极端气候"鞭尾效应"驱动蚊媒疾病风险分异:基于加州大气河流事件的实证研究

【字体: 时间:2025年07月22日 来源:PNAS Nexus 3.0

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  加州大学圣塔芭芭拉分校团队针对气候剧变对蚊媒疾病的影响机制展开研究,通过遥感监测、蚊媒监测和病毒学数据,揭示了极端干旱-洪水转换事件中,不同蚊种(Cx. tarsalis与Cx. quinquefasciatus)对西尼罗病毒(WNV)和圣路易斯脑炎病毒(SLEV)的差异化响应规律,为气候剧变条件下的公共卫生应对提供了重要科学依据。

  

气候变化正以前所未有的方式重塑着地球生态系统,其中蚊媒传染病作为对气候条件高度敏感的疾病类型,其传播动态正经历着剧烈变化。传统研究多聚焦于长期平均气候条件变化的影响,然而近年来频繁出现的"气候鞭尾效应"(climate whiplash)——即极端天气条件间的快速切换现象,可能对蚊媒疾病系统产生更直接且复杂的冲击。加州中央谷地作为西尼罗病毒(West Nile virus, WNV)的长期热点区域,在经历多年极端干旱后,2022/23年冬季遭遇历史性大气河流(atmospheric rivers)事件,为研究这种气候剧变提供了天然实验场。

加州大学圣塔芭芭拉分校布伦环境科学与管理学院(Bren School of Environmental Science and Management, University of California, Santa Barbara)的Andrew J. MacDonald团队联合多个机构,通过整合高时空分辨率遥感数据、蚊媒与病毒监测网络以及社区科学观测数据,首次系统揭示了气候鞭尾事件下不同蚊媒物种和病原体的差异化响应模式。这项开创性研究发表在《PNAS Nexus》期刊,为理解极端气候与传染病风险的复杂关系提供了新视角。

研究团队运用三项关键技术方法:利用Landsat影像进行每周至双月一次的30米分辨率地表积水遥感监测;通过空间聚类分析整合蚊媒监测数据(包括Cx. tarsalis、Cx. quinquefasciatus和Ae. aegypti三种蚊种的丰度及WNV/SLEV感染率);基于eBird社区科学数据构建鸟类宿主群落能力指数。采用面板回归模型(panel regression models)控制时空混杂因素,量化了不同空间尺度积水变化对蚊媒系统的多维度影响。

研究结果部分,"Substantial increases in flooding following atmospheric river events"显示,2023年大气河流事件导致研究区积水面积激增320-385%,且这种积水呈现高度空间聚集性并持续至蚊媒活跃季节。"Effect of flooding on mosquito populations"发现,仅在偏好季节性湿地的乡村蚊种Cx. tarsalis中观察到显著种群增长(5-15km尺度积水增加带来38-46%丰度上升),而城市蚊种Cx. quinquefasciatus和Ae. aegypti无显著响应。"Effect of flooding on arboviral infection rates and transmission risk"揭示积水增加导致WNV在城市蚊种中感染率下降34%,但SLEV在乡村蚊种中感染率上升7%,呈现病毒特异性响应。

讨论部分指出,这种分异响应可通过蚊种生态学特征合理解释:乡村蚊种Cx. tarsalis依赖季节性湿地繁殖,洪水创造了理想生境;而城市蚊种Cx. quinquefasciatus的容器繁殖习性使其对大面积积水不敏感。WNV感染率下降可能与洪水分散鸟类宿主、减少蚊-鸟接触有关,而SLEV的异常升高可能是WNV流行减弱导致鸟类交叉免疫(cross-protection)降低所致。该研究首次证实气候鞭尾事件会通过物种特异性机制重塑蚊媒疾病风险格局,特别强调了大尺度环境变化(10-15km半径)对乡村蚊媒种群的关键影响,为极端气候条件下的精准防控提供了空间靶向依据。研究建立的"遥感监测-生态机制-公共卫生"联动框架,对全球气候变化背景下的蚊媒传染病预警具有重要借鉴价值。

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