基于位置智能与个体建模的牛-野生动物界面微小扇头蜱侵染与根除动态模拟研究

本研究针对牛蜱热蜱（CFT）特别是Rhipicephalus microplus在美国南部畜牧业造成的经济威胁，结合野生动物宿主（白尾鹿和蓝牛羚）的复杂生态角色，利用地理参照景观模型和GPS追踪数据，首次整合真实环境下的气候条件与宿主移动模式进行个体化模拟。结果表明即使稀疏的野生动物种群也能在特定生境中维持蜱虫避难所，为美国牛蜱热根除计划（CFTEP）提供了空间明确的时序预测工具，对制定靶向监测和治理策略具有重要实践意义。

　　

在德克萨斯州与墨西哥交界处的广袤牧场上，一种肉眼难以察觉的威胁正悄然蔓延——牛蜱热蜱（Cattle fever ticks, CFT），尤其是微小扇头蜱（Rhipicephalus microplus），不仅是牲畜的寄生虫，更是巴贝斯虫（Babesia bigemina 和 B. bovis）的传播者，严重威胁着美国畜牧业的经済安全。尽管美国牛蜱热根除计划（CFTEP）通过系统化的监测和检疫措施，曾在南部地区成功清除该虫害，但近年来，随着白尾鹿（Odocoileus virginianus）和外来物种蓝牛羚（Boselaphus tragocamelus）等替代宿主的引入与种群建立，根除工作变得愈发复杂。这些野生动物不仅在缺乏牛群时能维持蜱虫种群，其大范围的活动更可能将蜱虫扩散至药物处理牛群难以抵达的生境角落，形成“蜱虫避难所”，使得传统根除策略效果大打折扣。

为深入理解野生动物宿主在蜱虫侵染与根除动态中的作用，来自德克萨斯A&M大学生态系统实验室的Hsiao-Hsuan Wang、William E. Grant等研究人员，在《Current Research in Parasitology》上发表了一项创新性研究。他们利用位置智能（location intelligence）和个体模型（individual-based modeling），首次构建了一个空间显式的生态模拟框架，以德克萨斯州Laguna Atascosa国家野生动物保护区（LANWR）为真实景观背景，整合了多源地理参照数据、气候条件和GPS项圈追踪的牛群移动模式，模拟了牛-野生动物界面中R. microplus的种群动态。

本研究主要依托以下几项关键技术方法：首先，基于德克萨斯公园与野生动物部门提供的数字化植被地图（10米分辨率），将景观划分为11种生境类型（如Loma灌木丛、盐碱草原等），并赋予每种生境针对蜱虫离宿生存和野生动物偏好的质量评级；其次，利用气象站记录的每小时温度、饱和差和降水数据，驱动蜱虫发育与存活的周度计算；最关键的是，研究团队使用了20头安装GPS项圈的Brangus阉牛（经杀螨剂和Bm86疫苗处理）在2019年8月至12月间记录的每小时位置数据，精确还原了牛群在景观中的真实移动轨迹，而白尾鹿和蓝牛羚的运动则基于其物种特异性生境偏好进行概率性模拟。

研究结果通过多个假设情景的模拟得以系统呈现：

在情景设计上，团队设置了不同野生动物宿主存在与否及密度变化的比较方案（如完全移除野生动物、维持基线密度、逐步降低密度等），并通过5次重复的蒙特卡洛模拟确保结果的稳健性。

模拟结果显示：

当在蜱虫侵染区域引入经杀螨剂处理的牛群并同时移除野生动物宿主时（情景1），离宿蜱幼虫在10周内被成功根除；然而，若野生动物宿主未被移除（情景2），尽管处理牛群存在，仍有相当数量的景观细胞在整个处理期间保持蜱虫侵染状态。蜱虫侵染细胞的波动体现了气候-宿主-蜱虫-景观相互作用的复杂动态。

蜱虫空间分布具显著生境特异性：

无论处理牛群是否存在，蜱虫侵染细胞主要集中在Loma灌木丛（良好蜱虫生存生境）、Loma草原和盐碱草原（较差生存生境）中。白尾鹿和蓝牛羚约40%的时间活动于良好蜱虫生境，40%于较差生境，而GPS追踪的牛群仅有25%时间处于良好生境，65%于较差生境。这种宿主生境利用差异直接影响蜱虫的沉积与存活空间格局。

野生动物密度调控侵染强度：

通过将白尾鹿和蓝牛羚密度逐步降低至基线水平的1/2、1/4乃至1/32（情景4a-e），研究发现虽然蜱虫侵染的时空格局保持相对稳定，但侵染细胞的数量随宿主密度减少而显著下降。值得注意的是，即使在极低野生动物密度（如情景4e：3只白尾鹿和1只蓝牛羚）下，某些生境类型中仍能维持残余蜱虫种群，凸显其作为避难所的潜在风险。

讨论与结论

本研究通过生态模拟揭示，野生动物宿主的存在——即便种群密度很低——仍可通过其在特定生境中的活动维持R. microplus种群，从而在根除行动中形成持续性的侵染源。这一发现得到近年实地研究的佐证：种群遗传学分析已证实牛、白尾鹿与蓝牛羚之间存在蜱虫共享侵染现象。从机制层面看，野生动物介导的侵染动态取决于宿主获取与扩散蜱虫的过程、宿主在生境类型间的移动、以及生境-气候关系对离宿蜱存活的影响等多重生态过程的耦合作用。

研究成果强调，制定有效的蜱虫根除策略需充分考虑景观异质性、宿主群落组成及气候变异性的综合效应。该模型首次整合真实地理景观与现场数据，能够提供空间明确的蜱虫密度时序变化预测，从而为CFTEP在实践中优先制定特定景观下的采样策略和处理措施提供前瞻性评估工具。未来，随着更多现场数据与位置智能信息的融入，此类模型的预测能力将进一步增强，为探索新型根除方案提供可靠的模拟平台。