Математические модели в вопросе прогнозирования вспышек трансмиссивных инфекций и инвазий

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВО Калужский филиал РГАУ Московская сельскохозяйственная академия имени К.А. Тимирязева

Математические модели в вопросе прогнозирования вспышек трансмиссивных инфекций и инвазий

Никанорова Анна Михайловна, кандидат биологических наук, доцент кафедры ветеринарии и физиологии животных

Аннотация

В Центральном регионе РФ особое распространение имеют кровососущие членистоногие: комары, ик- содовые клещи и другие, которые наносят огромный вред животноводству и людям. Известно, что паразитические членистоногие опасны не просто укусами и питанием кровью, а способностью служить резервуаром, размножать и передавать возбудителей различных инфекций и инвазий, т. о. поддерживая природные очаги трансмиссивных болезней. Комары опасны как переносчики следующих заболеваний: малярия, японский энцефалит, лихорадка Западного Нила, вирус Зика, дирофиляриоз и др. Иксодовые клещи: моноцитарный эрлихиоз, лептоспироз, вирус клещевого энцефалита, сибирскую язву и др. В Калужской области ежегодно регистрируются случаи заболеваний животных анаплазмозом, бабезиозами, а людей - боррелиозом. Самыми многочисленными млекопитающими, которые населяют территорию РФ, являются мышевидные грызуны. В очагах заболеваний первостепенное значение имеют лесная, домовая мыши, полевки и некоторые другие млекопитающие. Для питания паразитические членистоногие выбирают кровь мелких млекопитающих, которые являются очень пластичной популяцией, способной приспосабливаться к различным изменениям окружающей среды. Необходимость проведения комплексных мероприятий по учету численности мышевидных грызунов, исследование полевого материала на наиболее значимые для конкретных территорий нозологические формы природно-очаговых болезней диктует необходимость составления математических моделей динамики численности мелких млекопитающих, позволяющих значительно экономить материальные и физические затраты. В статье представлено математическое моделирование популяции мелких млекопитающих, обитающих на территории Калужской области. Точный математический прогноз даст возможность подготовиться и своевременно принять меры на сложившуюся эпизоотическую ситуацию.

Ключевые слова: мелкие млекопитающие, комары, иксодовые клещи, кровососущие членистоногие, математическое моделирование

Sunmary

MATHEMATICAL MODELS IN THE PREDICTION OF OUTBREAKS OF VECTOR-BORNE INFECTIONS AND INFESTATIONS

Kaluga branch of Moscow Agricultural Academy named after K.A. Timiryazev

Nikanorova Anna Mikhailovna, PhD of Biology, Associate Professor of the Department of Veterinary Medicine and Animal Physiology.

In the Central region of the Russian Federation, blood-sucking arthropods are especially widespread: mosquitoes, ixodid ticks and others, which cause great harm, which cause great harm to livestock and people. It is known that parasitic arthropods are dangerous not just by bites and feeding on blood, but by the ability to serve as a reservoir, multiply and transmit pathogens of various infections and infestations, i.e. supporting the natural foci of vector-borne diseases. Mosquitoes are dangerous as carriers of the following diseases: malaria, Japanese encephalitis, West Nile fever, Zika virus, dirofilariasis, and others. Ixodid ticks: monocytic ehrlichiosis, leptospirosis, tick-borne encephalitis virus, anthrax, etc. In the Kaluga region, cases of animal diseases, anaplasmosis, babesiosis, and among people, borreliosis are recorded annually. The most numerous mammals that inhabit the territory of the Russian Federation are mouse-like rodents. In the foci of diseases, forest, field voles, house mice and some other mammals are of paramount importance. For nutrition, parasitic arthropods choose the blood of small mammals, which are a very plastic population that can adapt to various environmental changes. The need for comprehensive measures to account for the number of mouselike rodents, the study of field material for the most significant nosological forms of natural focal diseases for specific territories, necessitates the compilation of mathematical models of the dynamics of the number of small mammals, which can significantly save material and physical costs. The article presents mathematical modeling of the population of small mammals living in the Kaluga region. An accurate mathematical forecast will make it possible to prepare and timely accept exchanges for the current epizootic situation.

Key words: small mammals, mosquitoes, ixodid ticks, blood-sucking arthropods, mathematical modeling

Введение

В Центральном регионе РФ особое распространение имеют кровососущие членистоногие: комары, кровососущие мухи, ик- содовые клещи и другие, которые наносят огромный вред. Известно, что иксодовые клещи и комары опасны не только своими укусами и питанием кровью, но и способностью хранить, размножать и передавать возбудителей различных инфекций и инвазий. Таким образом, поддерживаются природные очаги трансмиссивных болезней.

Комары переносят малярию, японский энцефалит, лихорадку Западного Нила, вирус Зика, дирофиляриоз и др. болезни [8]. Иксодовые клещи также представляют угрозу животным и человеку, например, в Калужской области ежегодно регистрируются случаи заболеваний животных бабезиозами, анаплазмозом, а людей - боррелиозом. Также клещи переносят ряд других опасных заболеваний: моноцитарный эрлихиоз, леп- тоспироз, вирус клещевого энцефалита, сибирскую язву и др. [1, 2].

Для питания паразитические членистоногие предпочитают кровь млекопитающих. Особую роль в поддержании цикла развития иксодовых клещей и комаров играют мелкие млекопитающие, являясь очень пластичной популяцией, способной приспосабливаться к различным изменениям окружающей среды. Иксодовые клещи в основном для крово- сосания в преимагинальных фазах выбирают мелких грызунов, при отсутствии более крупного животного успешно питаются на мелких млекопитающих и в состоянии имаго, что доказано в опытах лабораторного культивирования иксодовых клещей [6]. популяция млекопитающий клещ комар

В природе часто встречается явление сочетания природных очагов болезней в результате территориального совмещения и наличия общих носителей и переносчиков. Туляремия сочетается с лептоспирозом, чумой, псевдотуберкулезом, листериозом, пастерреллезом и др. Также мелкие млекопитающие участвуют в циркуляции геморрагической лихорадки, вируса энцефалита, токсоплазмоза, хантавирусов, болезни Лайма, лейшманиоза, бабезиоза, анаплазмоза и многих других антропозоонозных заболеваний [5; 9]. Таким образом, актуальность вопроса изучения динамики популяций мелких млекопитающих на определенной изучаемой территории очевидна.

Самыми многочисленными млекопитающими, которые населяют территорию РФ, являются мышевидные грызуны. В очагах заболеваний первостепенное значение имеют лесная, домовая мыши, полевки и некоторые другие млекопитающие [3; 7].

Таблица 1

Примечание: Х1 - это среднегодовая температура (t °С). Х2 - это среднегодовое количество осадков в месяц (Q, мм).

Таблица 2

Материалы и методы

Необходимость проведения комплексных мероприятий по учету численности мышевидных грызунов, исследование полевого материала на наиболее значимые для конкретных территорий нозологические формы природноочаговых болезней диктует необходимость составления математических моделей динамики численности мелких млекопитающих.

Цель исследования: математически смоделировать количество мелких млекопитающих в популяции (мм) в зависимости от среднегодового количества осадков и среднегодовой температуры за 6 лет наблюдений.

Объект исследования: мелкие млекопитающие Калужской области.

Учеты мелких млекопитающих проводились во всех районах Калужской области и г. Калуги с применением стандартных методик [6].

Результаты и обсуждение

На территории Калужской области распространены: домовая мышь (Mus musculus), серая полевка, рыжая полевка (Myodes glareolus), серая крыса (Rattus norvegicus), полевая мышь (Apodemus agrarius), малая лесная мышь (Apodemus uralensis).

Для получения математических моделей был проведен полный факторный эксперимент по имеющимся данным статистики. Значения уровней факторов представлены в таблице 1. Матрица плана эксперимента представлена в таблице 2.

Математическая модель актуальна только в пределах интервала варьирования факторов. При иных значениях среднегодовой температуры и количества осадков точность модели может снижаться. Результат положительного влияния роста температуры окружающей среды на популяцию ожидаем. Чем выше температура окружающей среды, тем благоприятнее условия для размножения (богаче кормовая база, ускоряются сроки вегетации растений и т. д.). Показанное математической моделью негативное влияние увеличения количества осадков на популяцию мелких млекопитающих может быть объяснено тем, что избыточные осадки в виде воды могут затапливать норы, что приводит к гибели животных и потере пищевых запасов.

Расчетная математическая модель имеет вид: ММ=172,49+27,12Ы,^

Расчетная модель позволит рассчитать численность мелких млекопитающих, не прибегая к дорогостоящим полевым сборам, что может быть полезно при прогнозировании численности популяции на территории Калужской области РФ и других регионов с примерно одинаковыми климатическими условиями.

Заключение

Математические модели динамики популяционной численности мелких млекопитающих дают возможность эффективно прогнозировать без серьезных финансовых вложений вспышки природно-очаговых трансмиссивных болезней. Точный прогноз дает возможность подготовиться и своевременно принять меры на сложившуюся эпизоотическую ситуацию.

Список литературы

1. Балашов Ю. С. Кровососущие клещи (Ixodidae) - переносчики болезней человека и животных. / Ю.С. Балашов. Л., 1967. 320 с.

2. Бегинина А. М. Фауна и экология иксодовых клещей Калужской области и меры борьбы с ними / А. М. Бегини на. дисс. ... к. б. н.: 03.02.11. Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной ветеринарии имени Я. Р. Коваленко Россельхозакадемии. М., 2013.

3. Жигальский О. А. Зональные и биотопические особенности влияния эндо- и экзогенных факторов на население рыжей полевки (Clethrionomus glareolus Schreber, 1780) / О. А. Жигальский // Экология. 1994. № 3. C. 50-60.

4. Исаев В. А. Кровососущие членистоногие Ивановской области / В. А. Исаев, А. Д. Майорова, С. В. Егоров // Научно-исследовательская деятельность в классическом университете: теория, методология и практика. Материалы научной конференции Ивановского государственного университета, Иваново, 2001. С. 142-143.

5. Марвин М. Я. Фауна наземных позвоночных животных Урала / М. Я. Марвин. // Млекопитающие. Свердловск. 1969: (1).

6. Сбор, учет и лабораторное культивирование ик- содовых клещей: методические рекомендации / Никанорова А. М., Василевич Ф. И., Козлова И. В. М., 2016. 38 с.

7. Углова Е. С. Влияние погодных условий на динамику численности мелких млекопитающих отвалов угольных разрезов / Е. С. Углова, А. Н. Борисов, Е. В. Екимов, А. С. Шишкин // Сибирский лесной журнал. Новосибирск. №5. 2016. С. 85-91.

8. Pietikдinen R. Dirofilaria repens transmission in southeastern Finland / R. Pietikдinen, S. Nordling, S. Jo- kiranta, A. Lavikainen, S. Saari, S. Laaksonen, P. Heikkinen, A. Oksanen, C. Gardiner, A. M. Kerttula, T. Kantanen, A. Ni- kanorova // Parasites & Vectors. 2017. Т. 10. № 1. С. 561.

9. Seifollahi Z. Protozoan Parasites of Rodents and Their Zoonotic Significance in Boyer-Ahmad District, Southwestern Iran» / Z. Seifollahi, B. Sarkari, M. H. Mo- tazedian, Q. Asgari, M. J. Ranjbar, S. A. Khabisi // Veterinary Medicine International. Volume 2016 (2016), Article ID 3263868, 5.

Размещено на Allbest.ru