地理景观特征与鼠疫关系的研究概述

徐丹丹，尹家祥



地理景观特征与鼠疫关系的研究概述

徐丹丹，尹家祥

鼠疫是由鼠疫耶尔森菌引起的人兽共患的烈性传染病，鼠疫生态地理景观是形成自然疫源地的重要因素。疫源地地理景观类型多样，结构复杂，探讨地理景观特征与鼠疫的关系及其相关的研究技术，对阐明各类疫源地的适宜生境、鉴别地理生态环境系统的脆弱性及预防鼠疫的发生流行具有重要作用。

地理景观；鼠疫；研究技术

鼠疫作为一种自然疫源性烈性传染病，不论是输入性的还是自然演化而来的，只要具备适宜的地理环境，就有可能形成自然疫源地[1]。影响鼠疫发生和流行的因素很多，其中地理景观特征对鼠疫的影响尤为重要，地理景观要素(地貌、土壤、植被等)决定着鼠疫宿主动物的分布，同时影响着生态群落的生长发育，地理环境的改变必然对宿主动物或媒介蚤类产生深远影响，进而促使人间鼠疫的暴发或流行[2]。近几年来，运用景观生态学及景观流行病学探索鼠疫与生态景观的关系已成为研究的热点及重点[3-4]。鉴于地理景观特征在鼠疫传播流行过程中占据的重要地位，本文就自然疫源地重要地理景观特征与鼠疫的关系及其相关的研究技术进行综述，探讨其对鼠疫发生、发展及流行规律的综合影响。

1 重要地理景观特征与鼠疫的关系

鼠疫自然疫源地以鼠疫菌、宿主动物及传播媒介为主体，并与外在的生态地理景观密切联系。地理景观是由异质性的地域单元在复杂的生态系统中形成的地域综合体，是特定的自然地理要素、生态学过程及地域文化特征等多种因素共同作用的结果，概括地说主要有地形地貌、气候、水文、土壤、植被、动物及社会人文因素，其中复杂的地形地貌、多样的植被类型、独特的土壤土质是决定地理景观形成和变化最基本的因素[5]。由于地理环境的差异，不同类型的鼠疫自然疫源地其鼠疫耶尔森菌生化性状不同，毒力也具有明显差异[6-7]。特定的自然地理条件为鼠疫菌的进化、宿主动物的繁殖提供了必不可少的物质和能量，是形成鼠疫疫源地最基本的条件，同时在很大程度上决定了鼠疫宿主动物的种类和分布，而宿主动物又决定了鼠疫菌及媒介昆虫的分布，因此鼠疫生态地理景观特征也就决定了自然疫源地的分布[8-9]。地理信息资料表明：鼠疫疫源地类型不同，其地理景观特征明显不同；疫源地类型相同，但分布在不同的区域，其地理环境、主要宿主动物及媒介跳蚤的分布等方面的特征非常相似[10]，说明具备相似生态环境和动物特性的非疫源地有扩展为下一鼠疫疫源地的可能。

1.1 地形地貌 地貌是指地球表面内外营力相互作用形成的多种多样的外貌或形态，是地理景观的基本构成要素之一[5]。我国鼠疫自然疫源地大体上位于东经80°～126°、北纬21°～47°之间，南至热带边缘，北达寒温带区域，目前集中分布在19个省(区)301个县(市、旗)，总面积接近160万km2[11]。根据国内既往的鼠疫疫情资料及对疫源地生态地理景观的考察，可将我国鼠疫自然疫源地分为12类。其中青藏高原鼠疫疫源地是分布最广疫情最活跃的疫源地，主要位于东经79°40′～103°20′、北纬30°50′～39°21′，海拔3 000～5 000 m的高寒草甸草原和高寒草原景观带，该疫源地特有的大型地栖性啮齿动物喜马拉雅旱獭能适应青藏高原的各类草甸草原。疫情较活跃的内蒙古高原鼠疫疫源地大致位于东经106°20′～116°30′、北纬37°40′～45°05′之间，海拔范围700～1 600 m，境内地势高、起伏缓和、低山丘陵交错，主要宿主动物长爪沙鼠能适应该疫区独特的荒漠草原地带，表明宿主动物对地形地貌及生存环境的选择存在一定程度的差异[8,12]。蒋志勇等[13]的研究显示：鼠疫宿主动物旱獭在山麓、丘陵向阳坡的高寒草甸草原密度最高；在山坡及灌丛草甸草原呈岛状分布；在沼泽、沿河地带为连续性分布；当景观由草甸草原过度到荒漠草原时，旱獭数量明显减少甚至绝迹，说明宿主动物的密度及分布特点很大程度上受地形地貌的影响。

1.2 植被 植被是整个地球表面或某个地区所有植物群落的总体，是地理景观的基本外在表现形式之一。植被的空间分布为宿主动物提供了隐蔽所和栖居地，同时植被作为食物来源，为其提供了适宜的生存及繁殖条件[14]。与我国鼠疫相关的植被类型主要有：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温带草甸、温带矮禾草及矮半灌木；滇西及东南沿海中低海拔疫源地的热带亚热带常绿落叶、阔叶林及热带常绿针叶林等[15]。鼠疫宿主动物对植被类型具有较大的选择性，因此植物长势的好坏，在一定程度上影响着宿主的活动、繁殖及数量消长动态[16]。我国内蒙古高原鼠疫疫源地位于干旱区和季风区气候带的交界处；西部天山山地鼠疫流行区多为森林草原带，且汇聚了河流，水分较充足，日照时间长；西南山地疫区地势较高，干湿季节明显，这些疫区特有的地形地势和适宜的气候条件一定程度上促进了植被的生长，丰富的植被种类保证了宿主动物的食物来源，良好的长势提供了适宜的栖息环境，以至宿主动物密度及种类增加，易导致鼠疫的发生[17]。值得注意的是植被过度茂盛的区域不利于宿主动物如喜马拉雅旱獭的生存和繁衍，因为绿色生物量过高说明地下根系发达，不利于洞穴的挖掘，同时也阻碍其观察天敌及同类[18]。内蒙古高原长爪沙鼠疫源地因部分丘陵草原的开垦种植，植被类型多，食物充足，利于长爪沙鼠的侵入及繁衍。随着草场退化、土壤沙化、植被锐减，该疫源地有向东迁移的趋势，且流行两年沙鼠型鼠疫后2008年又重新出现田鼠型鼠疫流行，是否是因为植被结构体系的改变导致动物和微生物群落发生演替，有待进一步的研究[19]。

1.3 土壤 土壤是地球陆地上具有一定肥力、能够生长植物的疏松表层[6]。它能够给植物提供生长空间、矿质元素及水分，是生态系统中物质与能量交换的重要场所，因此土壤是决定鼠疫疫源地啮齿类动物群落结构及生境多样性的基础条件。不同的生态地理景观发育着不同的土壤，我国鼠疫疫源区主要的土壤类型为棕钙土、栗钙土、高山草甸草原土、风沙土、红壤、赤红壤以及黑钙土、灰钙土等钙质土壤[15]。不同的土壤类型影响不同种类啮齿动物的分布，在内蒙古高原鼠疫流行区，坡地(包括天然草坡、农用坡地等)大多为暗栗钙土，主要宿主动物长爪沙鼠分布广且密度高；而山地(如荒山、草山)以淡栗钙土为主且土层厚薄不一，只有少量达乌尔黄鼠、长爪沙鼠、黑线毛足鼠及黑线仓鼠分布[20]。土壤类型也影响媒介昆虫的生存及分布，媒介蚤类游离后一般潜藏于水分足且疏松的浅表土，当小气候最佳时，表层土中蚤类的最长存活期可超过恒温条件下平均寿命的35%[21]。对鼠疫疫区的生态环境进行长年考察，发现鼠间鼠疫发生的原因和土壤中某些金属离子含量的剧烈变化有一定关系，在不明原因的情况下土壤中的钴、铁、钛离子含量迅速增至正常水平的3倍时，黄鼠和沙鼠中便会暴发鼠疫；当钒、镍、铜离子的含量不明原因骤降至正常水平的1/12，而其他金属离子含量正常时也会暴发鼠疫。专家指出土壤中某些金属离子含量的剧烈变化可能会增强鼠疫菌的活性，从而导致鼠疫的暴发[22]。对于土壤中金属离子剧烈变化的原因，还需进一步研究。

2 地理景观特征与鼠疫关系的研究技术

生态地理环境与鼠疫的关系是自然疫源性疾病领域的一个重要话题。基于鼠疫疫源地地理环境资料，传统研究多采用数学拟合模型分析其与鼠疫的关系，常用的方法有相关性分析、主成分分析、因子分析及聚类分析等。王丽君等[23]的因子分析表明发生鼠间鼠疫的主要环境因子包括年均气温、年降雨量等气候因子，植被类型数、土壤类型数和地貌类型数等景观因子，以及宿主因子、媒介昆虫种数等。

目前，国内外研究的热点是采用时空模型来推测自然疫源性疾病的发展方向，即运用“3S”空间信息技术确定划分疫区与非疫区的环境指标，以预测疾病的空间分布及发生风险[24-25]。“3S”技术包括地理信息系统(GIS)、遥感(RS)及全球定位系统(GPS)。如今，GIS技术广泛用于收集健康与疾病数据、绘制时空分布模式图，并建立空间分析模型来探索疾病和健康与自然地理环境的关联[26]。钱全等[27]对旱獭鼠疫疫点进行空间定位并与GIS平台数字地图建立空间关联，结合遥感环境图层并利用生态位建模分析该疫源地的环境特征，研究表明植被指数、温度等是决定该疫源地空间分布的重要环境因素。利用包含3种地理景观的GIS模型，Eisen等[28]确定了新墨西哥州鼠疫发生的高危区域及重点监测区域。熊浩明等[29]运用QHEndemic-GIS软件对鼠疫菌毒力的空间分布进行分析，结果表明不同类型的鼠疫自然疫源地其鼠疫菌毒力有着明显的地理分布差异。李海蓉等[15]通过ArcGIS软件的空间分析功能，将不同鼠疫疫源地的空间分布与环境背景进行叠加分析，定量地判断出各类疫源地适宜的土壤、植被、地貌和化学地理景观环境背景，从而确立了我国各类型鼠疫疫源地的适宜生境。结合3S空间信息技术与空间建模、空间统计分析方法，有关地理环境因素与鼠疫关系的研究已取得一定程度的进展[30]。与此同时，更专业的空间分析软件也陆续被医学地理学者采用，例如由美国卫生部资助开发完成的SatScan软件，探索鼠疫在时空上的集聚分布时，可做基于面的空间聚类分析，克服了ArcGIS软件只能做基于点的空间聚类分析[25]。

3 结 语

鼠疫自然疫源地外在地理景观的形态特征是可见的，其内在形态结构是以鼠疫菌及动物宿主为主体，并与地理环境密切联系。鼠疫生物地理群落稳定性受地理环境要素的时空周期性变化规律支配，随着土地的开发利用、交通及旅游业的发展、生产生活方式的不断改变，进入鼠疫自然疫源地(多数为旅游景区)的人群不断扩大，以致宿主动物的栖息环境受到了影响。鼠疫生态地理环境发生重大改变并影响到自然种群的进化和生存时，鼠疫发生和流行的风险将会剧增。近年来，鼠疫(尤其在西部不发达地区)仍是影响社会经济发展及人类生命健康的重要公共卫生问题之一，深入研究鼠疫与重要地理景观要素的关系，对于揭示鼠疫自然疫源地(尤其是未知疫源地)的结构特征，时空分布格局及鼠疫流行规律有着非常积极的作用。

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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

国家自然科学基金项目(No. 81060229，No.81460485)；教育部留学回国人员科研启动基金项目(No.教外司留[2011]1568号)；云南省教育厅科学研究基金项目(No.2017YJS011)云南省高层次卫生技术人才培养专项(No.D-201249)；云南省中青年学术和技术带头人后备人才培养项目(No.2013HB080)和大理学院博士科研启动费项目(No.KYBS201302)联合资助

尹家祥，Email：chinayjx@hotmail.com

大理大学公共卫生学院，大理 671000

10.3969/j.issn.1002-2694.2017.07.014

R378.6

A

1002-2694(2017)07-0646-04

2016-11-16 编辑：王晓欢

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)