東北虎豹國家公園犬瘟熱空間分布預(yù)測

邵龍珠，張 鑫，王昊寧，黃利亞，王曉龍★

（1.長白山自然保護(hù)管理中心，吉林 安圖 133613；2.東北林業(yè)大學(xué)保護(hù)醫(yī)學(xué)與生態(tài)安全研究中心，黑龍江 哈爾濱 150040；3.東北林業(yè)大學(xué)野生動物與自然保護(hù)地學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040；4.哈爾濱學(xué)院地理與旅游學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150086；5.長白山科學(xué)研究院，吉林 延邊朝鮮族自治州 133613）

犬瘟熱（Canine Distemper，CD），是由犬瘟熱病毒引起的一種多宿主的高度接觸性、致死性動物傳染病。犬瘟熱病毒（Canine Distemper Virus，CDV）隸屬于副黏病毒科、麻疹病毒屬，其為單股負(fù)鏈RNA病毒。該病致死率可達(dá)100%），并可繼發(fā)肺炎、腸炎、腸套疊等癥狀，治療難度較大。虎豹公園位于北半球的中高緯度，屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，公園內(nèi)水量充沛，植被覆蓋率高，是東北虎、東北豹等野生動物良好的繁育和棲息的場所。東北虎、東北豹皆是犬瘟熱易感動物，一旦犬瘟熱流行程度加劇，必將引起虎豹公園犬瘟熱的暴發(fā)，因此虎豹公園的生物安全不容忽視，本文特開展此項(xiàng)研究。

1 材料與方法

1.1 CDV分布數(shù)據(jù)的收集和處理CDV病例的地理位點(diǎn)數(shù)據(jù)，在NCBI和CNKI中分別檢索“canine distemper virus”、“犬瘟熱病毒”，追蹤文獻(xiàn)獲取。排除無法確定地理坐標(biāo)和重復(fù)數(shù)據(jù)。東北三省共收集到39個(gè)分布點(diǎn)。

1.2 環(huán)境數(shù)據(jù)收集和處理從世界氣象數(shù)據(jù)庫（http://www.worldclim.org/）獲得，空間分辨率為30arc-seconds 1 km。所使用的68個(gè)環(huán)境變量分別是海拔（Alt）、全年12個(gè)月的平均最低溫度（Tmin 1～12）、全年12個(gè)月的平均最高溫度（Tmax 1～12）、全年12個(gè)月的平均溫度（Tmean 1～12）、全年12個(gè)月的降水量（Prec1～12）和19個(gè)生物氣候變量（Bio1～19）。

1.3 環(huán)境數(shù)據(jù)篩選通過ArcGis中的Spatial Analyst提取39個(gè)點(diǎn)對應(yīng)的環(huán)境氣候因子屬性值，并采用SPSS 22軟件進(jìn)行主成分分析，得到Pearson相關(guān)系數(shù)表格，剔除相關(guān)系數(shù)高（|r|≥0.80）的環(huán)境因子帶入模型運(yùn)算分析，使用WGS1984投影坐標(biāo)系。

1.4 CDV風(fēng)險(xiǎn)分析方法使用MaxEnt 3.3.3k版本（http://www.cs.princeton.edu/～schapire/maxent/），將采集的數(shù)據(jù)按測試集25%和訓(xùn)練集75%隨機(jī)分組，選擇刀切法來評估環(huán)境因子的貢獻(xiàn)率，重復(fù)次數(shù)為10次；采用ROC曲線和AUC值來評價(jià)Max-Ent模型的精確度，運(yùn)行得到CDV分布預(yù)測圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 環(huán)境變量確定及統(tǒng)計(jì)分析通過主成分分析方法共篩選得到20個(gè)相關(guān)性小的變量進(jìn)行MaxEnt模型運(yùn)算。剩余環(huán)境因子分為2類，分別是溫度相關(guān)和降水量相關(guān)的環(huán)境變量。

2.2 AUC檢測值及環(huán)境變量貢獻(xiàn)率結(jié)果分析

2.2.1 Maxent模型檢驗(yàn)預(yù)測 10次重復(fù)運(yùn)算AUCtest的平均值為0.923＞0.9，具有較高可信度（見圖1）。

2.2.2 各變量貢獻(xiàn)率及單一因子分析 如表1所示，Bio 8、Tmax 11、Prec 12、Prec 4這4個(gè)環(huán)境變量對CDV具有相對較大的貢獻(xiàn)率，累計(jì)達(dá)到86%。由響應(yīng)曲線以及頻數(shù)分布圖可知，Bio8最適區(qū)間為25℃～26℃；Tmax11最適區(qū)間為5.5℃～10℃；

表1 MaxEnt模型中環(huán)境變量相對貢獻(xiàn)率分析

Prec12最適區(qū)間為300～350 mm的降水量。

2.3 東北虎豹公園CDV風(fēng)險(xiǎn)分布分析CDV高風(fēng)險(xiǎn)主要在虎豹公園西北部分地區(qū)（寧安市東北部、穆棱市南部及汪清縣北部）、東北部分地區(qū)（汪清縣東北部及琿春市北部）及西南部分邊界（汪清縣中部）處于高風(fēng)險(xiǎn)水平（＞0.7，深黃色至紅色區(qū)域）；北部大部分地區(qū)、南部小部分地區(qū)處于中風(fēng)險(xiǎn)水平（0.5～0.7，淡黃至黃色區(qū)域）；北部部分地區(qū)（汪清縣北部）及中南部（琿春市東南部）部分地區(qū)處于處于低風(fēng)險(xiǎn)水平（0.4～0.5，青色區(qū)域）；中部及東南部分地區(qū)（琿春市中部及東南部）處于極低風(fēng)險(xiǎn)水平（＜0.4，淺藍(lán)色至藍(lán)色區(qū)域）（圖2）。

圖2 虎豹公園犬瘟熱疫情風(fēng)險(xiǎn)水平分布圖

3 討論

根據(jù)MaxEnt模型可知，Bio8、Tmax11、Prec12這三個(gè)環(huán)境變量對CDV的影響最大，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)86%。模型在犬瘟熱分布預(yù)測結(jié)果的AUC值為0.923，模型的精度達(dá)到了“非常好”的水平，具有很好的參考價(jià)值。以往的研究發(fā)現(xiàn)犬瘟熱的發(fā)生具有季節(jié)性，溫度在很大程度上決定了犬瘟熱的發(fā)生，一般見于寒冷的季節(jié),即10月份至翌年的4月份為犬瘟熱疫病的高發(fā)季節(jié)。在本模型中，最濕季節(jié)平均溫度以及11月最高溫度兩個(gè)預(yù)測子變量對疫病的風(fēng)險(xiǎn)水平影響程度最高，有力的支持了這一結(jié)論。

當(dāng)前針對犬瘟熱的防控管理意義在于能夠系統(tǒng)性了解虎豹公園犬瘟熱生物安全風(fēng)險(xiǎn)，揭示和從根本上消除犬瘟熱的潛在風(fēng)險(xiǎn)源和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，最終實(shí)現(xiàn)針對旗艦物種的精準(zhǔn)防控，促進(jìn)生物安全防御體系的構(gòu)建。