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来自印度的研究人员为控制疟疾传播,研究Lz. fuscana对An. stephensi的作用,为防疟提供新思路。
按蚊斯蒂芬氏(
Anopheles stephensi Liston, 1901,双翅目:蚊科)是南亚和东南亚疟疾的主要传播媒介,能传播引起疟疾的原生动物寄生虫 —— 间日疟原虫(
Plasmodium vivax)和恶性疟原虫(
P. falciparum)。这导致全球数百万人死亡。
按蚊斯蒂芬氏原本只在南亚和东南亚有记录,但近年来,它已入侵吉布提、斯里兰卡、埃塞俄比亚、苏丹共和国、肯尼亚、加纳等非洲国家,还有许多国家面临被其入侵的风险。由于
按蚊斯蒂芬氏分布范围不断扩大,对公共卫生构成重大威胁,因此了解它在不同幼虫栖息地的产卵行为,构建有效的媒介控制计划,对限制其传播、减少全球疟疾病例至关重要。
传统的蚊虫控制策略主要包括使用杀虫剂控制成年蚊子,以及在幼虫栖息地使用杀幼虫剂杀死幼虫。然而,由于化学杀虫剂的无节制使用,许多蚊虫对杀虫剂产生了抗药性。在这种情况下,生物防治作为一种替代方法出现,即利用蚊虫的天敌来控制蚊虫幼虫数量,这些天敌包括不同的水生昆虫、鱼类和两栖动物。在印度的多种蚊虫生物防治剂中,卢氏按蚊(Lutzia fuscana Wiedemann, 1820,双翅目:蚊科)的幼虫能捕食多种未成熟的蚊子,有潜力成为生物防治剂。而且,卢氏按蚊成年雌蚊主要吸食鸟类血液,不属于医学上重要的蚊虫种类。此前有研究报道了不同卢氏按蚊物种在实验室条件下对其他属未成熟蚊子的捕食效果。基于此,研究人员在实验室条件下评估了卢氏按蚊幼虫对疟疾媒介按蚊斯蒂芬氏的捕食潜力。
蚊虫幼虫栖息地的捕食者 - 猎物相互作用是影响水生生态系统中蚊虫种群动态和群落结构的关键生态过程。天敌不仅通过直接杀死猎物(直接或消耗性影响)来塑造猎物种群密度,还会产生间接或非消耗性影响(NCEs)。猎物通常会利用化学或视觉线索来降低被捕食风险,但这些反捕食行为可能会改变其生理或繁殖策略,从而产生捕食者对猎物种群的非消耗性影响。这种非消耗性影响会影响猎物的多种生活史特征,如发育时间、体型和存活率,甚至可能对成年后的生活史特征产生延续效应。许多研究记录了捕食者对不同蚊虫属生活史特征的非消耗性影响,表明这种影响有积极和消极两个方面。媒介蚊虫的生活史特征与疾病传播潜力相关,了解这些特征有助于设计有效的媒介控制计划。因此,研究人员在实验室条件下评估了捕食性蚊虫幼虫卢氏按蚊对疟疾媒介蚊虫按蚊斯蒂芬氏不同生活史特征的非消耗性影响。
蚊虫捕食者不仅能通过直接捕食调节蚊虫种群数量,还会影响不同蚊虫属的产卵行为。成年蚊子会利用各种线索评估潜在产卵栖息地的适宜性,以最大化后代的适应性并最小化死亡率。怀孕的雌蚊在选择产卵栖息地时,会综合考虑捕食者的存在、同种或竞争物种的密度、资源竞争、温度和碎屑量等因素。一般来说,雌蚊倾向于在资源丰富、同种和竞争物种少、捕食者密度低的水生栖息地产卵。但也有研究表明,部分蚊虫在捕食者存在时,产卵行为的回避或吸引反应并不明显。基于此,研究人员旨在探究按蚊斯蒂芬氏在卢氏按蚊幼虫存在时的产卵行为。
此前研究发现,疟疾媒介蚊虫按蚊斯蒂芬氏和捕食性蚊虫卢氏按蚊在印度的不同幼虫栖息地共存。但目前尚无按蚊斯蒂芬氏在卢氏按蚊幼虫存在时的产卵行为及后续非消耗性影响的相关信息。因此,本研究旨在探究:(i)卢氏按蚊对按蚊斯蒂芬氏的捕食效率;(ii)卢氏按蚊对按蚊斯蒂芬氏生活史特征的非消耗性影响;(iii)在实验室条件下,按蚊斯蒂芬氏在卢氏按蚊幼虫存在时的产卵行为。本研究结果有望加深对捕食者对蚊虫消耗性和非消耗性影响的理解,为改进蚊虫控制策略和生态管理实践提供参考。
研究人员从印度加尔各答大学巴利根杰科学学院校园内的塑料容器和陶罐中收集了按蚊斯蒂芬氏的未成熟阶段,开始在实验室饲养。根据幼虫栖息地的类型,使用矩形浮游生物网(200μm 网目尺寸)、圆形塑料滤网(200μm 网目尺寸)或玻璃滴管收集按蚊斯蒂芬氏幼虫。
卢氏按蚊对按蚊斯蒂芬氏的捕食效率研究发现,卢氏按蚊的消耗率(每天捕食的猎物数量)会随按蚊斯蒂芬氏初始密度的变化而变化。在最低猎物密度(即 n = 5)时,卢氏按蚊能在 24 小时内捕食完所有按蚊斯蒂芬氏幼虫。随着猎物密度增加,消耗率上升,在较高猎物密度(即 n = 40 和 50)时趋于稳定。在最高密度(n = 50)时,卢氏按蚊幼虫每 24 小时捕食 21.45±0.69 只按蚊斯蒂芬氏幼虫。
研究讨论部分指出,此前已有研究报道卢氏按蚊对多个蚊虫属的捕食效率。本研究结果显示,单只四龄期卢氏按蚊幼虫每天能捕食 5 - 29 只四龄期按蚊斯蒂芬氏幼虫,具体数量取决于猎物密度。这与之前的研究结果相似,之前研究表明卢氏按蚊能捕食 17 - 24 只四龄期……
作者贡献声明:Susobhan Datta Mudi 负责撰写初稿、可视化、方法学、调查、正式分析和数据整理;Pranesh Paul 负责撰写初稿、可视化和正式分析;Susmita Roy 负责调查和数据整理;Goutam K. Saha 负责监督和概念构思;Gautam Aditya 负责监督和概念构思。
伦理声明:作者声明该手稿未在其他地方提交或发表,并确认所有研究均符合伦理准则。
利益冲突声明:作为本文作者,声明不存在任何利益冲突。
致谢:研究人员感谢匿名审稿人的宝贵和建设性意见,这些意见帮助完善了手稿。同时感谢印度加尔各答大学动物学系主任提供的研究设施。SDM 感谢印度政府大学拨款委员会 [参考编号:685/(CSIR - UGC NET JUNE 2018) Roll - 341095,日期:2019 年 4 月 15 日] 的资金支持。PP 感谢…… 的资金支持。