景观组成结构对动物传染病传播风险的影响

Understanding the effects of landscape configuration on disease risk is a prerequisite to better understand the transmission dynamics of animal infectious diseases, and will enable us to predict disease risks and provide effective control measures in the context of global land use changes. Landscape epidemiology has recently been developed to study and predict transmission dynamics of many diseases at landscape or regional scale, so that effective control measures for these diseases can be formulated and tested. These studies, however, often focused on the effects of landscape factors at landscape or regional scale and neglected their effects at local scale. Moreover, previous studies exploring the mechanisms underlying the effects of landscape factors usually paid little attention on its effects on host community composition, which, from disease ecology studies, can largely influence disease dynamics. By studying the outbreak-persistence-fade out patterns of two typical diseases (a direct/aerosol transmitted disease: highly pathogenic avian influenza virus, and a vector-borne disease: Lyme disease) and constructing theoretical models, this study aims to investigate the landscape factors that influence disease risks and explore and test the underlying mechanisms. We will focus on how landscape configuration affects disease dynamics at multiple spatial scales and how these effects operates via influencing the host community composition.

理解景观组成结构对传染病传播风险的作用有助于在全球土地利用变化背景下理解动物传染病的传播动态、准确预测疾病风险，并提供有效的预防控制措施。当前景观流行病学技术在研究区域或景观水平上的疾病传播动态中已经被广泛的应用，并为很多疾病提出了有效的防控措施。然而现有的研究通常局限于景观因子在区域或景观尺度上的作用，对其在局部水平上作用的关注较少。另外，在探讨景观因子作用机制时，当前的研究通常忽略了其对宿主群落组成结构的影响。而宿主群落组成结构在疾病生态学的研究中已经被证实能够很大程度上影响到疾病的传播动态。本研究以两种典型传播类型疾病（禽流感和莱姆病）为研究对象，通过研究疾病的爆发-维持-衰退的时空格局，模拟疾病传播的动态过程，辨识影响疾病传播风险的景观因子，并揭示其作用机制。重点研究景观组成结构是如何在多尺度上影响病原传播，以及是如何通过影响宿主群落结构而间接影响疾病传播动态的。

景观组成结构能够通过影响宿主/媒介的分布影响从而到传染病的传播动态。尤其地，景观结构可能通过影响宿主群落组成结构从而在群落水平上影响到传染病的传播风险。本研究以三种不同类型的动物传染病（直接传播型的高致病性禽流感H5N1，媒介传播型的莱姆病，以及两种类型均可传播的非洲猪瘟）为例，研究了景观变量在不同空间尺度上对三种传染病暴发风险的影响。研究发现，景观变量的作用在不同疾病中具有特异性。在禽流感H5N1和莱姆病中，我们发现一些景观变量可以通过影响宿主群落多样性从而影响到疾病风险；但是在非洲猪瘟中，生境破碎化指数和疾病风险间没有显著的相关性。群落宿主多样性和禽流感H5N1的暴发风险呈正相关，但和莱姆病的暴发风险呈负相关。通过整合分析发现，宿主丰富度和动物传染病的风险在总体上呈负相关。通过系统地讨论生境破碎化对病原传播的作用，我们发现生境破碎化和景观连通度能够在生态学，流行病学以及进化生物学三个不同角度对病原的传播产生影响，其净效应取决于各角度下作用的方向和强度。另外，通过理论建模，我们发现不同疾病风险指标对风险因子（包括景观变量如景观连通度）的响应可能不同。本项目的一些研究结果不仅有助于深入理解景观组成结构对传染病传播风险的影响，还将对相关疾病（如禽流感）的精确预测提供理论框架。