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摘要：目的分析影響森林革蜱分布的氣候環(huán)境因子及其在我國的潛在適生區(qū)，并預(yù)估氣候變化對(duì)我國森林革蜱分布的影響。方法檢索森林革蜱在我國的地理分布相關(guān)文獻(xiàn)，提取分布點(diǎn)坐標(biāo)信息，采用最大熵模型（maximumentropymodel，MaxEnt）對(duì)我國森林革蜱潛在適生區(qū)進(jìn)行預(yù)估。結(jié)果對(duì)我國森林革蜱分布影響較大的氣候環(huán)境因子中依次為海拔（貢獻(xiàn)率為21.6%）、最冷季降水量（16.7%）、最干季平均溫度（15.4%）、年平均溫度（12.3%）；森林革蜱主要分布于我國北方，尤其是內(nèi)蒙古自治區(qū)和中國東北地區(qū)；在典型路徑濃度（RCP）4.5氣候情景下，2070年我國森林革蜱適生區(qū)面積將增加10.4×104km2，新增適生區(qū)主要分布于湖南、青海、江西和浙江省。結(jié)論海拔可能是影響森林革蜱分布的主要因素，未來氣候條件下森林革蜱的分布范圍將會(huì)擴(kuò)大。

關(guān)鍵詞：森林革蜱；MaxEnt模型；分布區(qū)；環(huán)境因子

蜱是吸血性體外寄生蟲，在吸血過程中可傳播多種病原體，嚴(yán)重危害人類和動(dòng)物健康［1］。森林革蜱（Dermacentorsilvarum）作為硬蜱中較為常見的一種，可以傳播森林腦炎、萊姆病及立克次體病等疾病［2］。本研究擬使用最大熵模型（maximumentropymodel，MaxEnt）對(duì)森林革蜱在我國的適生區(qū)進(jìn)行分析，并預(yù)估未來至2070年氣候條件下森林革蜱的分布。

1材料與方法

1.1森林革蜱分布點(diǎn)獲取

在中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)中以“森林革蜱”為檢索詞進(jìn)行全文檢索，在PubMed、WebofScience數(shù)據(jù)庫中以Dermacentorsilvarum〔OR（D.silvarum）ANDChina〕為檢索詞進(jìn)行檢索，將所獲得的全部中英文文獻(xiàn)導(dǎo)入EndNoteX9軟件查重后逐篇閱讀，篩選出包含森林革蜱分布點(diǎn)的文獻(xiàn)。從篩選出來的文獻(xiàn)中提取森林革蜱地理位置信息；若文獻(xiàn)中未給出經(jīng)緯度信息，則提取調(diào)查地點(diǎn)名稱信息，通過百度地圖（https：//map.baidu.com/）中地圖開放平臺(tái)的坐標(biāo)拾取功能將調(diào)查地點(diǎn)轉(zhuǎn)換為經(jīng)緯度信息。為避免模型過擬合，將所得的全部分布點(diǎn)坐標(biāo)導(dǎo)入ArcGIS10.7軟件中，設(shè)置半徑為5km的緩沖區(qū)，使每個(gè)半徑為5km的區(qū)域中僅保留1個(gè)分布點(diǎn)。

1.2氣候環(huán)境因子的獲取

從全球氣候數(shù)據(jù)網(wǎng)站（https：//www.worldclim.org/）中下載當(dāng)前氣候數(shù)據(jù)（1970－2000年）和2070年氣候數(shù)據(jù)，共包含19個(gè)氣候因子（bio1～bio19），空間分辨率為5arcmin。地理因子包含坡向、坡度、海拔、植被覆蓋率，坡向和坡度可通過ArcGIS10.7軟件處理獲得，海拔數(shù)據(jù)從航天飛機(jī)雷達(dá)地形測(cè)繪任務(wù)（shuttleradartopographymission，SRTM）數(shù)據(jù)（http：//srtm.Csi.Cgiar.org/）獲得，植被覆蓋率由地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)（www.gscloud.cn）獲得［3-4］。將19種氣候因子和分布數(shù)據(jù)導(dǎo)入到ArcGIS10.7軟件中，利用其采樣功能提取環(huán)境因子，運(yùn)用SPSS17.0軟件進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)，若2種環(huán)境因子的相關(guān)系數(shù)>0.9，則僅保留生物學(xué)意義較大的環(huán)境因子納入后續(xù)分析。再通過MaxEnt模型10次運(yùn)行的平均結(jié)果獲得單個(gè)環(huán)境因子變化與物種分布概率關(guān)系的響應(yīng)曲線。

1.3當(dāng)前我國森林革蜱分布狀況預(yù)測(cè)

將入選的環(huán)境氣候因子導(dǎo)入到Maxent軟件，隨機(jī)選擇70.0%的分布點(diǎn)作為訓(xùn)練集，重復(fù)運(yùn)行10次進(jìn)行模型構(gòu)建，用剩余30.0%的分布點(diǎn)作為測(cè)試集用于模型驗(yàn)證［5］。用受試者工作特征曲線（receiveroperatingcharacteristic，ROC）下面積（areaundercurve，AUC）對(duì)預(yù)測(cè)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)：0.90≤AUC≤1.00為預(yù)測(cè)效果極好，0.80≤AUC<0.90為好，0.70≤AUC<0.80為效果一般，AUC<0.70為效果較差（失敗）［6-8］。最后，用ArcGIS10.7軟件將預(yù)測(cè)結(jié)果可視化，并利用自然劃分法將森林革蜱適生區(qū)劃分為4個(gè)等級(jí)：分布概率值<0.12為非適生區(qū)，0.12～0.32為低適生區(qū)，0.33～0.51為中適生區(qū)，>0.51為高適生區(qū)。

1.4典型路徑濃度（RCP）

4.5情景下2070年我國森林革蜱分布狀況預(yù)測(cè)從未來溫室氣體的排放和濃度變化趨勢(shì)來看，RCP4.5情景下其在2040年達(dá)到峰值，到2080年趨于穩(wěn)定，這種溫室氣體排放趨勢(shì)與中國未來發(fā)展趨勢(shì)一致，符合中國國情［9］。因此本研究擬采用RCP4.5氣候模式預(yù)測(cè)我國未來氣候變化。使用前文中構(gòu)建的MaxEnt模型，將2070年氣候因子、分布數(shù)據(jù)導(dǎo)入Maxent軟件后再次運(yùn)行，最終得到2070年我國森林革蜱適生分布。

2結(jié)果

2.1森林革蜱分布點(diǎn)

共獲取中英文文獻(xiàn)839篇，除去重復(fù)及數(shù)據(jù)缺失文獻(xiàn)，從109篇中獲得218個(gè)分布點(diǎn)，經(jīng)設(shè)置半徑5km的緩沖區(qū)篩選后，最終保留198個(gè)物種分布點(diǎn)用于分析。

2.2氣候環(huán)境因子對(duì)森林革蜱分布的影響

2.2.1氣候環(huán)境因子篩選結(jié)果經(jīng)相關(guān)分析，最終保留海拔、最冷季降水量等14個(gè)因子納入分析，各因子對(duì)森林革蜱分布的貢獻(xiàn)率見表1。其中，海拔（evel）、最冷季降水量（bio19）、最干燥季節(jié)平均溫度（bio9）和年平均溫度（bio1）4個(gè)因子貢獻(xiàn)率超過10.0%。2.2.2氣候環(huán)境因子對(duì)森林革蜱分布概率的影響貢獻(xiàn)率超過10.0%的因子與森林革蜱分布概率關(guān)系的響應(yīng)曲線見圖1。結(jié)果表明，海拔在66.7～3490.0m、最冷季降水量在10.2～33.6mm、最干燥季節(jié)平均溫度在-27.3～-8.7℃、年平均溫度在0.4～9.1℃時(shí)，森林革蜱分布概率較高，分布概率超過高適生區(qū)臨界值。

2.3當(dāng)前我國森林革蜱的潛在適生區(qū)及2070年我國森林革蜱的潛在適生區(qū)

森林革蜱4個(gè)等級(jí)的適生區(qū)范圍見圖2，當(dāng)前和2070年我國森林革蜱適生區(qū)面積及所占比例見表2。結(jié)果表明，高適生區(qū)主要位于黑龍江、吉林、遼寧、陜西省和新疆維吾爾自治區(qū)（新疆）西北部等地區(qū)，共118.7×104km2；中適生區(qū)主要分布在內(nèi)蒙古自治區(qū)（內(nèi)蒙古）東南部、山東和河北省等地區(qū)，總共為122.4×104km2。2070年我國森林革蜱高適生區(qū)面積減小5.0×104km2，損失地區(qū)主要位于山西和陜西?。恢羞m生區(qū)增加9.1×104km2，新增地區(qū)主要位于山東和陜西省；3類適生區(qū)面積總計(jì)增加10.4×104km2。

3討論

本研究表明，我國森林革蜱高適生區(qū)主要位于東北、西北等地區(qū)，而海拔、最冷季降水量、最干燥季節(jié)平均溫度、年平均溫度是影響森林革蜱分布的主要?dú)夂颦h(huán)境因子。趙國平［10］曾應(yīng)用增強(qiáng)回歸樹（boostedregressiontree，BRT）模型對(duì)森林革蜱在全國范圍內(nèi)的分布做出系統(tǒng)調(diào)查分析，其研究結(jié)果顯示森林革蜱的分布范圍與本文結(jié)果大致相同；氣候因子中，最干燥月降水量、最濕季平均溫度、氣溫季節(jié)性變化、最干燥季節(jié)平均溫度、最干燥季節(jié)降水量等環(huán)境因子對(duì)森林革蜱分布影響較大，而海拔、年平均溫度等因子對(duì)模型的貢獻(xiàn)度相對(duì)較低，推測(cè)出現(xiàn)該差異原因可能為預(yù)測(cè)軟件及原理不同、環(huán)境數(shù)據(jù)來源不同等。另外，本研究側(cè)重于氣候變化對(duì)森林革蜱分布范圍的影響，不考慮濕度等因子，應(yīng)用了與之不同的模型。我國東北及內(nèi)蒙古地區(qū)最冷季降水量通常在100mm以下，最干燥季節(jié)平均溫度通常在-10℃以下，如三江平原冬季降水量約為50mm，冬季平均氣溫約為-20℃，對(duì)應(yīng)森林革蜱高適生區(qū)。研究表明，森林革蜱在中國以外地區(qū)主要分布于俄羅斯的東南部和蒙古北部［11-13］，與我國森林革蜱大部分高適生區(qū)相連接。姚文炳和陳國定［14］實(shí)驗(yàn)研究表明，溫度和濕度對(duì)森林革蜱的發(fā)育繁殖有重要影響，12～18℃、相對(duì)濕度55.0%以上時(shí)適合其發(fā)育繁殖。說明溫度和濕度對(duì)森林革蜱生長(zhǎng)繁殖有較大影響。預(yù)測(cè)顯示，在RCP4.5氣候模式下，2070年森林革蜱適生區(qū)呈擴(kuò)大趨勢(shì)。由于全球氣候變暖、氣溫逐年上升、所有地區(qū)和所有季節(jié)的平均地表溫度增加［15］，森林革蜱在東北地區(qū)的適生區(qū)變化不大，但在新疆的適生區(qū)大幅減少，山西、陜西、青海省等原為高適生區(qū)地帶轉(zhuǎn)變?yōu)橹羞m生區(qū)，原為中適生區(qū)的地帶轉(zhuǎn)變?yōu)榈瓦m生區(qū)，而在南方的浙江、江西等省非適生區(qū)地帶逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榈瓦m生區(qū)，其適生區(qū)有逐漸向東推移的趨勢(shì)。上文中提及濕度55.0%以上時(shí)有益于森林革蜱生長(zhǎng)發(fā)育，而我國降水量呈現(xiàn)明顯的東部沿海多，西部?jī)?nèi)陸少，所以降水量可能是導(dǎo)致森林革蜱適生區(qū)東移的重要原因。本研究仍存在如下局限性：首先，從文獻(xiàn)中獲取的分布點(diǎn)不能代表所有森林革蜱的分布點(diǎn)，未記載有分布的地區(qū)可能是無分布或未進(jìn)行調(diào)查；其次，除氣候環(huán)境因子外，森林革蜱的分布可能受宿主動(dòng)物分布等因素的影響，由于無法獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，本研究未分析其他有關(guān)因子的影響。因此，未來需進(jìn)一步開展蜱媒系統(tǒng)監(jiān)測(cè)調(diào)查，以更加準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)蜱分布范圍。

作者:劉凱 姚曉燕 寸得嬌 張儀 李蘭花 單位:濰坊醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院 中國疾病預(yù)防控制中心寄生蟲病預(yù)防控制所