尼日利亚贡贝州水生栖息地理化特性对按蚊分布的影响评估

《The Journal of Basic and Applied Zoology》：Assessment of physicochemical properties of aquatic habitats associated with Anopheles mosquitoes in eight communities of Gombe State, Nigeria

这篇综述系统评估了尼日利亚贡贝州八个社区按蚊（Anopheles）幼虫繁殖水体的理化特性及其与幼虫丰度和分布的关联。研究通过一年的实地调查与实验室分析，揭示了硝酸盐（NO3）、锌（Zn）、水温、pH值、总硬度、硫酸盐、氯化物和化学需氧量（COD）等关键参数对不同按蚊物种（如An. gambiae s.l.， An. pretoriensis， An. rufipes， An. maculipalpis）繁殖偏好的特异性影响。研究强调，理解这些理化特性对于制定基于幼虫源管理（LSM）的疟疾防控策略至关重要。

　　

研究背景与目的

蚊子是地球上最危险的动物，其中按蚊（Anopheles）是撒哈拉以南非洲地区人类疟疾寄生虫的主要传播媒介。尽管在尼日利亚南部和北部已有关于按蚊幼虫栖息地特征的研究，但关于贡贝州按蚊幼虫栖息地的信息却知之甚少。本研究旨在调查贡贝州八个社区中按蚊幼虫繁殖水体的理化参数，并分析这些参数对按蚊幼虫丰度和分布的影响，以期为该地区疟疾等蚊媒疾病的防控提供科学依据。

材料与方法

本研究采用横断面设计，于2022年1月至12月在贡贝州的Akko和Kaltungo两个地方政府区域（LGA）的八个社区进行。研究地点基于是否存在蚊虫繁殖地、农业活动、长效杀虫蚊帐（LLINs）使用史、地理位置和流行病学重要性进行选择。研究人员从水稻田、小水坑、水洼、溪流、建筑工地、拖车停车场和坑洞等多种自然繁殖生境中，使用标准勺捕法采集按蚊幼虫。同时，在每个研究社区的按蚊幼虫高丰度地点，从三个不同采样点采集水样。

总共评估了23项参数，涵盖物理特性（如水温、电导率、总溶解固体TDS、pH值、盐度、浊度）、化学特性（如总硬度、生化需氧量BOD、化学需氧量COD、硝酸盐NO₃、磷酸盐、硫酸盐SO₄、氯化物）和重金属（如铬Cr、铜Cu、钴Co、镉Cd、砷As、镍Ni、铁Fe、锰Mn、锌Zn）。关键参数如水温、电导率、TDS和pH值在现场使用多参数分析仪进行测量。水样被运送到贡贝州大学生物化学实验室，使用分光光度法（CE7000 Aquarium）和原子吸收光谱法（AAS， Buck Scientific-205模型）进行分析。采集的幼虫被运送至贡贝州大学的疟疾媒介监测哨点实验室，在控制条件下（温度28±2°C，相对湿度75±5%，12小时光/暗循环）饲养至成虫。羽化的成蚊使用非洲热带按蚊鉴定指南进行形态学鉴定。

数据分析采用单因素方差分析（One-way ANOVA）来确定各研究点之间理化参数均值的显著差异，并使用邓肯多重范围检验（Duncan Multiple Range Test， DMRT）进行均值分离。同时，采用典范对应分析（Canonical Correspondence Analysis， CCA）来确定按蚊繁殖地的理化特性与各社区幼虫丰度之间的相关关系。

结果

按蚊的分布与丰度

从幼虫中总共羽化出3765只成年按蚊。在所有记录的按蚊物种中，冈比亚按蚊复合体（An. gambiae s.l.）占比最高（58.33%），其次是An. pretoriensis（31.74%）、An. maculipalpis（6.70%），最低的是An. rufipes（1.36%）。Lapandintai、Popondi和Sabon Layi社区的物种多样性最丰富且丰度最高。羽化按蚊的分布和丰度在不同社区间存在显著差异（p<0.05， F=9.10）。

繁殖栖息地的理化特性

所有繁殖栖息地的物理和化学参数均存在显著差异（F=3318.193； df=7； P=0.000）。物理参数方面，最高平均水温记录在Lapandintai（29.63±0.40°C），最低在Kalshingi（7.77±0.62°C）。pH值范围在6.18±0.36至7.29±0.21之间。平均电导率在114.67±2.52至322.00±6.56 μS/cm之间。总溶解固体（TDS）最高值在Kalshingi（150.67±3.21 mg/L），最低在Zagaina（57.00±1.00 mg/L）。盐度最高值在Kalshingi（0.70±0.00），最低值在Ajiya quarters和Zagaina（均为0.10±0.00）。浊度最高值在Kalshingi（3.71±0.00），最低在Zagaina（0.82±0.00）。

化学参数方面，水样的平均总硬度在Kalshingi（170.66±2.52）与Zagaina（53.67±3.05）之间差异很大。生化需氧量（BOD）和化学需氧量（COD）在所有研究地点均存在显著差异，BOD最高值在Popondi（2.88±0.06），最低在Lapandintai（1.04±0.25）。硝酸盐（NO₃）含量最高值在Ajiya quarters（44.67±0.27），最低在Popondi（4.65±0.31）。磷酸盐最高值在Kalshingi（73.66±0.51），最低在Lakolin（16.33±0.09）。硫酸盐（SO₄）最低值在Lakolin（14.57±0.24），最高值在Popondi（71.82±0.69）。氯化物最高值在Popondi（124.67±3.21），最低值在Ajiya quarters（33.67±2.52）。

重金属成分分析显示，铬（Cr）的最高平均值在Kalshingi（0.83±0.00），最低值在Lapandintai（0.00±0.00）。铜（Cu）值范围从0.00±0.00到0.13±0.00，钴（Co）从0.00±0.00到0.03±0.00。镉（Cd）范围从0.0000±0.0000到0.0133±0.0006，砷（As）在0.0000±0.0000和0.0074±0.00之间。镍（Ni）和铁（Fe）的最高值出现在Jauro Bakari（Ni：0.3730±0.0004； Fe：0.5240±0.0003），最低值出现在Lakolin（Ni：0.0027±0.0002； Fe：0.0045±0.0003）。锌（Zn）和锰（Mn）的最低值均在Ajiya quarters（Zn：0.0044±0.0003； Mn：0.0033±0.0002），而锰的中等值在Popondi（0.0435±0.0004），锌的最高值记录在Lakolin（0.064±0.0003）。铬、铜、钴、镉、砷、镍、铁、锰和锌等重金属在所有采样社区间均存在显著差异（p>0.05），而铅（Pb）在所有采样社区间均无显著差异，除了Ajiya quarters和Sabon layi。

理化参数对按蚊幼虫分布的交互影响

典范对应分析（CCA）解释了沿理化梯度的蚊子幼虫的最大变异，第一主成分的特征值为83.57%，第二主成为16.0%。分析显示，来自Ajiya quarters、Jauro Bakari和Kalshingi的蚊子物种与任何理化参数均无关联。然而，锌（Zn）与An. maculipalpis呈正相关，而硝酸盐（NO₃）则与冈比亚按蚊复合体（An. gambiae s.l.）的丰度相关。An. pretoriensis和An. rufipes与相似的一组理化特性呈正相关，这些特性包括水温、钴（Co）、硫酸盐（SO₄）、氯化物、pH值、总硬度和总溶解固体（TDS）。生化需氧量（BOD）、砷（As）、铁（Fe）、电导率（EC）、镍（Ni）、镉（Cd）和铜（Cu）与任何物种的丰度均无关联。

讨论

本研究羽化的成虫数量高于先前在阿南布拉州和卡诺州报告的数量，这种差异取决于水生栖息地的可用性。蚊子幼虫栖息地受到繁殖地物理、化学和生物特性变化的影响。本研究中冈比亚按蚊复合体（An. gambiae s.l.）的高流行率可能归因于其对富含硝酸盐环境的偏好及其对广泛环境条件的适应性。

研究观察到，与另外六个社区相比，Kaltungo LGA的两个社区中的非冈比亚按蚊幼虫在较高的水温（28–29°C）下生长良好，这与卡诺州的发现一致，并与贝宁共和国的报告相似，后者也报告了温度与蚊子幼虫丰度之间存在正相关。这种相似性可能源于土壤类型。然而，这些结果与卡诺州的另一项研究相矛盾，后者报告水温平均值无显著变化。本研究的差异可归因于季节、研究区域的生态以及幼虫采集时间的差异。

与本研究中发现pH值在各社区间存在显著差异的结果相反，另一项在翁多州的研究未报告pH值存在显著差异。此外，本研究发现电导率（EC）和总溶解固体（TDS）与按蚊幼虫丰度呈正相关。pH值和硝酸盐的最佳水平被发现支持幼虫发育，但偏离这些条件可能会阻碍其生长和存活。有报告称冈比亚按蚊（An. gambiae s.s.）幼虫在碳酸盐浓度较高和pH值水平较高的污染栖息地中繁衍。另一方面，与本研究结果相反，中国的一项研究表明中华按蚊（An. sinensis）更喜欢具有中度至高溶解氧的栖息地。蚊子幼虫的生存依赖于氧气的可用性，在低氧环境中，蚊子幼虫可能从利用大气氧转换为利用溶解氧。

本研究中发现的盐度和浊度水平与卡杜纳州报告的冈比亚按蚊复合体（An. gambiae s.l.）的水平相似。相反，奥孙州的一项研究则确定盐度在不同研究地点存在显著差异。按蚊通常避免高盐环境，这与适应盐或咸水的An. merus和An. melas不同。

然而，本研究发现各社区间的生化需氧量（BOD）和化学需氧量（COD）存在显著差异，这与卡诺州的报告一致。蚊子幼虫栖息地中BOD和COD的存在取决于水体中的有机物含量。相比之下，伊巴丹的一项研究则未发现此类变化。已知BOD和COD能促进蚊子幼虫的生长和存活。

本研究揭示了所有采样社区中磷酸盐、氯化物、硫酸盐、碳酸盐存在显著差异。这与加纳阿克拉和卡诺州的发现相似，后者报告按蚊在磷酸盐、氟化物和碳酸盐等多种理化条件下表现良好。这一发现可能与研究地点的农业活动有关。

此外，与拉各斯一项报告繁殖地中不存在锌和铜的研究不同，本研究在所有采样社区中都检测到了微量的Zn和Cu。在本研究中，所有研究社区都检测到了微量的铬（Cr）、镉（Cd）、钴（Co）、镍（Ni）、铁（Fe）、砷（As）和锰（Mn）。这一发现与卡诺州的另一项研究相矛盾，后者报告铁、铜、锰无显著差异，而锌则完全不存在。这些元素的存在很可能是由于研究区域农业活动中使用的农药和除草剂所致。靠近居民区的人类活动也可能是促成因素。

在本研究中，大多数幼虫是在早雨和晚雨季节采集的，此时有限的水资源迫使蚊子在包括污染水体在内的任何可用栖息地产卵。这一发现与坦桑尼亚的研究结果一致，该研究确定按蚊幼虫在污染水中繁殖。相反，卡杜纳州的一项研究表明，冈比亚按蚊复合体（An. gambiae s.l.）更喜欢非污染水。

本研究结果与其他研究的差异可能归因于季节条件、研究区域生态以及幼虫采集时间的差异。虽然在类似的栖息地类型中进行了采集，但物理和化学参数的差异很可能受到农民施用农药和径流流入水体等因素的影响。农业杀虫剂和家用化学品可以显著改变幼虫栖息地的组成。总体而言，按蚊的适应性在很大程度上取决于其繁殖栖息地的物理和化学特性。

结论

研究社区中按蚊幼虫的分布和丰度受到水生栖息地理化特性的影响。锌（Zn）、硝酸盐（NO₃）、pH值和水温等参数影响了研究社区中按蚊幼虫的分布和丰度。因此，这些发现对于相关利益方在贡贝州实施以幼虫源管理（LSM）为核心的蚊媒疾病控制策略至关重要。