加蓬利伯维尔城市地区蚊虫孳生地的物种组成、环境决定因素与空间风险

《Parasites & Vectors》:Species composition, environmental determinants, and spatial risk of mosquito breeding sites in urban Libreville, Gabon

【字体: 时间:2026年05月23日 来源:Parasites & Vectors 3.5

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  中非城市的快速城市化正在为蚊幼虫创造新的栖息地,并增加媒介传播性疾病的风险。在加蓬利伯维尔,这些栖息地的生态学决定因素及其空间分布尚未得到充分理解。本研究评估了物种多样性、环境驱动因素、羽化成功率以及空间风险格局,以为媒介控制策略提供依据。 研究人员在利伯维

  
中非城市的快速城市化正在为蚊幼虫创造新的栖息地,并增加媒介传播性疾病的风险。在加蓬利伯维尔,这些栖息地的生态学决定因素及其空间分布尚未得到充分理解。本研究评估了物种多样性、环境驱动因素、羽化成功率以及空间风险格局,以为媒介控制策略提供依据。

研究人员在利伯维尔3个城市区域的旱季和雨季对幼虫栖息地进行了调查。采集幼虫后将其置于饲养容器中饲育,并对羽化成虫进行形态学鉴定。对幼虫栖息地样本检测了电导率、总溶解性固体(TDS)、温度、氧化还原电位、浊度以及与住宅的距离。采用冗余分析(RDA)探索环境变量与物种组成之间的关联;采用Logistic回归鉴定幼虫羽化成功的决定因素;采用反距离加权插值(IDW)绘制空间风险图。

结果共记录到1909只幼虫,隶属于5属18种。幼虫丰度在季节间存在显著差异,旱季记录数量更高(Wilcoxon秩和检验:W = 3333.5,P = 0.0169)。RDA解释了物种变异的23.5%,其中电导率和总溶解性固体(TDS)被识别为关键驱动因素。伊蚊属(Aedes)物种偏好低矿化水体,而库蚊属(Culex)和按蚊属(Anopheles)物种则与富含离子的栖息地相关。羽化成功率随水温(约33 °C)和氧化还原电位升高而增加。然而,与旱季相比,雨季与羽化概率轻度下降相关,但该差异无统计学意义(P = 0.084)。空间分析显示风险分布具有异质性,热点位于机场附近、Okala和Alibandeng。人工栖息地与自然栖息地之间未发现显著差异。

利伯维尔城市蚊幼虫群落表现出明显的季节性结构和环境结构,并存在明确的孳生热点。电导率和总溶解性固体(TDS)可预测群落组成,而温度与栖息地稳定性影响羽化。将生态学分析与空间分析相结合,可为中非城市开展靶向媒介控制提供有价值的见解。
该文发表于《Parasites》。研究聚焦于中非快速城市化背景下城市蚊媒孳生生态的形成机制及其公共卫生意义。媒介传播疾病在热带和亚热带地区持续构成重大公共卫生负担,尤其是在非洲,疟疾、虫媒病毒病和丝虫病等疾病与蚊媒种群动态密切相关。随着城市扩张、土地利用变化和生态破碎化不断加剧,自然生态系统被重塑,废旧轮胎、家庭储水容器、排水系统、道路施工积水等新型人工水体大量出现,为蚊幼虫提供了稳定且接近人群聚居点的孳生环境。这一变化不仅增加了蚊虫种群密度,也促使多种媒介种在有限城市空间内共存,从而提高病原体共循环与复合感染风险。尽管既往研究对城市环境中的按蚊属(Anopheles)幼虫生态有所关注,但对伊蚊属(Aedes)与库蚊属(Culex)等更广泛蚊群组合的认识仍然不足,尤其是中非城市中孳生地空间异质性及其环境驱动因素缺乏系统证据。

利伯维尔位于大西洋沿岸,兼具快速城市蔓延和较高媒介传播疾病易感性的生态流行病学特征,是研究人类—环境界面上蚊媒生态的重要案例。研究人员因此整合生态学、理化环境分析与空间分析,试图回答三个核心问题:其一,记录利伯维尔城市地区蚊虫群落的多样性及季节动态;其二,识别影响幼虫群落结构和羽化成功的环境决定因素;其三,绘制社区尺度的昆虫学风险空间分布图,从而为情境化、可持续的媒介控制提供依据。

本研究主要方法包括:在利伯维尔Léon-Mba国际机场后方城市地带的3个城区,于2024年2月旱季和2024年11月雨季各开展连续12天标准化采样,对所有潜在蚊幼虫水生栖息地进行全球定位系统(GPS)定位与分类;采用标准舀勺法采集幼虫并实验室饲育至成虫后进行形态学鉴定;同步测定水温、pH、电导率、总溶解性固体(TDS)、盐度、浊度、氧化还原电位(ORP)、溶解氧、水深及与住宅距离等指标;使用R 4.4.0进行冗余分析(RDA)、二项Logistic回归、Wilcoxon检验,并以反距离加权插值(IDW)构建昆虫学风险空间预测图。

一、Mosquito species diversity and seasonal dynamics
研究人员在旱季获得84份样本、雨季获得64份样本,共采集1909只幼虫,鉴定出5属18种,包括伊蚊属(Aedes)、按蚊属(Anopheles)、库蚊属(Culex)、Lutzia属和Toxorhynchites属。群落组成中,库蚊属占46.7%,为优势类群;伊蚊属占31.1%;按蚊属占22.0%;其余两属较少见。通过季节比较发现,幼虫丰度在旱季显著高于雨季,提示城市蚊媒孳生并非简单随降雨增加而增强。进一步的时序观察显示,部分物种仅出现于单一季节,如Aedes aegypti和Culex simpsoni仅见于11月调查,而Culex trifilatus和Lutzia tigripes仅见于2月调查;Aedes albopictus与Anopheles gambiae s.l.在两季均可检出,但2月丰度更高。该结果表明,利伯维尔城市蚊群具有显著时间异质性,季节更替伴随群落更替,不同媒介种在城市微环境中的利用策略存在差异。

二、Microenvironmental drivers of community composition
研究人员采用冗余分析(RDA)评估孳生地理化特征对羽化蚊种组成的影响。结果显示,模型共解释总变异的23.5%,其中第一典范轴(RDA1)解释14.2%,第二典范轴(RDA2)解释9.3%。在各环境变量中,电导率是唯一达到统计学支持的区分因子,表明其对群落分化具有主导作用;总溶解性固体(TDS)呈现与电导率一致的次级趋势,但未达传统统计学显著性水平。排序图表明,Aedes albopictus与Aedes aegypti分布于RDA1负向区域,反映其偏好低矿化、低离子水体;相对地,库蚊属和按蚊属更倾向于富含溶解离子的水体。氧化还原电位、浊度以及与住宅距离仅表现出边缘性或不显著关联。该部分结果说明,利伯维尔城市蚊幼虫群落存在沿局地环境梯度形成的生态分异,尤其体现为不同媒介类群对水体矿化程度的选择性适应。

三、Determinants of larval development success
研究人员使用二项Logistic回归分析幼虫发育至成虫的成功概率。最终模型表明,水温、季节和氧化还原电位(ORP)是关键预测因子,其中水温对羽化成功具有显著正向作用,且在约34 °C时预测羽化成功率超过60%。这一发现提示温度是影响城市蚊幼虫发育效率的最强非生物因子。雨季相较旱季表现出较低羽化概率的趋势,但统计学上未达到显著;ORP则呈弱正相关,同样未达显著。综合来看,研究结果支持这样一种认识:蚊虫从幼虫到成虫的生存转变不仅受到平均气候条件影响,更与微环境稳定性和水体理化状态密切相关。雨季的水文扰动可能降低幼虫持续存活机会,而旱季相对稳定的积水环境更利于完成发育。

四、Spatial heterogeneity of entomological risk
在昆虫学风险评估中,研究人员构建了结合幼虫密度、雌雄比以及与最近住宅距离的复合风险指数,并比较不同生境类型与不同区域间的风险差异。结果显示,3个调查城区之间的风险存在显著空间差异,而人工栖息地虽略高于自然栖息地,但两者间无统计学差异。这一结果说明,城市蚊媒并不局限于某一种单一生境,而是广泛利用人工与自然可用水体。空间制图结果显示,高风险聚集区主要位于Léon-Mba国际机场周边,以及Okala和Alibandeng。进一步的IDW插值分析证实,整个研究区内存在持续性的离散热点分布。由此可见,城市蚊媒增殖呈现明显空间聚集性,且往往与交通基础设施和人类活动密集区重叠,提示公共卫生干预需要以热点为导向,而非均质化覆盖。

讨论部分指出,本研究揭示了利伯维尔城市蚊媒群落并非随机分布,而是受到季节动态、理化梯度和空间异质性的共同塑造。首先,从群落生态角度看,18种蚊虫分属5属,说明城市改造环境为多类蚊媒提供了高度可塑的生态位;库蚊属和伊蚊属占优势,反映它们能够有效利用容器和有机质富集水体等城市生境。其次,从环境筛选机制看,电导率与TDS是解释群落分异的核心指标,支持低离子雨养水体偏向伊蚊属、离子丰富静水和人为污染水体更利于库蚊属和按蚊属的结论。再次,从发育生态看,温度升高,尤其接近34 °C时,可提高羽化成功率;而季节效应更可能体现为与降雨相关的短期水文扰动,而非简单的旱雨二分。最后,从空间流行病学看,机场周边及高流动性城区形成明显风险热点,表明交通基础设施附近的孳生地管理具有重要预警价值。

研究同时指出若干局限:采样范围仅限利伯维尔3个城区,限制了空间外推;物种鉴定主要依赖形态学,可能低估Anopheles gambiae复合群和Culex spp.等类群的隐存多样性;群落层面的生物相互作用、种丰富度与密度依赖过程未被显式纳入分析框架;风险指数亦未结合成蚊感染状态。因此,本文对风险的界定主要基于优势种的已知传病能力及其孳生热点分布,而非病原学直接检出。

研究结论可译为:本研究提供了中非城市背景下关于蚊虫孳生地的较早期综合生态学与空间分析证据之一。通过整合幼虫群落组成数据、孳生地理化特征及地理空间分析,研究表明利伯维尔城市蚊媒种群受环境梯度相互作用、栖息地不稳定性及显著空间异质性共同调控。研究结果强调三点:第一,幼虫群落组成受到理化筛选的强烈影响,尤其是电导率、总溶解性固体(TDS)和水温,伊蚊属主要与低离子、雨养型栖息地相关,而库蚊属和按蚊属更常见于富离子、有机质富集水体,体现了城市孳生环境中的生态位分化;第二,幼虫丰度和羽化成功的时间格局并非均一季节性,而是反映了栖息地对降雨动态的特异性响应,强降水可能通过冲刷和栖息地扰动降低幼虫持续性,而稳定条件则促进发育,说明在城市热带环境中简单的旱季—雨季分类存在局限;第三,空间分析揭示昆虫学风险具有显著异质性,离散的幼虫生产热点集中于人口密集和人类流动性高的区域,尤其是交通基础设施周边。总体而言,城市环境中的昆虫学风险在空间和时间上都不是均质的,而是由不同物种生态、环境条件与景观结构相互作用所产生。将生态监测与空间热点制图相结合,可显著提高幼虫源控制(larval source management, LSM)的效率,并支持情境化、靶向化干预。在利伯维尔等快速城市化的非洲城市,应将此类方法纳入现有疟疾和虫媒病毒控制项目,尤其应重视与人群流动相关的高风险区域;更广泛地说,本研究强调采用“同一健康”(One Health)视角认识城市环境变化、媒介生态与人类健康之间紧密关联的重要性。
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