喜馬拉雅旱獺能適應青藏高原的各類草甸草原。疫情較活躍的內蒙古高原鼠疫疫源地大致位于東經106°20′～116°30′、北緯37°40′～45°05′之間，海拔范圍700～1 600 m，境內地勢高、起伏緩和、低山丘陵交錯，主要宿主動物長爪沙鼠能適應該疫區獨特的荒漠草原地帶，表明宿主動物對地形地貌及生存環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：鼠疫宿主動物旱獺在山麓、丘陵向陽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、沿河地帶為連續性分布；當景觀由草甸草原過度到荒漠草原時，旱獺數量明顯減少甚至絕跡，說明宿主動物的密度及分布特點很大程度上受地形地貌的影響。

1.2 植被 植被是整個地球表面或某個地區所有植物群落的總體，是地理景觀的基本外在表現形式之一。植被的空間分布為宿主動物提供了隱蔽所和棲居地，同時植被作為食物來源，為其提供了適宜的生存及繁殖條件[14]。與我國鼠疫相關的植被類型主要有：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]。鼠疫宿主動物對植被類型具有較大的選擇性，因此植物長勢的好壞，在一定程度上影響著宿主的活動、繁殖及數量消長動態[16]。我國內蒙古高原鼠疫疫源地位于干旱區和季風區氣候帶的交界處；西部天山山地鼠疫流行區多為森林草原帶，且匯聚了河流，水分較充足，日照時間長；西南山地疫區地勢較高，干濕季節明顯，這些疫區特有的地形地勢和適宜的氣候條件一定程度上促進了植被的生長，豐富的植被種類保證了宿主動物的食物來源，良好的長勢提供了適宜的棲息環境，以至宿主動物密度及種類增加，易導致鼠疫的發生[17]。值得注意的是植被過度茂盛的區域不利于宿主動物如喜馬拉雅旱獺的生存和繁衍，因為綠色生物量過高說明地下根系發達，不利于洞穴的挖掘，同時也阻礙其觀察天敵及同類[18]。內蒙古高原長爪沙鼠疫源地因部分丘陵草原的開墾種植，植被類型多，食物充足，利于長爪沙鼠的侵入及繁衍。隨著草場退化、土壤沙化、植被銳減，該疫源地有向東遷移的趨勢，且流行兩年沙鼠型鼠疫后2008年又重新出現田鼠型鼠疫流行，是否是因為植被結構體系的改變導致動物和微生物群落發生演替，有待進一步的研究[19]。

1.3 土壤 土壤是地球陸地上具有一定肥力、能夠生長植物的疏松表層[6]。它能夠給植物提供生長空間、礦質元素及水分，是生態系統中物質與能量交換的重要場所，因此土壤是決定鼠疫疫源地嚙齒類動物群落結構及生境多樣性的基礎條件。不同的生態地理景觀發育著不同的土壤，我國鼠疫疫源區主要的土壤類型為棕鈣土、栗鈣土、高山草甸草原土、風沙土、紅壤、赤紅壤以及黑鈣土、灰鈣土等鈣質土壤[15]。不同的土壤類型影響不同種類嚙齒動物的分布，在內蒙古高原鼠疫流行區，坡地(包括天然草坡、農用坡地等)大多為暗栗鈣土，主要宿主動物長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，只有少量達烏爾黃鼠、長爪沙鼠、黑線毛足鼠及黑線倉鼠分布[20]。土壤類型也影響媒介昆蟲的生存及分布，媒介蚤類游離后一般潛藏于水分足且疏松的淺表土，當小氣候最佳時，表層土中蚤類的最長存活期可超過恒溫條件下平均壽命的35%[21]。對鼠疫疫區的生態環境進行長年考察，發現鼠間鼠疫發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，黃鼠和沙鼠中便會暴發鼠疫；當釩、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也會暴發鼠疫。專家指出土壤中某些金屬離子含量的劇烈變化可能會增強鼠疫菌的活性，從而導致鼠疫的暴發[22]。對于土壤中金屬離子劇烈變化的原因，還需進一步研究。

2 地理景觀特征與鼠疫關系的研究技術

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

目前，國內外研究的熱點是采用時空模型來推測自然疫源性疾病的發展方向，即運用“3S”空間信息技術確定劃分疫區與非疫區的環境指標，以預測疾病的空間分布及發生風險[24-25]?！?S”技術包括地理信息系統(GIS)、遙感(RS)及全球定位系統(GPS)。如今，GIS技術廣泛用于收集健康與疾病數據、繪制時空分布模式圖，并建立空間分析模型來探索疾病和健康與自然地理環境的關聯[26]。錢全等[27]對旱獺鼠疫疫點進行空間定位并與GIS平臺數字地圖建立空間關聯，結合遙感環境圖層并利用生態位建模分析該疫源地的環境特征，研究表明植被指數、溫度等是決定該疫源地空間分布的重要環境因素。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生的高危區域及重點監測區域。熊浩明等[29]運用QHEndemic-GIS軟件對鼠疫菌毒力的空間分布進行分析，結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境背景進行疊加分析，定量地判斷出各類疫源地適宜的土壤、植被、地貌和化學地理景觀環境背景，從而確立了我國各類型鼠疫疫源地的適宜生境。結合3S空間信息技術與空間建模、空間統計分析方法，有關地理環境因素與鼠疫關系的研究已取得一定程度的進展[30]。與此同時，更專業的空間分析軟件也陸續被醫學地理學者采用，例如由美國衛生部資助開發完成的SatScan軟件，探索鼠疫在時空上的集聚分布時，可做基于面的空間聚類分析，克服了ArcGIS軟件只能做基于點的空間聚類分析[25]。

3 結 語

鼠疫自然疫源地外在地理景觀的形態特征是可見的，其內在形態結構是以鼠疫菌及動物宿主為主體，并與地理環境密切聯系。鼠疫生物地理群落穩定性受地理環境要素的時空周期性變化規律支配，隨著土地的開發利用、交通及旅游業的發展、生產生活方式的不斷改變，進入鼠疫自然疫源地(多數為旅游景區)的人群不斷擴大，以致宿主動物的棲息環境受到了影響。鼠疫生態地理環境發生重大改變并影響到自然種群的進化和生存時，鼠疫發生和流行的風險將會劇增。近年來，鼠疫(尤其在西部不發達地區)仍是影響社會經濟發展及人類生命健康的重要公共衛生問題之一，深入研究鼠疫與重要地理景觀要素的關系，對于揭示鼠疫自然疫源地(尤其是未知疫源地)的結構特征，時空分布格局及鼠疫流行規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

國家自然科學基金項目(No. 81060229，No.81460485)；教育部留學回國人員科研啟動基金項目(No.教外司留[2011]1568號)；云南省教育廳科學研究基金項目(No.2017YJS011)云南省高層次衛生技術人才培養專項(No.D-201249)；云南省中青年學術和技術帶頭人后備人才培養項目(No.2013HB080)和大理學院博士科研啟動費項目(No.KYBS201302)聯合資助

尹家祥，Email：chinayjx@hotmail.com

大理大學公共衛生學院，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)