柳絮飛,鄭建旭,王 巍,魏婉紅,李 凱
蜱是僅次于蚊的第二大疾病媒介生物[1],也是多種病原體的攜帶者,可導致萊姆病,森林腦炎等多種人獸共患病[2],長角血蜱(Haemaphysalislongicornis)屬硬蜱科(Ixodidae),血蜱屬(Haemaphysalis),是中國的廣布種和優(yōu)勢種[3],同時在世界范圍內(nèi)也有所分布[4],可傳播發(fā)熱伴血小板減少綜合征(Severe fever with thrombocytopenia syndrom, SFTS)等蜱傳疾病[5-6]。蜱傳疾病的傳播風險與特定地理區(qū)域和特定時間段內(nèi)的蜱多度有關[7],在對蜱及蜱傳疾病的研究調(diào)查中常通過拖旗法(dragging)獲得區(qū)域內(nèi)蜱多度,以反應當?shù)厣持序缃^對密度[8],從而對蜱傳疾病的傳播風險進行評估和預測。
在環(huán)境中自由生活時,蜱表現(xiàn)出尋求(questing)和靜息(quiescence)兩種活動狀態(tài):當處于尋求狀態(tài)時,蜱類從植物底部爬向頂端等待宿主,此時會緩慢失去水分;一段時間后又重新爬回植物底部吸收水分,此時稱為靜息狀態(tài),兩種行為活動交替進行,最終形成蜱活動節(jié)律[9],拖旗法實際上采集到的是種群內(nèi)處于尋求狀態(tài)的蜱。而在蜱類實際研究調(diào)查中,研究者有時會在不同時間段內(nèi)進行蜱采樣工作,如Angela等在對硬蜱的研究中,拖旗時間范圍在1.5~4 h之間變動[10],而Jensen等在研究中的采樣時間在10∶00-13∶00之間[11]。這種不同時間段內(nèi)的采樣程序,可能忽略了不同采樣時間下,環(huán)境因素的改變導致硬蜱采樣結果的變化,從而錯誤的估計當?shù)赜豺绶N群密度及危害風險。已有室內(nèi)研究表明,花蜱(Amblyommamixtum)若蟲的日間尋求活動高峰時段為下午[12],而Schulze等通過野外研究表明清晨是肩突硬蜱(Ixodesscapularis)若蟲的尋求活動高峰期[13],表明不同種類硬蜱可能存在日間活動節(jié)律差異。長角血蜱在我國分布廣泛,為重要人獸寄生蟲,國內(nèi)研究多集中在生物學和免疫學方面[14-17],而對其活動節(jié)律研究關注較少,因此為了更加準確評估長角血蜱發(fā)生量,需要了解其日活動節(jié)律,獲得最大采樣數(shù)據(jù),從而準確評估蜱密度及相關疾病潛在風險。
鑒于此,本研究在河北省小五臺山國家級自然保護區(qū)內(nèi),對野外長角血蜱若蟲日間尋求節(jié)律和環(huán)境因素進行研究,以探究其節(jié)律變化的原因和日間不同采樣時間對采樣結果的影響程度,為研究者制定合理的采樣方案提供理論依據(jù)和參考建議,從而對蜱傳疾病傳播風險進行更加準確的評估。
1.1時間地點 于2018年4月28日至5月2日進行調(diào)查,共計5 d,期間平均日出時間為5∶15∶52,平均日中時間為12∶11∶37,平均日落時間為19∶07∶22(數(shù)據(jù)來源http://www.cma.gov.cn/),實驗地點位于河北省小五臺山國家級自然保護區(qū)(39°40′-40°10′N,114°50′-115°15′E),該地屬于暖溫帶大陸季風型山地氣候[18]。沿半封閉山路選取3處縱深不同的5×10 m2樣帶(記作A、B、C),樣帶均處于針闊混交林生境,A樣帶靠近住區(qū),B樣帶為進山路口,C樣帶選在進山后略遠離人類活動區(qū)域,該研究區(qū)域有周邊農(nóng)戶及寵物(貓、狗)進山活動,且活動強度A>B>C。
1.2調(diào)查方法 在當?shù)亻L角血蜱種群數(shù)量高峰期內(nèi)[19],每日6∶00~19∶00間隔1 h通過拖旗法對3處樣帶內(nèi)植被上蜱進行一次有放回采樣,以反映處于尋求活動的長角血蜱若蟲數(shù)量,旗為1.0×1.0 m白色棉布,固定于1.5 m長桿之上,勻速拖旗于樣帶草叢、灌木間,,每拖行2 m即檢查棉布正反兩面,記錄蜱數(shù)量后就地放回在植被表面。調(diào)查期間的氣溫,露點溫度和相對濕度取自調(diào)查地點附近的DAVIS Vantage Pro2自動氣象站。
1.3數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)用EXCEL 2013進行記錄整理,分析前將數(shù)據(jù)進行l(wèi)og(x+1)進行轉換,在SPSS 22.0軟件上進行統(tǒng)計分析、作圖。采用Pearson (r)相關系數(shù)對溫度、露點溫度,相對濕度與三處樣帶內(nèi)處于尋求活動的蜱數(shù)量進行分析,通過單因素方差法和T檢驗法對不同時段下和不同樣帶間采樣數(shù)量進行差異分析,檢驗水準α=0.05。
2.1各樣帶間采樣數(shù)量變化 長角血蜱若蟲采樣情況見表1,5 d內(nèi)共采集到長角血蜱若蟲1 579只次,不同樣帶間蜱采樣數(shù)量差異顯著(F=66.50,P<0.01),各樣帶平均采樣數(shù)量依次為A樣帶(15.14±11.76只次)>B樣帶(6.23±4.24只次)>C樣帶(1.19±1.24只次),其中A樣帶累積采樣數(shù)最多為1 060只次,占全部采樣數(shù)量的67.13%,顯著高于B樣帶(t=5.968,P<0.001)和C樣帶(t=9.878,P<0.001),而B樣帶采樣數(shù)量同樣顯著高于C樣帶(t=9.549,P<0.001)。
表1 長角血蜱若蟲采樣數(shù)量
Tab.1 Statistical summary ofHaemaphysalislongicornisnymphs
A樣帶B樣帶C樣帶日期總數(shù)/只次x±s范圍/只次總數(shù)/只次x±s范圍/只次總數(shù)/只次x±s范圍/只次4/281379.79±5.515~21876.21±2.193~10201.43±1.020~34/2919013.57±12.360~39835.93±5.390~15201.43±1.220~34/3031322.36±14.283~421218.64±4.383~14151.07±1.070~35/124917.79±12.992~451047.43±4.243~19171.21±1.810~65/217112.21±8.473~29412.93±2.200~6110.79±0.980~3
2.2長角血蜱若蟲日間尋求節(jié)律 長角血蜱若蟲日間尋求節(jié)律如圖1所示,雖然三處樣帶間蜱種群數(shù)量有所差異,但是日間蜱尋求活動變化均呈現(xiàn)出相同趨勢,從6∶00至8∶00尋求活動逐漸下降,而8∶00至10∶00有一小幅度上升,隨后又略微下降至12∶00,12∶00~16∶00時尋求活動逐步上升,而16∶00~19∶00時尋求活動基本穩(wěn)定并達到一天中的最大值。日間分別于8∶00和12∶00各有一尋求活動低谷,雖然6∶00和17∶00~19∶00采樣數(shù)量較高,但6∶00蜱尋求活動弱,缺乏爬動、搜索等行為。
圖1 各樣帶每時采樣數(shù)量占全天采樣數(shù)量百分比Fig.1 Percentage of diurnal sampling numbers of each quadrat
2.3不同采樣時間對采樣數(shù)量的影響 采用單因素方差法對不同時間下總采樣數(shù)量進行分析,結果表明,不同時間下長角血蜱若蟲平均采樣數(shù)量差異顯著(F=4.612,P<0.01),從最小值2.2只次到最大值13.2只次,采樣時間可分為3個時段(見圖2),6∶00和16∶00-19∶00采樣數(shù)量最多為第一時段,8∶00采樣數(shù)量最少為第三時段,其余時間可歸為第2時段,雖然15∶00與16∶00-19∶00采樣數(shù)量沒有差異性(P>0.05), 但16∶00-19∶00蜱數(shù)量相對穩(wěn)定,而15∶00處于采樣數(shù)量上升階段,因此將15∶00作為過渡時刻歸在第2時段內(nèi)。在1 h的時間范圍內(nèi),6∶00呈下降趨勢且數(shù)量變化較大,而16∶00-19∶00采樣數(shù)量較多,占總采樣數(shù)的48.4%,且數(shù)量穩(wěn)定,是理想的采樣時段,該時段內(nèi)平均采集數(shù)量為12.8只次,是第二階段的2.4倍,是第三階段的5.8倍。
注:相同字母表示不同時刻間采樣數(shù)量無差異,不同字母代表不同時刻間采樣數(shù)量差異顯著。圖2 不同時刻下長角血蜱若蟲采樣數(shù)量差異Fig.2 Differences in sampling number of nymphs at different time
2.4環(huán)境條件對蜱尋求活動的影響 長角血蜱若蟲平均采樣數(shù)量與溫度呈正相關(r=0.329,P<0.01),雖然采樣數(shù)量與露點溫度和相對濕度差異無統(tǒng)計學意義(P>0.01),但可以發(fā)現(xiàn)(圖3),6∶00-8∶00長角血蜱若蟲采樣數(shù)量隨著露點溫度的升高而逐漸降低,在8∶00植被表面形成露水,露點溫度達上午(6∶00-12∶00)最高值,此時溫度為12.8 ℃,露點溫度為5.0 ℃,相對濕度為61.8%,蜱數(shù)量最少平均值為2.2只次,之后溫度逐漸上升,露水隨之蒸發(fā),蜱數(shù)量也一同上升,而在12∶00天氣干燥,蜱數(shù)量又有所下降,此時露點溫度為一天中最低僅2.9 ℃,溫度為25.36 ℃,相對濕度為25.4%,隨后進入下午,環(huán)境條件適宜,采樣數(shù)量逐漸增多,16∶00-19∶00為蜱尋求活動高峰期,此時平均溫度為24.4 ℃,露點溫度為7.2 ℃,相對濕度為34.5%。
注:A:氣溫;B:露點溫度;C:相對濕度;蜱數(shù)量用實線表示,露點溫度及溫度用虛線表示。圖3 長角血蜱若蟲采樣數(shù)量與環(huán)境參數(shù)Fig.3 Number of Haemaphysalis longicornis nymphs sampled with environmental parameters
不同樣帶間蜱種群數(shù)量分布差異與人、畜活動強度有一定關系。長期協(xié)同進化使得寄生蟲與宿主關系密切[20],蜱作為脊椎動物體外寄生蟲,同樣與宿主聯(lián)系緊密。以往研究認為,蜱種群分布與地區(qū)內(nèi)宿主密度有關[21],Hansford等認為宿主活動強度的增加是導致某些地區(qū)蜱種群數(shù)量較高的原因[22-23],同本研究結果一致。三處樣帶位于森林邊緣,植被條件相同,但由于人類干擾,野生動物極少存在,因此蜱以進山活動的農(nóng)戶及寵物為主要寄生對象,雖然宿主密度一致,但宿主活動強度卻有所差異,A樣帶位于林地邊緣更加接近人類居住區(qū)域,因此農(nóng)戶及寵物活動強度相對較高,C樣帶則完全相反,既少有人至,也鮮有野生動物棲息,此時宿主活動強度與宿主密度起到相同作用,宿主活動強度高的地區(qū),既可通過經(jīng)常性釋放CO2,散發(fā)熱量等方式吸引周邊蜱蟲,還可起到傳播、擴散蜱的作用[24],因此導致A樣帶蜱種群數(shù)量最多,C樣帶數(shù)量最少,而B樣帶居中的調(diào)查結果。
動物活動節(jié)律以適應環(huán)境條件為目的[25],長角血蜱若蟲尋求節(jié)律在不同時間下的變化主要與空氣中水汽含量有關。6∶00~8∶00蜱尋求活動逐減弱至日間最低,期間相對濕度最大且露點溫度不斷上升,而露點濕度能直接反應空氣中水汽含量多少,露點溫度上升表明空氣中水汽含量不斷增加,直至8∶00露點溫度達上午最大值(5.0 ℃),外加環(huán)境溫度較低(12.8 ℃),水汽在植被表面凝結形成露水,從而導致尋求活動出現(xiàn)低谷。Schulze等基于實際經(jīng)驗同時認為露水會對蜱尋求活動產(chǎn)生影響,從而降低拖旗法采樣數(shù)量[26]。8∶00后溫度漸升,露水消散,蜱尋求活動也逐漸增加,但至12∶00再次減弱,則與水汽含量過小有關,此時露點溫度和相對濕度均處于日間最低階段,表明空氣中水汽含量也為日間最低值,此時空氣過于干燥,而過干燥或過熱都會降低蜱的尋求活動[27],可見空氣中水汽含量過大,引發(fā)露水和水汽含量過少,導致干燥都會對長角血蜱若蟲尋求活動產(chǎn)生不利影響。12∶00后相對濕度變化較小,露點溫度逐漸增加,且由于溫度一同上升,因此不會產(chǎn)生露水,環(huán)境條件適宜,蜱尋求活動也隨之增強并達到最大。
日間雖有晨昏兩次采樣高峰,但產(chǎn)生原因不同。清晨(6∶00)采樣數(shù)量較高,但蜱四足收縮、貼近軀體,缺乏主動搜索與自由爬動等尋求行為[28],活躍程度極弱,該時間內(nèi)溫度為日間最低值(10.6 ℃),而以往研究表明,7~10℃是篦子硬蜱(Ixodesricinus)產(chǎn)生尋求活動的臨界溫度[29-31],長角血蜱與之同屬硬蜱科,尋求活動臨界溫度可能相近,因此猜測該時段采集的蜱可能來自夜晚尋求活動結束后,由于低溫停留在植被表面的蜱個體,而當氣溫高于蜱尋求活動臨界溫度后,激發(fā)蜱尋求行為,此后溫度不斷升高降低土壤含水量,增加蒸發(fā)量[32],使得空氣中水汽含量增加,間接增強了蜱尋求活動,兩者同步上升,并在16∶00~19∶00產(chǎn)生另一采樣高峰。
不同時段下的采樣活動會影響蜱種群密度估計和蜱傳疾病風險評估。拖旗法采樣是調(diào)查蜱種群多度和蜱傳疾病風險評估的重要方法,而蜱存在尋求與靜息兩種活動狀態(tài),使得拖旗法只能采集到位于植被頂端處于尋求狀態(tài)的蜱。本研究結果表明,不同時段內(nèi)蜱尋求活動差異明顯,16∶00-19∶00為蜱尋求活動高峰期,此時段內(nèi)采樣數(shù)量近日間采樣總數(shù)一半(48.4%),雖然6∶00采樣數(shù)量較多,但該時段采樣數(shù)量變化較大且蜱很快由于露水原因而轉為靜息狀態(tài),使得采樣時間過短,因此認為下午至黃昏時段,環(huán)境條件適宜,長角血蜱若蟲尋求活動強烈,是采集長角血蜱若蟲的最佳時間,并應避免清晨露水期和午間過于干燥時段,從而獲得最大蜱采樣數(shù)據(jù),對蜱種群密度和蜱傳疾病風險進行準確評估。
本文通過對蜱日間活動節(jié)律的研究,揭示了長角血蜱若蟲日間尋求活動規(guī)律及背后的生態(tài)學原因,表明標準化的采樣時間是蜱生態(tài)學及蜱傳疾病的研究基礎,為確立合理調(diào)查時間提供理論依據(jù),本文僅在長角血蜱種群數(shù)量高峰期內(nèi)進行研究,未涉及不同季節(jié)和不同蟲態(tài),這些均是未來研究應注意的方面。
利益沖突:無