城市化梯度下微气候条件差异对库蚊(Culex)物种携带效应的研究

本研究针对欧洲重要病媒库蚊(Culex pipiens s.s./Cx. torrentium)在城市化梯度下的适应性变化展开。研究人员通过半野外实验，沿植被主导区-郊区-城区梯度设置45个人工孳生地，监测温度对幼虫发育、成虫翅型不对称性和热应激存活率的影响。结果表明：城市化程度高的区域孳生地温度升高4°C，导致幼虫发育时间缩短、成虫体型减小且热耐受性降低。该研究为精细尺度微气候数据纳入蚊媒疾病风险评估模型提供了重要依据。

　　

在全球公共卫生领域，蚊媒传染病占据所有传染病的17%以上。近年来欧洲蚊媒疾病发病率持续上升，其中辛德毕斯病毒(Sindbis virus)、乌苏图病毒(Usutu virus)和西尼罗河病毒(West Nile virus)的主要传播媒介——尖音库蚊(Culex pipiens sensu stricto)和洪流库蚊(Culex torrentium)，已成为城市环境中最具优势的蚊种。这两种库蚊偏好小型人工容器（如花盆、雨水桶）繁殖，其幼虫发育条件（特别是温度）会产生"携带效应"(carry-over effects)，显著影响成虫的寿命、繁殖力等关键性状，进而改变整个种群的病媒传播能力。然而，现有研究多集中于伊蚊(Aedes)和按蚊(Anopheles)，对库蚊的温度适应性机制认识不足。

德国奥尔登堡大学和伯恩哈德·诺赫特热带医学研究所的研究团队在《Parasites 》发表的研究，创新性地将城市化指数(UI)与微气候参数相结合，系统评估了城市景观异质性对库蚊生活史特征的影响。研究团队基于哥白尼陆地监测服务数据库，在德国下萨克森州奥尔登堡市选取9个代表不同城市化程度（植被主导区、郊区、城区各3个）的试验点，于2021-2022年间进行三期野外实验。每个试验点布置5个含30条幼虫的人工孳生容器，内置温度记录仪持续监测水温变化。通过几何形态测量法分析1,138只成虫的翅型特征，并测试热应激（31°C恒温）下的存活时间。

研究采用分段结构方程模型(SEM)解析多因素相互作用关系，主要技术方法包括：1）基于高分辨率（10m×10m）树冠密度(TCD)和不透水表面密度(IMD)计算城市化指数；2）几何形态测量法量化翅型不对称性（18个解剖标志点）；3）广义估计方程(GEE)分析热应激存活率；4）多项式广义线性模型(GLM)拟合幼虫存活率与温度的剂量效应关系。

【研究结果】

1. 城市化梯度与微气候特征
   通过线性混合模型(LMM)证实，城市化指数与孳生地平均温度呈显著正相关（R²=0.41）。城区站点比植被区温度高4°C（图2），这种差异直接影响幼虫发育速率。

2. 幼虫发育动态
   SEM分析显示温度每升高1°C，幼虫发育时间缩短0.75天（P<0.0001）。城区站点幼虫发育时间（10.03±0.84天）显著短于植被区（15.13±0.84天），与实验室对照组（10.30±1.45天）无差异（图3a）。发育时间-温度关系符合线性模型y=32.21-0.98x（R²=0.80）。

3. 幼虫存活率
   呈现典型的倒U型曲线（图4），20-21°C时存活率最高（约80%）。当温度超出17-24°C范围时存活率急剧下降，这与多数恒温实验结论存在差异，凸显自然温度波动的重要性。

4. 成虫热耐受性
   在31°C热应激条件下，来自高温站点（>24°C）的成虫存活时间缩短1.5-2天（图5）。雌虫寿命普遍比雄虫长1-2天，但温度对两性的影响模式一致。

5. 翅型特征
   翅心大小(centroid size)随温度升高显著减小（雌虫：y=6.71-0.06x；雄虫：y=6.94-0.12x），验证了"温度-体型法则"。翅不对称性与最大温度呈正相关（y=1/(64.92-0.90x)），表明高温导致发育稳定性降低（图8）。

【结论与意义】
该研究首次系统揭示了城市化通过微气候变化影响库蚊关键生活史特征的级联效应：1）城市热岛效应加速幼虫发育但降低成虫体型；2）中等温度（20-21°C）最利于幼虫存活；3）高温环境产生的携带效应削弱成虫热耐受性；4）翅不对称性可作为环境压力的生物标志物。这些发现挑战了传统风险评估中依赖气象站宏观数据的做法，证明整合精细尺度微气候参数能显著提升蚊媒疾病传播预测的准确性。特别是对于西尼罗河病毒等病原体，成虫体型和寿命的微小变化可能大幅改变其完成外潜伏期(EIP)的概率，进而影响暴发风险。研究提出的城市化指数-温度-蚊虫性状量化模型，为城市蚊媒精准防控提供了新思路。