气候变化对鼠疫发生的机制研究

Yersinia pestis is well known to be the pathogen of plague. Rodent and flea play important roles in the plague transmission as the main host and vector of the pathogen. Human is extremely sensitive to the plague infection. Plague is associated with climate variation in both human society and animal population. Climate affects human plague through its impact on animal host population dynamic and vector density fluctuation. Climate could drive the invasive probability, the intensity and the transmission capacity of plague.This project plan to integrate three methods, 1)statisticcal modeling and simulation on computer, 2)surveillance in natural plague foci, 3)control experiment in enclosure in Inner Mongolia. Based on mathmatical and population ecological methods, results could be compared and validated with each other.We plan to explore the mechanism by which the climate factors drive the spatial- temporal dynamics of plague and the bottom-up effect of climate on regulating the rodent population variation in four different types of foci in Inner Mongolia. By collecting the historical plague surveillance data and comparing with the reults from huge semi-natural enclosure in Xilinhot,we study multi-factors driven plague spread in Inner Mongolia, try to uncover the mechanism problem. In this project, we plan to analyze the structual nonlinear relations among host populations, flea density and plague pathogen. Moreover, the results from this project could be used as strategies in plague prevention and control.

鼠疫杆菌（Yersinia pestis） 是鼠疫的病原体。鼠类和蚤类分别作为主要宿主和媒介，在鼠疫的传染途径中起着重要作用。人类对鼠疫感染极端敏感。人间鼠疫和动物间鼠疫都与气候的波动有密切的联系。气候通过驱动鼠疫宿主动物种群波动、媒介动物密度变化从而影响人间鼠疫流行。本项目通过整合历史数据分析建模、野外自然种群调查监测和围栏内人工模拟实验三种研究手段，交互验证统计模型与实验的结果，分析气候变化对内蒙古地区不同鼠疫疫源地鼠类-蚤类-鼠疫三级系统的影响及其群落相应的机制。明确鼠疫流行中的鼠类种群、蚤、病原体之间复杂结构和非线性效应。建立基于数理统计的时空动态模型，进行鼠疫疫情发生的风险评估和预警，为鼠疫防控提供策略。

气候对以鼠疫为例的烈性传染病的影响效应的研究是近年来的生态学研究重点之一，但在已发表的研究中对跨多层级效应的机制的探讨很少，缺乏数理建模和野外试验相互验证的研究。本研究中，我们开展了历史资料整理、数理模型建立、围栏试验、野外监测的研究内容。我们通过收集内蒙古自治区内达乌尔黄鼠、长爪沙鼠、布氏田鼠、蒙古旱獭鼠疫自然疫源地1980年至2006年间32个旗县，100余个采样点，1000余样本的历史数据。我们建立了鼠-蚤-疫的多变量数据库，是中国乃至全球范围内已公开发表使用的覆盖范围最大，包含鼠疫自然疫源地类型最多样的大型数据库。通过对历史记录的数字化和地理坐标解析，我们深入理解了内蒙古地区鼠疫的空间分布和时间动态规律和机制。我们采取了广义线性模型（GAM）和结构方程模型（SEM）相交互的数理统计方法，结合大型野外台站的试验操作。长爪沙鼠鼠疫自然疫源地和达乌尔黄鼠鼠疫自然疫源地对气候变化的动物生态学效应存在机制性差别。长爪沙鼠鼠疫自然疫源地符合“营养级假说”，达乌尔黄鼠鼠疫自然疫源地不符合“营养级假说”。从而综合说明，气候对鼠疫的影响机制在不同鼠疫自然疫源地类型之间存在明显差异，存在显著的复杂性和多态性。本项目产生的结论有助于对鼠疫的防控与监测，建立的数据库为下一步综合国内外研究提供了坚实基础，探索的方法已应用于相关生态学数据分析与挖掘之中。