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人—環境層面:將生態系統的理念運用到健康中

人—環境層面:將生態系統的理念運用到健康中

Nicholas D. Preston, PeterDaszak,Rita R. Colwell

摘要 同一健康的方法更加注重獸醫和人類醫學專業人士的密切合作,但對于如何運用生態學方法,以及如何使公共衛生與疾病控制受益于生態學方法仍有待探索。在本章中,我們站在新發傳染病的角度,回顧生態系統的概念并探討其與健康的相關性。盡管大多數新發傳染病起源于野生動物界,但只有極少數的學術研究將其原因歸結為宿主、保存宿主、媒介的種群、群落及其生態環境。我們在本章中所倡導的研究公共衛生生態學方法的維度,本質上指的是種群動態網絡、群落結構和復雜性、恢復力及生物地球化學過程的生態系統矩陣結合的概念。

1 引言

同一健康的定義在不同的作者和體系中有所差別,但有一個關鍵原則是同一健康方法使人們對健康有整體的概念。這個廣泛的觀點包括人類醫學、獸醫和對健康的生態學背景的理解(我們稱作“生態健康”)。迄今為止,同一健康的方法更加關注獸醫與人類醫學專業人士的合作,但對于如何將生態系統方法應用于公共衛生及疾病防治領域的問題仍有待探索。在本章中,我們將重點從傳染病,尤其是新發傳染病的角度,回顧生態系統的概念并探討其與健康的相關性。將近2/3新發傳染病是通過動物傳染的,其中大部分(72%)來源于野生動物(Anderson et al. 2004;Cleaveland et al. 2001; Daszak 2000)。如果某種疾病是在一個新的地理區域發生,且發病率迅速升高、出現異常的基因序列,又或者是首次進入人體,那它們就被認定為是新發的疾病。更加需要關注的是那些在人體內定居下來并在國際間傳播的疾病。這些疾病一般通過動物、食物傳播,或由耐抗生素的病原體引起,而且它們的出現和傳播與人口統計(如旅行、人口增長)、行為(如藥物使用)、經濟活動(如農業集約化)或人為引起的環境改變(土地利用的變化、氣候變化)等相關(Weiss和Mc Michael 2004; Jones et al. 2008)。這些潛在的驅動者和野生動物、家畜、人類的病原體動力學之間的相互作用是傳染病生態學的研究焦點。

2 生態學

生態學源自于自然史,到19世紀末,因“生物體及其所處環境相互作用的研究”而被看做一種科學規律并聲名鵲起(Haeckel 1869)。生態學起初作為一門描述性科學,其物種形成、適應、進化的理論迅速成為了這個領域的中心。并衍生出許多批判性的研究方法(Lawton 1999)。在過去幾十年當中,生態學家通過分析實地觀察、實驗室研究和大規模的現場調查數據,對種群的結構和動態、群體間相互作用和生態系統的復雜性進行了描述。

我們重點關注種群、群落和生態系統生態學。種群生態學是研究物種種群動態和密度、出生率、死亡率、遷入數、遷出數等相關指標的科學(Hall 1988; Murray 1999)。種群動態是通過物種間相互競爭、捕食、寄生而產生的。群落生態學描述不同物種種群聚集而形成群落、組成與多樣性的形成過程。相關的群落指標有相似性、持續性、物種和基因多樣性。生態系統生態學是研究生態系統的生命組分和非生命組分的相互作用以及能量與物質流動的科學(Lindeman 1942; Odum 1969; Cook 1977)。生態系統的指標包括狀態、等級和生產力。生態系統為物種的組織結構提供了框架、資源艙,以及調節功能、過程、服務的動態。

在現代生態學方法中,可以用一個網絡視角來描述生態系統組分間的相互作用,通過以種群為節點,用線將每個節點連接起來作為邊界,與整體環境和非生命組分組成的生態系統矩陣(圖1)。這個框架補充了生態系統思維從結構分層到網絡的轉變。雖然本章上下文介紹的概念是野生動物和新發傳染病,但它們可以概括為生態系統相互作用的多樣性。

傳統的生態系統關注定向演替的概念,由此生態系統沿著一條可預見的路徑發展到頂峰(如成熟的落葉林)(Clements 1916; Gleason 1939)。事實上,生態系統是持續適應內外部變化影響的、動態、復雜的種群聚集。它們很少像食物鏈、營養級、物種優勢描述的靜態表現那樣處于穩定或平衡狀態。此外,當受到外界干擾時,生態系統中各樣鑲嵌體、斑塊組分會在穩定狀態中發生非平衡的動態漂移。生態系統復雜的結構長期以來阻礙了我們對它的運作進行預測預報,也阻礙了我們對它恢復力、復雜性和混亂性的理解。

3 生態系統:豐富度、結構和流動性 

從歷史觀點上說,公共衛生專注于人類種群的動態和結構——而這僅僅是全球生態系統背景中一個環節。整體上看,人類健康和其他生物體最好能被考慮進種群、群落和生態系統的相互作用中。在“同一健康”背景下,傳染病需要重新定義,即把自然環境視作疾病媒介自身的棲息地,如介水傳染病(water-borne infectious diseases)。

3.1  種群動態 

3.1.1背景 

種群生態學以馬爾薩斯生長模型為中心理論,專注于一定區域內個別物種的動態。然而,野生動物種群并不是靜止的,它們的增長曲線也不是規律的。此外,種群生態學表現出復雜的周期性,相互作用進化的種群,包括競爭、捕食、植食性和互利共生,與此同時,也證明了隨機動力學和對干擾的延遲反應。

由于人們對野生動物種群的了解并不完全,很多物種的歷史數據都是缺失的,或致無法做到常規檢測。此外,覆蓋范圍隨著地理區域、類群、大小、豐富度,以及經濟社會價值的差異而有所不同。

3.1.2與人類健康的相關性

盡管大多數新發傳染病起源于野生動物,但與人類群體和人口統計特征研究對比,幾乎沒有研究能解釋宿主、保存宿主、媒介的種群、群落和生態系統之間生態學的內在相關性。這些涉及野生動物健康的不確定因素對家畜和人口數量都將構成威脅。至少,這些與人類健康密切相關的傳染病媒介亟待深入研究,如那些正在發展并傳播的疾病,至少可以提供一些諸如疾病監管和/或疫苗研制等的生態服務。識別這些關鍵物種不但有助于常規監測設定優先順序,而且可以發現至今仍未知的受到威脅或有痊愈跡象的物種。

宿主和媒介數量的波動為疾病傳播帶來一種可變的風險分配。有些物種在與人類生理的相似程度(如靈長類和野豬)或覆蓋范圍的廣度(如鳥類和蝙蝠)上是獨一無二的,這也成為整合者、傳播者、進行病原體重組和突變的實驗室的獨特威脅(Daszak 2000)。    

3.1.3局限性

野生種群生態學可用于改善全球健康模型,但有一定的局限性。我們很難為“種群”下定義,而且以種群為基礎的定義通常是不完整的。那些被自然或人工隔離的種群通常表現出獨特的行為方式和特異的風險(Levins 1968)。種群是一個連續的統一體,如年齡、性別、體型大小這些因素都是影響疾病傳播的危險因素,尤其是當媒介分配并不一致的情況下。因此,單獨從群落結構和生態系統矩陣的角度考慮種群動態過于簡單化。 

3.2  群落結構

3.2.1背景   

群落生態學描述了節點和它們的相互作用關系或邊界。個別種群的貢獻采用網絡指標表示,其中一個例子是識別影響這個系統結構的決定性關鍵節點的高度連接性。應該注意的是群落可以表現均衡和非均衡動態。

生物多樣性特征(characterizing biodiversity)是群落生態學的基礎。它也是其中一個廣為報道和流行的概念。生物多樣性在不同的空間尺度上有所差異,它不僅描述了一個節點的種類和基因多樣性,而且也從豐富性、豐度、和均勻度的角度描述了節點的多樣性(Bisby 1995; Jost 2007; Whittaker 1972)。

3.2.2結構

食物網代表了生態學的中心概念,并以節點的復合層級應用于模擬群落結構(Lindeman 1942; Elton 2001; Forbes 1887; Hairston et al. 1960)。在消費者和資源的交互節點之間的相互作用構成食物網的主干,而且這些節點可以構成營養級、捕食者種群如最高級的捕食者(Borrvall和Ebenman 2006; Finke和Denno 2005)、中間捕食者(Elmhagen和Rushton 2007)、食草動物和初級生產者。連線通常是單向的,但當較低營養級別的生物捕食較高營養級別的生物幼崽,就可以在某些生物體的生活史中實現跳級。

單向營養級食物網是最簡單的(Tilman 1982),但現實世界中幾乎不存在,多向營養級雖然復雜,但更現實更多見(Cohen 1978; DeAngelis 1992; Polis和Winemiller 1996)。受到共同進化、互利共生、自養、植食、競爭、遺傳學和物種形成的影響,捕食關系在營養級結構的表現中占據著主體地位營養級結構中還有。

食物網是由低級生物和高級生物共同組成的。食物網的下行控制發生于消費者的捕食和資源消耗過程里,并影響著群落的大小結構。與此同時,由下而上的作用機制是通過豐度、可得性、初級生產者的可食性(自養生物)和第二級生產者(食草動物)來實現的。

3.2.3變化   

 一個系統的結構動力學,也就是節點和邊界的排列,可以影響種群對干擾反應的大小和變異性。來自一個節點的內因性(內部的)壓力可以重新組織整個系統。食物網通常是營養級之間的線性連接;然而,對外源性(外部的)干擾的反應會暴露復雜的非線性動力學和反饋回路。不像某些例如自然平衡或生命之樹的特性,從食物網操控來看,生態學網絡顯然是復雜的系統,其包含了層級、網絡、多系統嵌套、循環和流動(Carpenter和Kitchell 1996; Scheffer和Carpenter 2003)。

3.2.4與人類健康的相關性

當生態學納入公共衛生事業中時,其范圍就被限制在個別群落的分布和數量內。如果理解了人畜共患病的源頭,那么研究疾病宿主和媒介的種群動力學無疑是重要的,但我們需要在明確其他節點之間的相互作用的情況下研究種群。事實上,那些即將出現疾病的群落可以提示與在種群分析中不同的重要的節點和相互作用。例如,一些節點,如基礎物種,可能由于具有穩定的關聯性和高度集中性而對這個系統的重要程度呈現差異性。傳染源與生態系統緊密相連并通過該網絡迅速地傳播疾病。識別和監控這種基礎物種、傳染源和那些調節宿主和媒介密度的節點對于疾病防治非常重要。

當通過食物網改變某個營養級時,營養級聯會調控宿主的種群密度。例如,當某個捕食者的種群瓦解,某種相應疾病的宿主和媒介就會從該捕食者的限制中釋放出來,那么對疾病的監管也就減弱了。直接消除捕食者這一行為減輕了被捕食者種群數量的壓力,而且可能改變被捕食者的生理應激能力、行為(Bakker et al. 2005)和生存狀態(Werner和Peacor 2003)。在這種情況下,宿主和捕食者無疑需要加強監控。

種間斗爭影響了疾病媒介的數量、進化速度、多樣性和致病力。這些過程與宿主和系統的群落動態緊密聯系在一起。因此,由野生動物貿易、運輸或氣候改變所引起的外來物種入侵都會導致食物網的重建,進而改變疾病出現的概率。

一方面,物種的引入,像白紋伊蚊(aedes albopictus)這種具有侵略性的疾病媒介,可以改變感染特定媒介傳播疾病的概率。另一方面,入侵物種在適當條件下可以降低疾病風險。物種入侵可以導致繁榮或蕭條的動態現象,降低系統的穩定程度,把當地的物種變為不可逆的交替狀態。入侵物種會通過隔離和奠基者效應從遺傳學角度偏離于原來的物種,為疾病的發生推波助瀾。

食物網的時空變化對種群遷移尤其敏銳,它們對資源的需求隨著棲息地而改變,而且對其他物種的影響可以從一個系統轉化到另一個系統。實際上,遷移為物種和種群提供交換病原體的機會。在這些情況下,繪制分布式的食物網可以幫助識別疾病傳遞的途徑。

3.2.5局限性

食物網和群落間相互關系的分析使數據模型具有高度復雜性。此外,很難精確地判斷個別種群在食物網模型當中的營養級位置。當穩定同位素分析技術取得進步時,脂肪酸和生態化學計量學就可以幫助判斷群落中與其他種群相關的營養級位置和飲食組成;然而同位素測量有位置的限制,在此基礎上,正如受到了外部津貼的影響,在當地自養生產系統中的動物產品與市場價值相對應。因此,在食物網中很難做出有意義的比較。我們需要這樣一個方法,在沒有因限定食物網造成偏差的前提下,歸納模型和確定食物網中種群的方位以及網絡的功能性價值(Olff et al. 2009)。通過食物網,我們可以證明生物地球化學過程在群落中扮演著重要角色(Carpenter和Kitchell 1996; Scheffer和Carpenter 2003)。所以,盡管群落生態學考慮到種群間相互作用的關系,但是這些系統最終應該在它們所處的環境以及生態系統營養級別中得以進一步研究。

3.3  生態系統模型 

3.3.1背景   

生態系統生態學中包含的生物物理學機制,通過生命體和非生命體調節生態系統的新陳代謝,其中包括生態功能、生理學過程、種群和群落、物質循環利用、營養素循環以及系統之間的聯系,人們高度關注其中的影響生物體自身及其生活史的相關習性、物質循環流動等。通過非生物路徑的網絡聯系可以幫助確定這些關系,例如碳循環就是非常有用的例證,碳元素通過跨越生物和非生物的間隔而流動、吸收和轉化。

生態系統模型為生態系統網絡提供背景結構的時空馬鑲嵌體。這是一個不可預知的復雜的動態系統,包括生物體對它們周邊環境資源的提取、修飾、釋放其中形成的多元關系。某個生物體周圍的物理化學條件會隨著資源消耗和廢物產生而幫助調整它的新陳代謝(Begon et al. 1996)。最終,資源流動影響種群和群落的系統動態。

3.3.2生物地球化學    

生物地球化學通過生態系統模型描述物質的流動,如營養、毒素的流動,包括分解和腐敗過程。它通過食物網在生物體與非生物體之間周而復始地循環。微生物在資源循環中扮演了至關重要的角色,它們分解廢物并將物質礦物化,在本質上推動著生態系統的營養循環。溫度、鹽度、pH值和氧化還原反應引起了調節生物體及其代謝的梯度分布,實際上也影響了資源利用(Schlesinger 1991)。

資源的可及性尤其是營養素,與種群動態息息相關,如生物體的生命周期、群落結構和食物網。含磷物質在淡水湖中是通常是限制性營養素。盡管含磷物質可以通過其他物質轉化而成,但生態群落可以影響內部資源的可用性,從而改變群落成分。例如,某些浮游動物,為其繁殖需要而隔絕含磷物質,這樣,在某種程度上也限制了競爭物種的生長速度和密度。這種競爭作用最終會影響水的質量和物理特性,如透明度和溫度曲線(Elser et al. 1998)。

該模型的物理化學條件會驅動酶催化反應過程,并影響生態系統中棲息地的適宜性和生態位結構。Olff 等人提議(2009),在食物網中增加生態化學計量學水平軸來補充垂直營養軸線(圖1)。這些框架基于海洋生態系統(Azam et al. 1983)和地面系統(Bardgett 2005; Wardle 2002)的研究,強調在有機營養型和自養型的基礎上為食物網建立雙重基礎。 

3.3.3地形

地形為生態系統模型提供了物理結構,包括了生物體的棲息地。不同種群棲息地的連接(如野生動物領地)可以影響生物體的分布和疾病傳播規律。隨著物質在水、大氣和土地等媒介間的轉化,它們的可用性得到改變。地形支持一個決定非生物資源空間的非生物資源鑲嵌體,包括物質狀態和攝食的適宜性。

3.3.4生態系統工程學  

生態系統工程學是指研究生物體影響其棲息地結構的生物物理反饋機制過程的科學。這可以從根本上把生態系統功能從局部轉變為全球范圍(如:從海貍建壩到森林呼吸功能)。生態系統工程學影響生物的生存環境,或多或少地讓環境更適宜生物自身和它們的競爭對象居住(Jones et al. 1994; Wright和Jones 2006)。比如在澳洲,建造兔子柵欄是為了限制具有物種入侵性的兔子泛濫成災,卻反而改變了許多本地食草動物的生活模式,同時進一步影響了土壤的蒸發蒸騰作用和區域性降水。這最終會改變許多生物賴以生存的微小氣候與環境的適宜性(Lyons et al. 1993)。反饋回路和循環為系統增加了復雜性和非線性特性。它們可以造成交替的穩定狀態和突然出現的臨界點,在臨界點,交替環境的轉變會更改功能和引入混亂(Scheffer和Carpenter 2003; Carpenter et al. 2008; Huisman和Weissing 1999; Van de Koppel et al. 2001, 2005; Rietkerk 2004)。

3.3.5與人類健康的相關性    

生態系統進程通過毒物與營養物質的相互作用直接影響人類健康,并且通過疾病周期和疾病發作強度間接影響人類健康。毒物在食物網中富集并對人類健康造成威脅,如雙對氯苯基三氯乙烷殺蟲劑(dichlorodiphenyltrichloroethane, DDT),它能有效控制疾病媒介,但同時由于生物富集作用危及動物和人類的健康。生態系統為濕地和沉積物起到隔離毒素的作用,但這些作用通常都是脆弱的,而且它們的破壞將會對該系統造成廣泛的影響。湖泊營養富集化或富營養作用與介水傳染病的流行有直接關系(Johnson和Carpenter 2008)。疾病流行的調控是一個間接的生態系統服務過程。然而,生態系統的微小變化會改變調控過程并釋放新的病原體,萊姆病和稀釋效應均可以充分證明這一點(Ostfeld和Keesing 2000)。 

4 綜合生態健康威脅 

在現今的世界,生物圈正經歷著空前的人為生態系統工程,范圍從土地流轉到生態簡化和廣泛的生物地球化學轉變。這些變化帶來的影響貫穿于生態系統各個種群、營養級和其相互作用中,并且影響生態系統的服務和恢復力。隨著被改善的生態系統和管理體制的出現,我們必須認識到它們對人類健康的潛在影響。

調查人員已經研發出熱點地圖來描述疾病出現的風險(Jones et al. 2008)和生物多樣性受到的威脅(Mittermeier et al. 1999)。然而,耦合社會—生態學的風險模型還有待發展。隨著網絡的發展,動態風險需要反復不斷地更新以監測新興的威脅。主要的驅動力是人們對土地的改造,如森林砍伐、農業開發和棲息地破壞,和由人為因素引起的復雜間接反饋機制等,都對生物地球化學循環造成影響,如營養循環和氣候變化。

生態系統中種群生存的空間一直在重建。而新建系統不穩定,并呈現出復雜的非平衡動態和交替狀態。獲得流行病曲線圖(圖2)遠比種群、群落、生態系統這些簡單的聚集性概念所需要的更多(Schoener 1986)。如果我們想要了解一個干擾因素如何在系統中傳播或衰減,就必須監控網絡系統屬性的變化以及系統崩潰的彈性指標和先導指標。如果沒有理解耦合的社會—生態學系統的突發拓撲學意義,則會導致奈特不確定性(Knightian uncertainty)和干擾,前者的風險是不可估量的,而后者中因果關系是失調的。在這些情況下,干擾因素都會通過新興的網絡動力學被放大。

4.1土地利用、轉變和生態簡化     

棲息地破壞、土地使用或土地覆蓋等變化將影響整個環境的物理結構,對生態系統產生極大影響。它們會危及一些關鍵服務,諸如疾病管理和其他未知的生態系統服務。比如,隨著對秘魯亞馬遜森林的砍伐和人類的侵入,傳染病的例數達到了高峰,但是當人類和病原體互相適應后又重新達到穩定(Olson 2010)。侵入生態系統的后果往往難以預料,因為其傳播動力影響因素過多且結局無法預測。然而,在上文中生態系統就同時表現出疾病傳播力的改變和瘧疾媒介棲息地的改善。

基因多樣性決定物種的適應性。我們應該預見土地使用的改變所引起的病原體生理學、形態學和行為學上的普遍適應性改變,以及不可避免的新發疾病的出現。眾所周知,地理和地形在疾病傳播中起著至關重要的作用,事實上早期的疾病地圖就是由Finke和Humboldt在維多利亞時代早期所繪制的(Tylianakis et al. 2007)。因此,我們可以預料地形變化會在根本上改變現存的生態系統網絡。在地形水平上的變化,例如棲息地碎片化造成的隔離,與生態系統形成高度聯系的趨勢背道而馳。然而,隔離系統的增加可能導致基因漂移,而且從始祖效應和遺傳瓶頸引入新的脆弱點。這些稀有物種保護區和生物廊道成為了疾病轉化的熱點地區,這是因為生物體擁擠于人類聚居地之外,并且受到可用資源縮減的壓力。 

4.2生物地球化學影響  

綠色革命為全球生物地球化學帶來了天翻地覆的變化。農業實踐的演化改變了耕地的景況——無論從面積還是從生產力而言都是重要的棲息地。在這種背景下,考慮到全球化過程中人為因素的影響,生物地球化學與人體健康尤其息息相關。第二次世界大戰之后,炸彈制造工廠為維持生計而轉行生產農業化肥。因此,從根本上改變了生態化學計量學。于地史年代來說這是一個短期實驗,而且對全球生態系統進程的長期影響仍不清楚。事實上,生產的化肥是典型的限制生產力的營養素,因此會不可避免地影響生物體的密度和分布,包括疾病宿主和媒介。

5 生態學對疾病的影響:豐度、聯系、分布和進化   

在2004年,國際野生生物保護學會(WCS)召集研究人員創造出一個術語:“同一世界,同一健康(One World–One Health)”,在新發傳染病和環境管理者之間建立聯系以維護全球利益。同一健康運動需要把各學科和各部門的方法運用到疾病預防、監督、監測、控制和緩解,以及環境保護當中。同一健康計劃的目標是改善健康狀況,提高生活質量。該目標已被獸醫學、人類醫學、農業以及環境衛生相關組織機構所接受。同一健康運動的促成來自于環境、獸醫、農業科學以及公共衛生的理念,同時也使人們更為廣泛地關注社會經濟方面對于人和動物健康的影響。

20世紀90年代,國際發展研究委員會(IDRC)出于將生態系統和健康聯系起來的目的提出了生態健康(ecohealth)的概念(Lebel 2003)。生態健康概念逐漸發展,吸引了各領域對之感興趣的研究者。

生態健康模型必須包括人類健康,且同一健康必須包括野生動物健康。否則,我們對疾病風險的理解將是不徹底的。社會科學和公共衛生中的概念性模型、數學模型可與農業及生態學發展有效地結合起來。因此,社會生態學模型將容納新生系統的特性,并且考慮非線性復雜行為所帶來的挑戰。

總的來說,我們在本章中提出的公共衛生生態學方法,在本質上,是種群動態、群落結構和生態系統模型與復雜性、恢復力、生物地球化學概念的結合。

6 個案分析

6.1皇家島上狼和麋鹿的種群動態    

疾病的出現可以強有力地影響野生動物種群的數量和多樣性。皇家島上的狼和麋鹿的種群動態就是一個經典案例。單一捕食動態的獨特之處在于它的簡單性和研究的長期性。這個系統中狼和麋鹿的數量從來沒有達到平衡,并且我們無法解釋其原因到底是狼群控制麋鹿的數量還是麋鹿影響狼群數量所引起的(Vucetichet al. 2011)。此外,疾病和氣候均對該系統造成一定影響。1980年,家犬攜帶的細小病毒造成了狼群數量的急劇下降。隨后,麋鹿種群數量劇增而使其越冬的主要食物香脂冷杉迅速減少。這一切導致的結果是,1996年嚴冬麋鹿種群數量也急劇下降。麋鹿是一種巨大的草食性動物(Owen-Smith 1988),身體會生長到足夠大來躲避狼群的捕食,所以狼群捕食的對象通常都是年幼或衰弱的麋鹿。麋鹿容易受扁虱攻擊,扁虱使麋鹿身體狀況變差成為弱勢群體從而易于被狼群追捕。最終,入侵性病原體動態和捕食關系、資源可用性、寄生關系、非生命體狀態和遺傳多樣性結合,一起影響著群落結構。這些因素都會影響種群動態和群落結構預測模型的穩定性。這個案例說明在動態的生態學系統中建立新發傳染病模型的困難性。

6.2霍亂的生態學   

在過去的20多年,許多人研究霍亂(一種介水傳染病)的發病率和發病強度與環境參數(包括溫度、鹽度、營養、電導率)和其他因素(如降雨量、極端的天氣事件、民眾是否能獲得安全飲用水和衛生設備)的關聯性。

Colwell和Huq(1994)觀察到,霍亂病原體即霍亂弧菌,是與浮游生物(主要是橈足類)共生的,因此在孟加拉國開展了每年霍亂發病率的調查。他們發現其影響因素不僅包括水溫和鹽度,還與每年浮游生物的循環相關(Colwell 1996)。在孟加拉國每年兩次的霍亂高峰期(春季和秋季)與浮游生物在春季和秋季發生的水華現象相對應,并證明橈足類是霍亂的載體(de Magny et al. 2008)。Lobitz等(2000)使用衛星遙感測量進一步監測孟加拉灣的葉綠素、海面溫度和海面高度等數據,為建立霍亂與氣候關系的模型提供依據。恒河三角洲(Ganges delta)的河流系統模型更詳盡的分析揭示了春夏季霍亂暴發的誘發因素,即降雨量、河流高度、流量和鹽度(Jutla et al. 2010)。 

人們可以在環境中追溯霍亂以及其他水源性傳染病的來源(Jutla et al. 2010)。因此,霍亂弧菌的生態學對理解疾病的發生率非常關鍵(Colwell et al. 1977; Lipp et al.2002)。基于霍亂弧菌的生態學和進化,可預測世界上多個地區的霍亂發生率。事實上,在南亞和撒哈拉以南的沿海地區的初步研究結果表明,結合區域性的水文氣象學和衛星數據可以構建有效的霍亂預測模型,為霍亂暴發之前實施強化干預措施提供時間。 

6.3尼帕病毒的出現

近十年來,人們已經認識到野生動物和家禽在疾病傳播過程中的作用(Karesh et al. 2012)。狂犬病等人畜共患病在野生動物中仍呈現區域性流行,并且會不斷把病原體傳播到人。然而,野生動物在新發傳染病的傳播過程中起了至關重要的作用。大部分新發傳染病都是動物源性疾病且來源于野生動物(Jones et al. 2008)。諸如尼帕病毒、SARS冠狀病毒、埃博拉病毒等病原體均起源于野生動物物種,且暴發于人口密集的地方如熱帶和亞熱帶區域,加之環境的急劇改變驅使其傳播風險與日俱增。生態學在理解動物源性疾病出現的模式中扮演著重要角色,生態學家應該致力于同一健康的工作中。

傳統的新發人畜共患病的流行病學調查重點在于新發傳染病的病例網絡以及追溯來源和調查危險行為。遺憾的是,大部分研究只傾向于把野生動物視為疾病傳播的危險因素,卻很少關注野生動物本身的種群動態。例如,人們認為馬來西亞果蝠是尼帕病毒(Niv)的保存宿主,因此就認為果蝠是尼帕病毒出現的危險因素。在馬來西亞,尼帕病毒首先出現在臨近果蝠棲居地的養豬場。人們猜測農場的密集性質是尼帕病毒出現的引發點(Chua et al. 2000)。另一個假設是,繼在嚴重的厄爾尼諾現象事件期間發生的森林火災之后,蝙蝠從附近的蘇門答臘島(Sumatera)把病毒帶到了這個國家(Chua et al. 2002)。包括野生動物學家、獸醫、病毒學家、數學模型師、醫生和流行病學家在內的合作團隊,收集和分析了關于蝙蝠的獵殺、指定農場豬的種群動態、果蝠活動范圍以及病毒在尿液、唾液和果汁中生存的能力等數據(Pulliam et al. 2011),證明果蝠在發病農場區域持續存在以及當地集約生產的特點使病毒感染養豬場,并使部分豬群產生免疫,繼而使養豬工人長期暴露,最終引起疾病大規模暴發(Pulliam et al. 2011)。

在孟加拉國的早期研究認為出現尼帕病毒的一個危險因素是飲用棗椰樹汁,猜測可能是因為收集樹汁的容器被果蝠污染所致(Luby et al. 2006)。隨后,野生動物學家使用紅外攝像機進行調查確認了污染領域(Khan et al. 2011),并對果蝠種群進行了縱向分析,以檢驗是否存在季節性規律可用于評估疾病風險。這些研究證明了結合流行病學和具體的疾病調查來分析野生動物生態學的價值。考慮到動物源性疾病在過去幾十年中不成比例的增長,這種方法顯得越來越重要(Joneset al. 2008)。

文字來源:人民衛生出版社《同一健康與新發傳染病》(主譯  陸家海  郝元濤)


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