第一节 钉螺生态与调查
了解钉螺的生态特点是开展钉螺调查和控制工作的基础。对于钉螺现场调查来说,必须要掌握钉螺的孳生条件与习性、迁移扩散和分布特点等最基本的钉螺生态特点以及钉螺调查最基本的要求,才能使钉螺调查工作开展得更加科学和规范,才能为钉螺控制工作打下坚实的基础。
一、钉螺的孳生条件和习性
钉螺的生长发育、繁殖受多种环境因素的影响,如水环境、温度、光照、食物、植被、土壤等。
(一)水环境
钉螺的生长、繁殖离不开水。尤其是对于幼螺来说水至关重要。我国北方地区之所以没有钉螺孳生,除气温因素外,雨水少、地下水位低、地表干燥等也是钉螺难以孳生的重要因素。在我国血吸虫病流行区,不论是在水网地区、湖沼地区还是山丘地区,钉螺在分布上总是沿水系分布。在钉螺生存其他条件得到满足的情况下,水分适宜的环境往往钉螺密度较高,生命力也更强。山坡上泉眼周围泥土常年湿润,钉螺可终年存在;高山上有钉螺的地方也是时常潮湿的。为保持水分,钉螺在长期的进化中具备了一定的耐干能力,当钉螺在干燥不利的环境中时,钉螺可以将软体缩入壳内闭厣不动,以减少水分蒸发。水质也会对钉螺产生影响。有钉螺孳生的地方,其水的pH多半为中性或弱碱、弱酸性,但有的地方钉螺在pH 8.0左右的水中也可生存,在pH 9.75~9.80的水中尚有部分钉螺爬行,在pH 9.80以上的水中,即闭厣不动。另外,除了微观水环境因子外,水位、水体流速等也会对钉螺孳生分布产生影响。
1.水位对钉螺孳生分布的影响
在江湖洲滩地区,水位是钉螺孳生分布的重要影响因素。在长江中下游地区,滩地呈“冬陆夏水”,土壤疏松肥沃,十分有利于钉螺孳生。冬春季节,洲滩显露有利于钉螺产卵,入夏之后洲滩开始淹水,有利于螺卵孵化与幼螺的发育生长。有研究报道,夏汛期淹水滩的子代新螺数量显著高于不淹水滩地。对于冬季容易被水淹的洲滩,其钉螺成螺死亡率增高、繁殖力下降,此类地区滩块无或少有钉螺孳生。滩地年水淹时间与钉螺分布呈现一定关联,年淹水时间过长或过短都不利于钉螺孳生。有研究显示,在湖区水淹8个月以上或1个月以下的地带为无螺带,水淹6~8个月的地带为稀螺带,而水淹4~5个月的地带为密螺带。另外,在三峡大坝建设前,由于长江水位得不到有效控制,洪涝灾害频发,常造成钉螺扩散和血吸虫病蔓延。
2.水体流速对钉螺活动的影响
流速也会对钉螺扩散产生影响。幼螺主要浮于水面随水扩散,成螺可以倒悬水面随水迁移,在汛期幼螺可借助水的流动,以浮游、漂游和吸附于漂浮物的形式扩散到远处。但是,高速旋转的水流、高光照强度、噪声及红色光照等可使钉螺脱落于载体。钉螺在静水和低流速(5cm/s)水体中可表现出无方向选择性。随着流速增加,其方向选择性渐趋明显。当流速为10~20cm/s时,向下游爬行钉螺逐渐减少,水流速度为25~30cm/s时,所有正在爬行和原本未爬行的钉螺迅速呈现壳底朝上游,壳顶指下游态势。当流速>30cm/s时,钉螺停止爬行,全力吸附以抗御水流冲击力。钉螺在静水和动水不同流速时能较敏感地改变爬行方向、爬行速度和行为方式,说明钉螺可能有“水速压力感受器”的存在,其阈值范围在30cm/s左右。
(二)温度
作为影响钉螺的孳生分布的重要生态因子,温度在钉螺生活中扮演重要作用。气温决定了钉螺在我国的地理分布。从全国血吸虫病流行区来看,我国钉螺孳生地的年平均气温都不低于14℃,或者1月份平均气温不低于0℃,孳生地最北界为江苏宝应县。周晓农等认为随着全球气温变暖,钉螺北移的潜在可能性在增加。此外,温度对钉螺个体的影响主要体现在对钉螺活动能力、休眠、耐受、繁殖以及感染的影响。
1.温度对钉螺活动的影响
钉螺生活最适宜的温度是20~25℃,过冷或者过热都不利于钉螺的活动。实验研究显示,在低温条件下(2~4℃)钉螺仍然能够爬行,随着环境温度逐渐升高,其爬行速度也相应变快,在28~30℃时速度达到最快;而在30~35℃时,钉螺在经历爬行很快的开始阶段后,很快就出现了衰竭状态,提示钉螺的最高爬行速度所处的温度并不是舒适的温度。苏德隆曾报道,13℃是钉螺最喜欢的温度。温度对钉螺开、闭厣和舐食运动也有影响,在3℃以下极少开厣,随着环境温度的升高,钉螺的开厣率也逐渐增高,至9℃时可达50%左右,至13℃可达90%以上。但温度过高对钉螺的开厣活动也不利,温度超过33℃时,钉螺的闭厣率开始随着温度的升高而增加,至37℃时有半数以上的钉螺呈闭厣状,39℃时钉螺都呈闭厣不动状。据实验观察,5℃时钉螺完全不舐食,高于30℃的温度对钉螺的舐食也不适宜,最适宜钉螺舐食的温度为10~20℃。
2.温度对钉螺休眠的影响
休眠是无脊椎动物和变温动物等对外界温度的季节变化的一种适应。休眠分为冬眠和夏蛰(夏眠)两种。由于各地气候不同,在自然界的钉螺是否表现为冬眠或夏蛰,各地观察到的情况不尽相同。洪青标等人通过实验观察显示,当环境温度降低至11℃左右时,部分钉螺开始出现冬眠现象;当温度降至6℃时,钉螺的冬眠率为56.7%;当温度降至3℃时,钉螺冬眠率达91.8%;降至1℃时,钉螺冬眠率达100%,经计算认为钉螺半数冬眠温度为5.87℃。此外,在对钉螺夏蛰进行研究时发现,钉螺夏蛰现象并不明显。洪青标等实验研究发现,当环境温度升高至38℃时,86.51%的钉螺呈闭厣状,但仅有6.74%的钉螺表现为夏蛰状态;当温度上升至40℃时,也仅有27.28%的钉螺表现出夏蛰状态,而当温度再进一步升高时,钉螺则迅速死亡。
3.钉螺对高温和低温的耐受极限
在有利的温度条件下,钉螺具有最适宜活动的温度范围,超出该范围钉螺就表现为静止不动或极度兴奋,一旦温度过高或过低,则钉螺就会死亡。苏德隆曾报道,在-10~-2℃环境中,在同等低温下处于水中的钉螺比干燥环境中的钉螺死亡更快。实验室研究显示,在-3~-2℃水中钉螺在4小时内全部死亡,而干螺在-5~-4℃时8小时死亡率才达15%,在-10~-9℃时1小时死亡率才接近100%,而在-14℃时,不论是水中环境还是干燥环境钉螺都在1分钟内死亡。钉螺耐高温的能力似乎不如耐寒能力。在干燥的环境中,钉螺经烈日暴晒数小时便死亡。在实验室,水温为0~5℃时,大多数钉螺潜伏水中不动,10~30℃时,钉螺在水中活动力强,并有爬出水面的趋势。在水温为29~30℃和38~42℃的试管中,一旦不让钉螺爬出水面,则试管内钉螺分别在48小时和12小时内全部死亡。洪青标等通过实验方法对钉螺的低温和高温极限致死温度进行了系统观察。结果发现,在干燥和潮湿环境中,当环境温度降到0℃以下时,钉螺开始岀现死亡。当温度降到-3℃时,干燥环境和潮湿环境中经12小时后钉螺的死亡率分别为73.3%和56.7%,半数致死低温分别为-2.34℃和-2.72℃;钉螺在干燥和潮湿环境中的半数致死高温分别为40.01℃和42.13℃。提示钉螺在完全干燥的环境中对极限温度的耐受性要比在潮湿环境中的弱些。总体上说,在低温或高温情况下,钉螺不能久居干燥环境,也不能久居水中。潮湿的环境对钉螺更为有利。
4.温度对钉螺繁殖发育和生长的影响
温度对钉螺的繁殖有很大的制约作用,而对钉螺胚胎的发育、生长的速度等都有直接影响。和其他无脊椎变温动物一样,钉螺也有其发育的生物学零点温度(biological zero)或称发育阈温度(developmental threshold temperature),在这个温度下钉螺处于不发育状态。钉螺的发育与成熟也需一定的总积温(sum of heat)或有效积温(sum of effective temperature),即遵循生物学上普遍的有效积温法则:K = N(T - C)。式中K为生物完成某阶段的发育所需要的有效总热量,用“日度”表示;N代表发育历期,即完成某个阶段的发育所需要的天数;T为发育期间的环境平均温度;C为该生物的发育阈温度。洪青标等在实验室模拟环境中对钉螺成螺及螺卵的发育阈温度进行了观察;对钉螺卵在恒温环境中的发育历期和积温、钉螺在自然环境中从螺卵生长发育至成螺并产卵所需的发育历期与积温进行了系统观察。结果发现,钉螺卵的发育阈温度为1.79℃,钉螺成螺的发育阈温度为5.87℃;钉螺卵在15~30℃环境中的平均发育历期为(27.29±17.29)d,平均发育积温和有效积温分别为(557.76±198.95)日度和(236.02±68.20)日度;钉螺从螺卵发育至成熟产卵(即完成世代发育)的平均历期为(334.22±7.52)d,平均总积温为(5 821.38±70.05)日度,平均有效积温为(3 846.28±32.59)日度。钉螺的致死温度、休眠温度、世代有效积温等是钉螺适生性指标中的重要参数,也是建立温度-钉螺适生性模型的关键参数,为全球气候变暖影响日本血吸虫病传播流行等预测模型的建立提供了重要的理论参数。
5.温度对钉螺感染的影响
研究显示,在21~31℃范围内,毛蚴对钉螺的感染率并无差异,在低温时,毛蚴对钉螺的感染率显著下降。孙乐平等通过实验研究显示,当环境温度为10~20℃,毛蚴对钉螺的感染率明显差异,10℃以下时毛蚴对钉螺的感染率为0%~2.4%,且不同温度下毛蚴对钉螺的感染率差异无统计学意义。可见,影响日本血吸虫毛蚴感染钉螺的敏感温度范围为10~20℃。
(三)植被
植被是钉螺孳生分布的重要环境因素之一。适宜的植被条件,既可以起到冬天防寒、夏天荫蔽烈日作用,保持钉螺生存繁殖必要的温度和湿度,还可为钉螺提供丰富的食物来源。水网地区钉螺分布和密度与草量有明显关系。在杂草较多的地方,有螺块数相对较多,钉螺数量和密度也高,反之则低。山丘地区的钉螺常聚集于溪流旁的杂草丛里。在江湖洲滩地区,芦苇滩地表面腐植层较厚,能够为钉螺孳生提供所需的食物、水分以及适宜的温度环境,这样的环境钉螺密度往往最高,草滩和树林滩相对略少,对于已开垦滩地来说,钉螺密度极低,甚至没有钉螺。总体来看,不论是何种类型的钉螺孳生环境,植被的群落类型、高度、盖度等对钉螺孳生分布有重要的指示作用。以吴刚等人对长江中下游滩地植被和钉螺分布关系的研究为例进行详细介绍。
1.植被群落与钉螺孳生的关系
调查发现,在长江中下游滩地的杂草群落类型中,由莎草(主要以多脉莎草、高杆莎草和异型莎草三个种为主)、苔草(主要以苔草、灰脉苔草、毛果苔草三个种为主)、狗牙根为优势种组成的三种杂草群落中钉螺分布最多,调查发现其活螺密度最大,达157只/m2;由多种苔草、荻为优势种组成的苔草、荻群落植被类型,活螺密度为63只/m2;而由芦苇、菱笋、蒌蒿及蓼类为优势种组成的芦苇群落植被类型,活螺密度为 29只 /m2。
2.植被高度与钉螺孳生的关系
对于杂草群落植被类型,发现植被高度在22.05cm时,活螺密度最大(21.94只/m2);植被高度在大于47cm或者小于13cm时,活螺密度为10只/m2以下;植被高度在15~47cm时,活螺密度为10~22只/m2,提示在杂草群落植被类型中,植被高度在15~47cm是最适宜钉螺生存的高度。对于苔草、荻群落植被类型,研究发现20~33cm是该种植被类型最适宜生存的植被高度要求;而对于芦苇群落植被类型,植被高度为72~78cm时,为该群落植被类型钉螺最适宜生存的植被高度。
3.植被盖度与钉螺孳生的关系
对于杂草群落植被类型,盖度小于35%或者大于95%时,均无钉螺分布,盖度在71%~75%是最适宜钉螺生存的盖度。对于苔草、荻群落植被类型,植被盖度在66%~80%时为该群落植被类型钉螺最适宜生存的植被盖度。对于芦苇群落植被类型,植被盖度在66%~78%时为该群落植被类型钉螺最适宜生存的植被盖度要求。在湖区,以鄱阳湖为例,钉螺主要分布在薹草生长较为茂盛的地区,有研究显示,其盖度超过60%就能够查到钉螺,且密度处在较高水平,对于盖度小于20%的滩地则很难查到钉螺。
(四)土壤
钉螺孳生繁殖离不开土壤,土壤养分有机质含量、理化性质、物理性状等与钉螺分布密切相关。在疏松、水分适宜、富含有机质、含氮、磷、钙等微量元素较高的肥沃土壤环境中,钉螺分布和密度往往较高。
1.土壤养分对钉螺分布的影响
在湖沼地区,由于土壤富含腐烂或半腐烂的有机物,钉螺体型相较于山丘地区钉螺更大,壳表的纵肋显著粗而高;而在土壤贫瘠地区,钉螺体型较小,纵肋较细或不明显。就土壤pH而言,钉螺总体上较易孳生在微酸性、微碱性和中性的土壤环境中。对于土壤养分而言,有研究认为,土壤全磷含量的高低对钉螺分布的影响最大,土壤有机质次之,土壤pH和全氮含量的影响则相对较小。
2.土壤的物理性状也影响着钉螺的孳生分布
板结、干燥的土壤,以及砂壤土、砂土等土壤都不适宜钉螺孳生。洲滩钉螺分布与土壤的比重、容重呈直线负相关,土壤比重和容重大的土壤钉螺分布少;钉螺密度与土壤总孔隙度呈直线正相关,蓬松的土壤更适宜钉螺孳生。在全部土壤环境因子中,对钉螺影响最大的三个因子分别为0.002~0.02mm的土壤颗粒、土壤全磷含量和土壤水分。对于土壤水分物理性质而言,土壤水分的高低对钉螺分布的影响最大,因为钉螺孳生局限在常年潮湿的地方;湖区洲滩钉螺分布与土壤的密度、重度呈显著负相关。
(五)食物
钉螺的食物种类繁多,但以植物性食物为主,也可摄食原生动物等。
1.钉螺有着广泛的食物种类
实验证明,钉螺可摄食的植物种类相当广泛,其中高等植物涉及菊科、茜草科、唇形科、千屈菜科、大戟科、豆科、蔷薇科、十字花科、毛茛科、石竹科、沙草科、禾本科和香蒲科等13个科,苔藓植物包括小羽藓、真藓、湿地藓、浮藓和角藓等,水生植物涉及水鳖科、眼子菜科、蓼科、浮萍科和菱科等5个科。有学者曾对钉螺进行解剖,发现钉螺胃中的藻类多达11种,包括无隔藻属、水绵属、转板藻属、卵形藻属、舟形藻属、羽纹藻属茧形藻属、桥弯藻属、双眉藻属、双梭藻属和色球藻属。现场工作中,经常可观察到钉螺在大量吞食泥土,实则在摄食土壤表层的藻类食物。
2.钉螺喜食的人工食物
有研究发现,钉螺对米粉、小扁豆粉、麦粉、藕粉等人工食物较为偏爱,对奶粉、荞麦粉、马铃薯粉等也较喜爱。用糕粉、麦麸、鱼粉饲养钉螺,成螺率达95%以上。这些观察结果为配制混合饲料人工饲养钉螺积累了经验。目前在钉螺的饲养方面有用蚯蚓粪饲养饲料、泥土混合饲料、螺旋藻和鱼腥藻饲料等等。
3.钉螺的食物种类影响着钉螺的产卵
有学者实验研究显示,水生浮游植物干粉饲养的钉螺产卵量最高,混有水生浮游植物干粉的各动物型干粉饲养的钉螺产卵量次之,单一动物型干粉饲养的钉螺产卵量最低。从产卵量的时间效应看,各饲料饲养的钉螺产卵量随产卵时间的延长,产卵量逐渐减少,室内饲养实验的产卵数量与时间的关系与野外调查的结果基本一致。不同食物饲养对湖北钉螺卵的孵化率和孵化历期影响不明显,各种食物饲养的钉螺所产卵孵化率均为77.30%~80.91%。
(六)光线
钉螺对光的反应较为敏感,表现出光对于钉螺的活动有一定影响。钉螺喜爱的照度为3 600~3 800lx,高于此照度钉螺表现出背光性,低于此照度表现为趋光性,即使照度低至0.1lx时,也能强烈地吸引钉螺。
1.自然光对钉螺活动的影响
在自然界中,钉螺喜爱的照度大约相当于破晓时或黄昏时的天然光,或是乌云蔽日时的地面照度。在晴朗的白天,地面所受的照度恒定在4 0001x以上,钉螺常表现为畏缩,背光而行,或潜伏在隐蔽物下,直至光照度降低钉螺才开始活动。现场观察发现,在4、6、9月份,钉螺的活动以下午6时至次晨6时为最活跃,白昼活动较少。还有观察发现,钉螺在一天中活动以上午6时为最多,下午6时次之,中午12时活动最少,夜晚12时的活动与上午6时无大差别。现场观察发现,在6~8月,气温25~34℃时,钉螺在无草的干泥面上,经阳光照射8~10小时后,其死亡率达98.3%~99.6%;在湿泥面上,无草者钉螺死亡率高于有草者。
2.钉螺对光线感应的实验室研究
有学者通过设置不同光强、光质、光色3种光刺激环境,来观察湖北钉螺在所设环境下的趋避和体位反应。实验结果表明,湖北钉螺对光强刺激反应明显,当白炽灯光强达到1 050lx、节能灯达到605lx时,钉螺表现出明显的远避行为;而且钉螺对2种不同光质的光源反应表现为对节能灯光刺激反应比白炽灯强烈;钉螺对所试的4种光色的反应无明显差别。钉螺对光强和光质有明显的趋避和体位反应,对光色无明显的差异反应。钉螺在不同照度下的爬行速度也不同。实验观察发现,在有适当的光吸引时,钉螺的爬速高于全暗和全亮环境,遇强光时的背光爬速最慢;钉螺在全暗和全亮环境中的行动是无定向的,爬行速度也相近,分别为(0.343±0.051 4)cm/min和(0.307±0.047)cm/min。
在春、秋季进行药物灭螺时,如果先割草再灭螺,可以充分发挥药物的灭螺作用,同时光照对药物灭螺也能起到很好的协同作用,从而进一步提高灭螺效果。另外,针对一些灌溉沟渠如能把明沟改成暗沟,也将不利于钉螺生存,达到控制钉螺的目的。
二、钉螺的迁移扩散
根据钉螺的生理特性,钉螺的运动主要有两种方式。一是主动扩散,顾名思义,就是依靠钉螺自身行进而发生的迁移。另一种方式称之为被动扩散,是指钉螺借水流在水面漂移、水中悬移、水底推移,以及靠足吸着在船舶、杂草等载体上随水流扩散或者通过人为运输或者携带动植物等方式引起的迁移扩散。
(一)钉螺主要的迁移扩散方式
1.自主爬行
钉螺的自主爬行主要通过腹足在地面或者河床表面慢慢行走得以完成,其自主爬行能力和范围有限。钉螺的爬行面必须是潮湿的,雨天土面潮湿时,钉螺爬行比较活跃。在干燥的土面上,钉螺只能爬行极短的距离或完全不能爬行。促使钉螺爬行的原因主要是逃避不利环境、觅食、寻偶或产卵。钉螺爬行的能力较弱。根据实际观察发现,钉螺横面爬行24小时内最远达2.7m,60天后可达6.5m,也有达19.5m者,而纵面爬行,最远可距水缘1.8m或离地2.25m的树干上。钉螺的爬行无定向,且受到条件的限制。钉螺还有上爬的习性。据现场观察,钉螺可沿沟渠壁爬上0.5~1.0m高处。湖区汛期,钉螺能沿着芦苇、树木、涵闸等上爬,最高能爬到水面以上2m左右。钉螺的爬行随季节、晴雨及栖息场所等不同而不同。以气候而言,不论在哪一季节,钉螺的活动在雨天比阴天多,阴天又比晴天多。以季节而言,同为晴天,4~6月活动的钉螺最多,12~2月活动最少。以栖息地点而言,在水边湿土上的钉螺活动比栖息在陆上的多这一现象尤以晴天为最明显,阴天较不显著,而雨天河岸边水线上20cm以内和以外的地方都潮湿,钉螺的活动情况也接近。一日之中,钉螺的活动一般从18时起逐渐增多,24时至次日上午6时活动力达到高峰,6时以后活动减缓。
2.悬移质形式迁移
当水流流速相对较大时,螺龄较小的钉螺由于吸附力较小而容易随水流起动,从而以悬移质形式随水流迁移扩散。通常根据无因次数ψ的大小将钉螺划分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级。试验观测表明,在可冲性床面上,当流速>0.3m/s时,Ⅰ级钉螺能以悬移方式扩散,而Ⅱ级、Ⅲ级钉螺则由于吸附力较大,不易随水流起动,因此不能以悬移方式迁移。
3.推移质形式迁移
在水深流速都不太大的条件下,沉入水底的钉螺常以推移质形式,同力学特性与其相似的泥沙颗粒一起滚动、跳跃、走走停停向下游运动。根据模型试验和现场观测,当水流流速>0.6m/s时,钉螺即可以推移质形式发生迁移。
4.水面输送
水面输送分为3种情况,①水深、流速较大的水域(如H>1m,U>1m/s),钉螺很难成活,但它们可以主动吸附于漂浮物上,借助漂浮物进行远距离的迁移;②被动受载迁移,钉螺可能分布于具有孔洞、夹层、缝隙的漂浮物中,从而随着漂浮物挟带迁移;③倒挂悬浮于水面迁移,钉螺可以将自身倒挂悬浮于水面进行漂流。
以上几种迁移扩散方式中,随漂浮物迁移是钉螺完成远距离迁移的主要方式。据实验观察,在江面水流速度0.97~2.2m/s,风速3m/s和3级浪高的情况下,有17.3%的钉螺可附在载体上漂流50km以上。在此距离以内,钉螺失散率随距离增加而增大,2~4旋小螺失散率明显低于5~8旋大螺。
(二)洪涝灾害对钉螺扩散的影响
洪涝灾害是造成钉螺扩散的重要因素,其对钉螺扩散的影响主要体现在以下几个方面。①洪涝灾害可使江滩淤积、滩地抬高,钉螺孳生地扩大。洪涝灾害期间,大量泥沙随洪水自上而下地沉积在某些江段,使原有江滩面积不断扩大而形成新涨滩,部分滩地淤沙堆积到一定高程后,先出现杂草、继而移栽芦苇或杨树等,钉螺也随之迁入,繁衍成新螺区。②洪涝灾害使水流速度加快,促使钉螺扩散。洪涝灾害期间,随着滩地水位逐渐上升,钉螺将顺植物上爬漂浮水面(钉螺不能直接上浮至水面),当水流度达到一定程度时,钉螺的软体部分向壳内收缩,直至闭厣,不论其原来爬行在什么物体的表面上,一闭厣就立即失去其立足据点,而随水流向两侧及下游浮游扩散。③洪涝灾害使堤垸溃决,造成钉螺扩散。湖南省常德市因1980年部分高围溃垸和1988年洞庭湖秋汛内溃,导致垸内扩散钉螺面积170km2,垸外扩散回升130km2。④洪水倒灌,引起钉螺扩散。洪涝灾害期间,洪水倒灌可造成钉螺沿通江河流向内陆扩散。江苏省江宁县江宁河与长江相通,在1998年长江特大洪发生前,其河口以上500m外并无钉螺孳生,但1998年长江特大洪水发生后,引起河水倒灌,超历史最高水位3个月之久,造成钉螺向江宁河上游严重扩散。据当年10月份调查,河口向上延伸9km的河床及河套滩地、支流都有钉螺分布,有螺面积达11.3hm2。⑤洪涝灾害除引起钉螺扩散外,还可引起螺卵向周边地区扩散。
(三)水利工程对钉螺扩散的影响
在血吸虫病流行区兴修水利对钉螺孳生扩散的影响是多方面,不同水利工程对钉螺及血吸虫病扩散可能产生不同的影响,有些水利工程可以降低钉螺及血吸虫病扩散风险,而有些水利工程却会增加钉螺及血吸虫病扩散风险。国内外因兴修水利引起中间宿主螺类和血吸虫病蔓延的事例很多。国外,埃及阿斯旺水库是世界上建立在血吸虫病流行区最大的水库之一,早在20世纪30年代初期,埃及阿斯旺低坝的建立改善了部分省的灌溉状况,但因此使埃及血吸虫中间宿主水泡螺沿灌溉地区扩散孳生。国内,安徽泾县陈村水库(也称太平湖)于20世纪70年代建成后,其尾水灌溉工程显著改善和增加下游的灌溉面积,但同时导致下游地区钉螺随毛渠、斗渠等大范围扩散,使得该地区曾经成为泾县严重的血吸虫病流行区。
水利工程对钉螺扩散的影响主要通过以下两种方式:一是水利工程实施后,改变了河道洲滩环境,如硬化护坡、开挖隔离沟等工程通过改变土壤含水率、植被覆盖率、水位等,从而干扰钉螺的孳生、繁殖;二是水利工程的实施影响钉螺在水中迁移扩散,该影响有可能促进钉螺的扩散,如水系连通工程、引调水工程等,从而扩大了有螺面积,增加血吸虫病感染的风险,另外有些水利工程的实施也有可能起到阻止钉螺扩散的作用,如涵闸、沉螺池等。不过,值得注意的是,有些水利工程对钉螺及血吸虫病扩散的影响并不是单方面的,而是具有综合影响,如三峡工程的实施,一方面随着水库蓄水,库区内的水沙形势发生了变化,水流变缓、泥沙淤积,为钉螺孳生提供了便利;另一方面,由于水库的调蓄作用,导致库区下游的水文情势发生较大变化,从而也在一定程度上影响了钉螺的迁移和扩散。
三、钉螺的分布特点
按照孳生的环境进行划分,我国钉螺孳生地主要分为湖沼型、水网型、山丘型三种类型。其中,水网型的水系由河道及灌溉沟渠组成,纵横交错,常与江河湖泊相通。湖沼型的水系,面广量大,大量的滩面呈冬陆夏水,水位落差难以控制。山丘型的水系分布于山区的山坡、水溪以及山坳田间,水系较为独立,自成体系。但地形复杂,植被多样,山洪暴发易使钉螺扩散。
(一)在不同孳生地类型的分布特点
钉螺在不同类型的孳生地,其分布特点有所不同。
1.湖沼型
湖沼地区的钉螺主要呈面状分布,分布范围广。在一般情况下,钉螺分布在洪水线以下枯水线以上的一定范围的滩地上,在洪水线以上滩地上水时间很少的高程较高滩地以及枯水线以下的常年淹水的低洼滩地一般没有钉螺孳生。在湖南和湖北两省,因滩地高程较高,湖滩钉螺分布呈现“两线三带”的状态。“两线”指最低有螺线与最高有螺线,“三带”为上稀螺带、密螺带及下稀螺带。江西鄱阳湖区河边滩地地势稍高,一年中水淹次数较多但时间不长,则钉螺较多,活螺密度也高;河湖间滩地地势高度次于河边滩地,则钉螺较少,活螺密度较低;湖中滩地地势较低,则钉螺很少,活螺密度也低。钉螺分布除与滩地高程有关外,还与植被及其周围地势有关。滩地植被不同钉螺分布也不同,表现为芦滩钉螺最多、活螺密度最高,其次为草滩和柳林滩,再次为水杉意大利白杨滩,油菜套种地的钉螺数和活螺密度极低。在已开垦的滩地,钉螺主要分布在沟渠中。堤脚河套及滩地坑洼因积水时间长,常无钉螺孳生。
2.水网型
水网地区的钉螺主要沿河道和灌溉系统呈线状分布和网状分布。在地势较平坦的斜坡、水流缓慢的河道、沟渠及浅滩、稻田进出口、涵洞、节制闸、低洼水宕和未垦植的荒地等处钉螺密度较高。河边乱石、树木、码头等处,钉螺常可隐匿其中。钉螺有沿水线上下移动的趋势,水位上涨,钉螺被淹没,水位下降,钉螺被暴露在岸上。较大的河道或水流较急的沟渠,不利于钉螺孳生。日潮差大于1m以上或波浪经常冲刷处以及与河、沟不通的死水塘没有钉螺孳生。
3.山丘型
山丘地区的钉螺主要是沿水系自上而下分布,并呈孤立散在分布。水系上游钉螺呈点状分布,随水系越向下分布的范围越宽,至盆地发展成扇形或树枝状分布。根据地貌可分为高原峡谷、高原平坝和丘陵三种类型。高原峡谷钉螺绝大部分分布在梯田(主要在田后埂),其次是菜园沟和水塘。高原平坝地区钉螺绝大部分分布在灌溉渠中,稻田中钉螺分布相对较少。大山区因环境相对稳定,钉螺分布范围变化不明显,有的地方多年来孳生地范围都没有显著变化,但种群数可成倍增长。大山区季节分明,干、湿季钉螺密度相差很大。丘陵地区钉螺呈现点块状分布于一些水系和沟渠、田塘,个别地方钉螺只存在于山顶、山腰等常年保持潮湿的局部地区。如水流和水位变化不大,这类地区钉螺分布比较稳定,有的地区山前有螺,山后无螺;有的在同一水系,一些支流有螺,另一些支流无螺。但遇到大的洪水,钉螺往往沿水系和沟渠扩散。
(二)在水上和水下的分布特点
成螺一般在潮湿而食物丰富的陆地上生活,而幼螺则主要在水中生活。在湖沼地区的夏季和初秋(6~10月),被水淹没、处于水底的钉螺无法生存。钉螺可在浅水处沿着草茎或草叶爬到水面。即使在深水处,如果江水尚未完全淹没芦苇等较高植被时,钉螺也可向上爬行并附着在茎、叶上。在江滩地区,汛期部分钉螺可沿滩地种植的杨树、柳树等树木向上攀爬,这个时期的钉螺主要分布于树干洪水线迹上下1m的范围内。在水网地区,钉螺则沿着水线分布,调查发现,绝大多数钉螺生活和栖息在水线以上1m的范围内、特别是水线上33cm的范围内。受气温的影响,春夏之交水下钉螺多,冬季水下钉螺少。在山丘地区,沟渠中的钉螺常年以陆栖为主,集中于近水地带;在沟渠水退后,沟底潮湿、肥沃,钉螺会密集。此时如遇大雨,尽管沟内积水钉螺被淹,但钉螺仍能逐渐离水上陆。尚未发现沟渠中的钉螺有主动定期下水或上陆的情况。
(三)在土表和土层的分布特点
钉螺在土表与土层均有分布,但其分布情况因地而异,且受气候变化的影响。
1.土表
钉螺大多数的时间都是分布在土表。一般认为土表和土层中钉螺的分布比例大约为3∶2,但由于气候及土壤性质在不同地区的差异性,钉螺在土表与土层中的分布情况会有所不同。不同季节对土层内钉螺数量的影响较大,土层中钉螺数量分布由多到少的季节分别为冬季、夏季和春秋季。
2.土层内
在土层内,随着土层深度的增加,钉螺数量减少,且死螺增多。根据不同类型钉螺孳生地区,钉螺在土层中匿居的深度和密度有所差异。例如在山丘地区,因土壤水分、温度等多种因素的影响,钉螺在冬季匿居的深度最大可达14cm,通常在6cm以内的土层中都能找到钉螺,特别是在2~4cm土层内密度较高。在湖沼地区,钉螺较多居住在2cm内的土层中,有调查显示,2cm土层内的钉螺占土层内总钉螺数的98%,2~5cm深处仅占2%,超过5cm深的土层中很难查到活螺。钉螺在土层内的分布特点,对于科学开展钉螺控制工作以及灭螺效果评价非常重要。季节也影响着土表与土层中钉螺分布,在春季、夏秋季和冬季,以浙江开展的有关调查为例,土层中钉螺的向土表移动的比例分别约为95%、75%和50%,但7月份出土的钉螺仅占约2%。另外,温度、湿度及地理环境也会对土表和土层内钉螺分布产生影响。如适宜的温度下钉螺容易出土,气温过高或者过低均会抑制钉螺出土。阴雨天比晴天钉螺出土率高,尤其是雨天最高;土质疏松、地表有裂隙或洞穴的土层内钉螺较多。
(四)螺卵的分布特点
钉螺一般选择在松软的泥土环境中进行产卵。螺卵产在松软的泥土上后,螺卵即被周围的泥土封埋起来。实验发现只有被泥土包裹的螺卵才能孵出幼螺,已包裹的螺卵,当去除了泥皮,或产在光滑石头上的无泥土包裹的螺卵,不能完成孵化过程。因此,泥土对螺卵的发育极为重要。水分也是钉螺产卵的重要因素。钉螺一般选择潮湿泥土进行产卵,同钉螺分布基本一致,螺卵也主要分布在近水线的潮湿泥面上,表现为近水线处的密度最高,离水线愈远密度愈低。水中螺卵很少,而且多数都是由于水位升高或者从岸上冲入。同钉螺分布类似,螺卵的分布也呈现聚集性,服从负二项分布定律。
另外,在不同血吸虫病流行区,由于气候各异,螺卵出现时间也有所不同。有的地区螺卵出现最早时间是在早春2月,高峰在4~5月,7月以后极少。有的地区在2~6月为螺卵出现高峰期;有的地区则主要在3~4月份最多。尽管如此,但螺卵出现时间还是春季最多,秋季较少。总体来看,南方因入春时间较早,螺卵也较早的出现。
(五)感染性钉螺的分布特点
血吸虫毛蚴侵入钉螺后在螺体内经多个阶段的发育和繁殖后形成大量成熟尾蚴并在水体中释放,这种含有日本血吸虫幼虫的钉螺被称为感染性钉螺,俗称阳性钉螺。在自然界,感染性钉螺的分布常与环境中受虫卵污染粪便的分布有关。近年来,随着我国以传染源控制为主的综合防治策略的实施,牛、羊等主要传染源已经得到有效控制,感染性钉螺分布和密度显著减少。近几年来,全国血吸虫病疫情监测点中已经很难发现感染性钉螺存在。
感染性钉螺的分布环境主要取决于传染源粪便对有螺环境的污染地点,而感染性钉螺的密度则主要取决于污染的程度。一般在一个地区人、畜活动有一个相对集中的场所,因此感染性钉螺的分布也具有地域性和聚集性。对于水网型地区,调查发现,河岸上钉螺的感染率最高,且呈现越近水边钉螺感染率越高的现象;村庄周围的河岸感染性钉螺密度高于村庄外的环境,且以船户停泊处、洗马桶处和饲养家畜处附近的河岸感染性钉螺密度较高。河、沟等处的钉螺感染率显著高于田地;水线附近的感染性钉螺密度一般较高。在山丘地区,感染性钉螺大多分布于居民点周围及远离居民点的环山埝沟,与高程关系不大。在湖沼地区,感染性钉螺呈现高度聚集性,分布范围主要集中在居民区周围及放牧区,传染源越是集中的地方,钉螺感染率有可能越高。近年来,很多学者还通过SaTScan、电子地图等软件从宏观上研究感染性钉螺的时空分布。李广平等曾对2004—2011年湖南省感染性钉螺时空分布规律进行研究,发现沿垸外有螺水系乡镇感染螺分布相对严重。高风华等曾对2006—2012年安徽省感染性钉螺分布进行时空聚类分析,发现几年间全省有8个热点区域为感染性钉螺的聚集区,分布于长江安徽段及其支流流域,从上游至下游均有分布。
在自然界中,除粪与粪便污染程度密切相关外,钉螺感染率还与当地气温、雨量、水分等有关。因此,感染性钉螺分布也体现了季节性差异。有些大山区一年四季都可查获阳性钉螺,钉螺感染率夏季低、秋季和初冬高,深冬和初春感染率维持在较低水平。对于秋季雨量少、地面土壤干燥、传染源粪便分散的山丘地区,春季钉螺感染明显高于秋季。还有一些湖区草洲,春季和夏初感染性钉螺分布广、密度高,到了盛夏和秋冬时节,钉螺感染率开始下降,并长期处在较低水平。但无论如何,总体上看,春、夏、秋季的钉螺感染率较冬季要高。钉螺感染率还跟钉螺体型及雌雄有关。通常情况下,成年钉螺感染率高于幼螺,可能是因为幼螺在外界环境中的生活时间尚短,感染机会相对较少。雌螺感染率比雄螺高,可能与其更喜栖息于水中的特点有关,增加了水体中毛蚴接触的机会。
感染性钉螺的分布特点与当地传染源种类和数量密切相关。在以传染源为主的综合防治策略实施前,我国血吸虫病传播最主要的传染源就是耕牛。随着“封洲禁牧”“以机代牛”“家畜圈养”等传染源控制措施的实施,目前我国耕牛感染显著下降。随着防治工作的推进,在很多地区,当地主要传染源的种类和数量正在发生改变。梁幼生等研究认为,当前羊是我国日本血吸虫病重要传染源之一,有必要将羊日本血吸虫病综合治理纳入国家层面的防控规划。此外,一些地区野生动物(例如野鼠、野猪等)已成为当地主要的传染源,控制难度大。因此,随着血吸虫防治工作的进一步推进,科学准确掌握当地传染源变化和分布特点,对于掌握感染性钉螺的分布规律有着重要作用。
(六)残存钉螺的分布特点
残存钉螺是指某地达到传播控制,乃至传播阻断标准后,在原分布区域内尚存的钉螺。从总体上看,残存钉螺的分布特点呈现孤立、分散、面积小和密度低等特点。在实际工作中,对于发现的残存钉螺区域环境,常称之为螺点。
各地由于灭螺程度及自然环境的不同,残存钉螺的螺点分布的环境也有所差异。安徽省原徽州地区于1978年底达到了传播控制标准,1979年仅发现300余个螺点,有螺面积超过10hm2,分散在35个乡的74个村,其地理分布仍按水系、山岭呈分散、孤立、以点聚集的分布;残存钉螺所在地多为山坞、古坟、石壁沟塘、竹园、荒滩、暗沟、涵洞等特殊环境。方益民等调查认为,黄山市自1994年进入巩固监测阶段以来查出的残存螺点,超过70%是石砌磅的沟渠、塘库等复杂环境。药物灭螺效果不佳,极易引起反复。原浙江省金华县浙江省金华县1990—1994年在13个乡103个村查获的619处残存螺点主要分布在沟渠、田壁、溪滩、塘库等环境。高智慧等曾对江苏省苏北沿海地区1998—2000年的残存钉螺分布现状进行调查,发现钉螺分布以西部地区沟渠、河道为主要孳生地,88.82%的有螺环境钉螺面积在5 000m2以下,呈小块点状分布,灭螺质量差是残存钉螺的主要原因。邵丰尧等对金华市婺城区2012—2014年残存螺点进行调查,认为当地达到传播阻断后,螺情反弹因素未得到根本消除,苗木环境是当前婺城区残存钉螺的主要孳生地。安徽省含山县血吸虫病达到传播控制后11年共查出残存螺点617处,其中面积在15m2以下的有356处,面积在16~50m2的有143处,面积在50~100m2的有67处,100m2以上的51处。残存钉螺密度都很低,有时一个螺点仅发现1只钉螺。还有些残存钉螺分布地主要为行政区划交界处、荒山野岭等僻静之处、乱石密布并杂草丛生的溪沟以及水库干渠及其支渠等;有些地区呈现老螺点与新螺点交错岀现的现象。除自然因素外,残存钉螺的存在与当地开展的查灭螺工作质量有关。部分地区残存螺点难以压缩、新螺点不断涌现,通常与漏查、漏灭和查漏、灭漏等因素有关。
四、钉螺调查的基本要求
钉螺调查工作是开展钉螺控制工作的前提和基础。通过钉螺调查,可以明确日本血吸虫病的流行范围,监测和掌握血吸虫病流行区的钉螺扩散和分布特点,掌握钉螺和感染性钉螺密度变化,为制定灭螺规划或计划提供科学依据;通过钉螺调查还可以考核评估灭螺质量以及血吸虫病防治效果等。本书调查技术适用于湖沼型、山丘型或者水网型血吸虫病流行区,以及包括三峡库区在内的血吸虫病潜在流行区的钉螺调查工作。
(一)调查原则
钉螺调查的原则包括:①湖沼地区的滩地,按自然或人工标记,将滩地分成若干条块,逐块调查;②垸内和水网地区,沿河道和灌溉水系等,按干、支、斗、农、毛渠及田块的顺序进行调查;③山丘地区按从源头到下游、从湿地到水凼等进行调查,发现钉螺后要追查有螺水系的源头和末尾;④对与钉螺分布环境相毗邻的地区、潜在血吸虫病流行区、洪水淹没地区扩大范围调查。
(二)调查时间
钉螺调查时间一般为上半年3、4、5月和下半年9、10、11月,而对钉螺扩散途径调查、可疑携带钉螺载体的监测可在每年的4~10月份进行。
(三)调查范围与频次
钉螺调查范围应包括现有钉螺环境、历史有螺环境、可疑钉螺孳生环境以及潜在钉螺扩散环境。现有钉螺环境是指近2年内开展钉螺调查且查到钉螺的环境,或轮查末次查到钉螺的环境。历史有螺环境是指近2年内连续开展钉螺调查均未查到钉螺的环境,或轮查末次未查到钉螺的环境。可疑钉螺孳生环境是指与现有钉螺环境毗邻、水系相通,且具备钉螺孳生条件的环境。潜在钉螺扩散环境是指当地具备钉螺生存和繁殖的自然条件且存在钉螺扩散的危险,但目前尚无钉螺分布的区域。
1.现有钉螺环境
人、畜活动频繁的现有钉螺分布环境,每年应至少查螺1次,春季查出感染性钉螺、螺情回升或通过风险评估认为存在传播风险的有螺环境秋季应复查1次。人、畜不常到、环境偏僻的现有钉螺分布环境每年至少调查1/3面积,原则上3年轮查1次。
2.历史有螺环境
孳生环境未改造或部分改造但仍适宜钉螺孳生的历史有螺环境,如近2年内未查出钉螺,每年应查螺1次;3~9年内未查出钉螺,每3年应轮查1次;10年及以上未查出钉螺,每5年应轮查1次。孳生环境彻底改造且经过调查评估确认已不适宜钉螺孳生的历史有螺环境,可不定期进行监测查螺。
3.可疑环境
从有钉螺分布地区引进植物、水生物的环境,以及洪水淹没区等可疑环境,每年应调查1次。
4.潜在钉螺扩散环境
对与血吸虫病流行区毗邻和/或有水系密切沟通、养殖来自有螺地区的水生动植物、来自有螺地区的船泊停靠的码头、船坞等环境,应开展钉螺扩散途径调查、可疑携带钉螺的载体(包括水体漂浮物、船只及水生动植物等介质)携带钉螺的监测,钉螺监测至少每3年1次。
(四)调查工具的准备
在一般的钉螺调查工作中,使用最多的调查工具主要有查螺框、镊子(竹筷)、钉螺袋、记录笔、防护工具等;对于土层中钉螺调查还要用到铲子等工具;对于水上漂浮物钉螺调查,还要用到打捞工具等等。在早年前的查螺工作中,这些器材大多数是分别配发给查螺人员,也有查螺人员自行携带。近年来随着血防工作的深入推进,有条件的地区已经开始统一制作查螺包、查螺服等,进一步提升了钉螺调查工作的便捷性。现将一般土表成螺调查需要的调查工具简要介绍如下。其他钉螺调查装置详见第五节。
1.查螺框
用8号铅丝制成33cm × 33cm正方形的框(框内面积为0.1m2)。
2.镊子或竹筷
15~20cm医用直镊或普通筷子。
3.钉螺袋
用牛皮纸制成5cm × 8cm螺袋,并印刷以下信息:环境名称、查螺日期、天气情况、线号、点号(框号)、捕螺只数、查螺员签名等。
4.记录笔
参加查螺人员每人应准备一支笔,用以记录查螺框号和线号等原始信息。
5.防护用具
防护油、手套(橡胶手套或一次性手套)、胶靴等用具,作为个人防护使用,以防止血吸虫感染;在杂草较深的地方,可带一根长棍子,驱赶毒蛇。
6.查螺服和查螺包
有条件的地方可统一制作查螺服和查螺包,除可放置查螺专用工具外,还可方便携带饮用水、驱虫药剂等其他随身物品,有利于调查工作的开展。
(五)调查的组织实施
1.制订查螺计划与组织实施
钉螺调查前要制订查螺计划,具体实施方案内容应包括目的意义、目标任务、查螺方法、工作步骤、技术规范、技术培训、日程安排、器材准备、经费预算、资料管理、考核评估等相关内容。国家级机构协助国家卫生健康行政部门制定全国钉螺调查方案和技术规范,并负责审核省级机构上报的查螺实施方案和计划;省级机构根据国家卫生健康行政部门制定的查螺技术规范,结合本省钉螺分布情况以及防治工作需求,制定查螺实施方案,并审核、调整市级机构上报的查螺计划;市级机构根据省级机构制定的查螺实施方案,指导县级机构编制查螺计划,并审核、汇总县级机构上报的查螺计划;县级机构按照省级机构制定的查螺实施方案,结合本地钉螺分布情况,以流行村为单位编制查螺计划,并汇总上报市级机构。
国家级机构负责全国查螺工作的督导检查。省、市级机构指导和督查县、乡镇级机构实施查螺工作的实施。县级机构根据查螺实施方案及查螺计划,组织、培训查螺人员,准备查螺器材,指导、实施钉螺调查;乡镇级机构在县级机构的指导下,按查螺实施方案组织、实施钉螺调查。
2.组织查螺队伍
(1)查螺队:
从当地挑选有查螺经验、工作认真、体能胜任者为查螺员,以乡(镇)为单位组建查螺队。各乡(镇)应根据查螺村数及应查面积确定查螺队数量,一般1个查螺队由12~15人组成,调查1~2个村。每个查螺队选定2人为正副队长,负责查螺工作安排、资料汇总、螺点卡建立等。
(2)查螺小组:
为了合理安排劳力,便于管理,提高工效,将查螺队分成4~5个查螺小组,每个查螺小组3人,负责目标责任地段查螺。如采用5m系统抽样结合环境抽查2框的方法开展钉螺调查,则2人查环境框,其中1人兼记录,另1人查机械框。
(3)查螺员:
查螺前查螺员需进行必要的培训,内容包括查螺方法、钉螺鉴别、质量要求和自我防护等。查螺后需进行评估,建立查螺队员档案,保障查螺队员的素质和稳定性。
(六)钉螺与相似螺类的鉴别
在开展钉螺调查前,需要掌握钉螺与其他相似螺类的鉴别要点。在自然环境中孳生的某些螺类,其外形同钉螺较相似,易与钉螺混淆。根据形态特征,即螺壳的旋数、长度、旋向、颜色以及唇脊和厣的有无,来将查获的钉螺与其他螺类进行区别(表3-1)。常见的与钉螺相似螺类主要有:方格短沟蜷(Semisulcospira cancellata Bonson,俗称海蛳)、真管螺(Euphaedusa,俗称烟管螺)、细钻螺(Opeas gracile,俗称菜螺)、拟钉螺(Tricula,俗称小黑螺)等。
表3-1 钉螺与相似螺类的鉴别要点
续表