屋檐与窗户改造对冈比亚按蚊(Anopheles gambiae)入室行为的影响机制研究

本研究针对冈比亚按蚊(An. gambiae)通过建筑通风口传播疟疾的关键问题，采用高速立体摄像技术系统分析了五种不同屋檐/窗户改造方案对蚊虫飞行轨迹的影响。研究发现蚊虫具有沿20°上升角直飞屋檐的固有行为模式，封闭屋檐可使室内蚊虫数量降低98%，而仅屏蔽屋檐会导致蚊虫在屋檐区域滞留时间增加10倍。该研究为疟疾防控中的建筑改造策略和室外诱捕装置布置提供了重要行为学依据。

　　

在非洲疟疾流行区，传统建筑的开放式屋檐成为疟疾传播的关键漏洞。尽管过去二十年全球疟疾防控取得显著进展，但2015年后防治效果陷入停滞。作为主要传播媒介的冈比亚按蚊(Anopheles gambiae)具有夜间活动、嗜人血和室内栖息的特性，其通过建筑开口侵入室内的行为模式直接决定了疟原虫传播效率。传统防控依赖杀虫剂处理蚊帐，但建筑结构本身的防蚊功能日益受到重视。然而，关于蚊虫如何定位和选择建筑入口，以及不同建筑改造方案如何影响其入侵行为等基础问题仍缺乏定量研究。

荷兰瓦赫宁根大学等机构的研究团队在马拉维Majete野生动物保护区建立半野外实验系统，采用四台同步高速摄像机(50帧/秒)构建三维追踪系统，对500只未吸血雌蚊(5-8日龄Kisumu品系)进行整夜(20:00-04:00)飞行监测。实验设置五种建筑改造方案：屋檐窗户全开(EO-WO)、开屋檐关窗(EO-WC)、开屋檐纱窗(EO-WS)、闭屋檐纱窗(EC-WS)和纱屋檐纱窗(ES-WS)，每种处理重复6个实验夜。通过实时卡尔曼滤波算法重建近7万条三维轨迹，结合室内CDC光诱捕器收集数据，系统分析蚊虫空间分布、飞行动力学和入侵行为。

研究方法上，团队创新性地将多相机实时三维追踪技术应用于蚊虫行为研究，建立40×40×40体素的空间分析模型，定义屋檐和窗户特定区域(各向外延伸30cm)作为兴趣体积。通过分类"到达"、"离开"、"返回"、"停留"和"访问"等行为模式，结合ANOVA统计比较不同处理的差异显著性。实验由三组志愿者轮换参与，确保人体诱饵的标准化。

研究结果首先体现在建筑改造效果上。数据显示开屋檐条件下，无论窗户处理方式如何，室内蚊虫捕获率中位数均达28.9%-47.3%；而闭屋檐或纱屋檐配合纱窗时，捕获率骤降至1.8%-1.9%。三维轨迹分析揭示，蚊虫呈现高度一致的趋檐行为：在距建筑1米处开始以22°上升角直飞屋檐，左右偏离极小。当屋檐开放时，82%的飞行活动集中在屋檐区域，窗户处理几乎不影响入侵率。

屋檐屏蔽(ES-WS)产生特殊行为响应：蚊虫在屋檐区域的停留时间比其他处理长10倍，表现为反复尝试入侵的"滞留-返回"模式(图8)。而完全封闭屋檐(EC-WS)则使蚊虫转向窗户区域，但初始飞行仍指向屋檐。时间动态显示，纱屋檐处理的蚊虫活动整夜持续，而闭屋檐处理的活跃度在首小时后迅速下降。

在飞行机制方面，图9的流线图显示蚊虫采用两种趋檐路径：主要群体(高密度轨迹)保持稳定上升，少数群体(低密度轨迹)在临近建筑时陡升。窗户趋近轨迹分析表明，多数蚊虫仍先飞向屋檐再转向窗户，证实屋檐是首要导航目标。高度剖面分析(图10)证实不同处理下上升角度的一致性，说明该行为模式不受建筑改造影响。

讨论部分强调，这是首次直接证实An. gambiae具有基于视觉线索的固有趋檐行为。屋檐区域对蚊虫的吸引力主要来自两方面：开放屋檐允许宿主气味(如CO₂)逸出形成化学梯度，而屋檐与屋顶的视觉对比则提供导航线索。当气味通路被阻断(闭屋檐)时，蚊虫才会转向次级入口(窗户)。该发现解释了为何单纯窗户改造在开屋檐建筑中效果有限，凸显封闭屋檐的关键作用。

研究对疟疾防控实践具有三重指导价值：首先确认建筑改造应优先处理屋檐，其次为室外诱捕装置的最佳布置位置(屋檐附近而非地面)提供依据，最后揭示纱窗屋檐可能创造"行为陷阱"效应——蚊虫持续暴露于屋檐区域可提高诱杀效率。作者建议未来研究应结合更多建筑变量，如通风率和室内光照，以优化防控策略。论文发表在《BMC》期刊，为疟疾媒介控制的"建筑防病"策略奠定了重要行为学基础。