揭秘天然高草草原中蠓虫发育的影响因素:微生物群落、土壤与水特性的协同作用

【字体: 时间:2025年04月20日 来源:Parasites & Vectors 3

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  为探究生物和非生物因素对蠓虫(Culicoides spp.)幼虫丰度和发生率的影响,研究人员在堪萨斯州 Konza 草原生物站,对不同放牧和未放牧场地的土壤和水样本进行研究。结果发现多种因素影响蠓虫发育,这对其防控有重要意义。

  在自然界中,蠓虫是一类让人头疼的小虫子,它们不仅会叮咬人类和动物,带来烦扰,更重要的是,许多蠓虫还是传播病原体的 “小恶魔”,像蓝舌病毒(BTV)、流行性出血病病毒(EHDV)和水疱性口炎病毒(VSV)等,这些病毒会给家畜和野生动物带来严重的健康问题,还会造成巨大的经济损失。然而,人们对于蠓虫在自然栖息地的生存和繁殖机制却知之甚少。比如,虽然知道蠓虫幼虫常生活在富含有机物的湿润土壤中,但生物因素(如共生动物、潜在猎物种类)和非生物因素(如土壤或水的性质、时间)对蠓虫幼虫数量和出现频率的影响,还没有明确的答案。为了解开这些谜团,美国农业部农业研究局(USDA - ARS)的研究人员开展了一项研究,相关成果发表在《Parasites & Vectors》上。
研究人员选择了位于堪萨斯州曼哈顿南部的 Konza 草原生物站(KPBS)作为研究地点,这里是一个受保护的自然区域,有野牛和牛群在草原上吃草,还有溪流、泉水和池塘等自然水源。研究人员在其中选取了四个蠓虫幼虫栖息地,包括两个牛群放牧场地(低产量牛群放牧场地(LPCG)和高产量牛群放牧场地(HPCG))、一个野牛放牧场地和一个未放牧场地。

研究中,研究人员用到了多种关键技术方法。首先是样本采集,从 2021 年 3 月到 2022 年 2 月,每月从四个场地采集土壤和水样本。然后通过蠓虫羽化试验,将采集的土壤样本在特定条件下培养,统计羽化出的成年蠓虫数量,以此评估蠓虫的发生率和丰度。同时,利用扩增子测序技术,对土壤样本中的细菌和原生生物群落进行分析,还对土壤和水的物理化学性质进行了检测 。

研究结果主要包括以下几个方面:

  • 蠓虫的丰度和发生率与土壤和水性质的关系:研究人员共鉴定出 7 种蠓虫,其中 C. variipennis 数量最多,C. crepuscularis 最为常见。不同场地的蠓虫总数差异显著,HPCG 场地的蠓虫数量明显多于未放牧和 LPCG 场地。土壤和水中的多种元素与蠓虫数量存在相关性,比如土壤中的 Na 和 Fe 含量与蠓虫总数量呈强正相关,而土壤中的有机物质(OM)和沙子含量与蠓虫总数量呈中等负相关,水的总溶解固体(TDS)和电导率(EC)与蠓虫总数量呈中等正相关。
  • 细菌和原生生物群落组成及其与蠓虫丰度的关系:在细菌群落方面,无论场地和采样月份如何,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota)等都是主要的细菌门类。有蠓虫存在的样本,会显著影响变形菌门和拟杆菌门(Bacteroidota)的丰度。在原生生物群落方面,纤毛虫门(Ciliophora)、顶复门(Apicomplexa)等是主要的原生生物门类。场地和样本组(有蠓虫和无蠓虫样本)的相互作用会影响某些原生生物的丰度,例如 Cercozoa 和 Bigyra 在有蠓虫样本中的相对丰度较低,而 Gyrista 的相对丰度较高。

研究结论和讨论部分指出,生物因素(细菌和原生生物群落)和非生物因素(土壤和水性质、季节)都会影响蠓虫在自然栖息地的数量和出现频率。比如,大型哺乳动物占据的湿润栖息地中蠓虫数量更多,这可能与成年雌蠓更容易获取血液食物,从而影响其产卵和幼虫栖息地选择有关 。此外,土壤质地、有机物质和其他营养物质(如 Na、Mg、Fe、Cu)对蠓虫的数量有重要影响,土壤中适度的粘土含量有利于蠓虫生存,而高沙含量则不利于其生长。同时,研究还发现蠓虫幼虫可能以某些细菌和原生生物为食,这也影响了微生物群落的组成。不过,该研究也存在一些局限性,如样本重复数较少,部分土壤和水性质评估频率较低,未涵盖所有生物和非生物因素,微生物群落分析方法可能不够全面等。尽管如此,这项研究依然意义重大,它拓展了人们对影响蠓虫幼虫生态的环境因素的理解,为识别蠓虫潜在的发育场所提供了重要依据,有助于制定更有针对性的蠓虫管理策略,无论是在野生动物保护还是农业生产中,都具有重要的应用价值。

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