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气候复杂性加剧关于疾病的争论

Justine Davies解释说,为气候变化如何影响虫媒疾病建模是一个非常复杂的工作——而且变得越来越具有争议。

这是一个意义深远的令人信服的观念:气候变化可能把一些最致命的传染病传播到新的地方,增加它们在发展中国家的负担。

这个理论已经存在数十年了——设计模型从而预测传染病传向哪里,以及它们将增加多少,这些任务让科学家变得愈加繁忙。仅仅在2008年,他们就发表了4000篇关于这个问题的论文——而一些科学家已经发表了证据提示这种入侵已经开始了。

“这个观念在直觉上令人信服而且已经传播开来。”英国兰卡斯特大学的Kenneth Wilson说。

但是今年已经出现了异议的声音,它们提出了关于科学家使用的模型以及数据质量的困难问题,以及改善的模型是否能够预测疾病如何对气候做出反应。

不断增长的不同意见

当Kevin Lafferty向《生态学》杂志(美国生态学会的一份杂志)提交一篇质疑正统学说的论文,并提出一些疾病甚至可能因为气候变化而减少的时候,他的审稿人深感担忧。这些意见如此强烈,以至于该学会采取了一项不同寻常的决定。

来自美国加州大学圣塔芭芭拉分校的Lafferty的论文能够发表。但是来自Lafferty 论文审稿人的“极端而反差强烈的观点”——Wilson是这样描述Lafferty论文审稿人的意见的——也将被发表。结果是发表了46页的讨论(参见 气候变化对疾病的影响引发争议)

该杂志认为,这场辩论很重要,而且对于科学之外的世界也具有深远的意义,它涉及到了专业人士、自然保护人士和决策者。

“这是由于质疑气候变化和传染病之间的联系可能会对资助产生影响,而且带来政治副产品。”Wilson在该杂志对这场辩论的介绍中说。

让模型的麻烦加倍

锥蝽可以在叮咬的时候传播查格斯病

Flickr/gauchocat



科学家特别热衷于为气候变化对病媒传播的传染病的影响进行建模。这些疾病包括疟疾、登革热、昏睡病、查格斯病和利什曼病等虫媒疾病。它们在蚊子、采采蝇、锥蝽和白蛉进食的时候传给人类。有时候,这些昆虫在人与人之间传播传染病,有时候它们在人与其他动物之间传播。

这个问题是双重的。英国牛津大学的传染病统计学专家Simon Hay说,科学家还没有理解天气模式影响这种传播的多种方式——因此模型包含了许多假定。此外,他还指出这些模型使用了未来的气候情景,而这些情景也是预测。

“因此存在两大可能的错误来源。”他说。

科学家已经开发出了两种类型的模型。统计模型使用在历史上促进了这类疾病的气候的数据,从而预测它们可能在未来的什么地方发生。

另一方面,生物模型考虑变化的气候如何影响参与疾病传播的复杂因素,例如叮咬的频率和病媒的寿命,或者病毒或寄生虫在其内部发育所需的时间。

缺少对天气模式如何影响疾病传播复杂情况的充分理解,两种模型都会出问题。

难以理解的生物学和过分简化的统计学

构建生物模型的科学家把重点大多放在了疟疾上。他们的模型必须反映出温度或降雨量的增加如何影响到蚊子的种群。伦敦卫生学与热带医学院的Menno Bouma说,上升的温度也会导致蚊子进食更加频繁,增加它把所携带的感染传播开来的可能性。

但是认定疟疾将不可避免地随着全球变暖而增加,这就过分简化了。这种寄生虫很复杂。它在蚊子和人类体内有独立的发育阶段,而我们尚不理解气候将如何影响到这些。

美国宾夕法尼亚州立大学的传染病动态专家Krijn Paaijmansa最近证明了即便是在一天之内的温度涨落也能产生影响,而且在模型中应该考虑到它。

在气候变化带来白天和夜间巨大温差的地区,这种寄生虫可能很少有在温度“适宜区”迅速发育的时间——而且如果这种寄生虫在蚊子体内的发育更缓慢,有可能寿命较短的蚊子在把感染传播开来之前就死亡了。

其他疾病还有更多的问题需要考虑,诸如黄热病,该病还有一个贮存宿主,即猴子。

统计模型面临着另一些问题,其中许多问题在于如何区分气候变化和其他影响造成的效应。

猴子是黄热病等疾病的贮存宿主

Flickr/teague_o


“由于过去温度已经上升,其他可能对虫媒疾病有贡献的因素也可能增加。”英国牛津大学的寄生虫生态学家Sarah Randolph说。种群可能增长,耐药性可能上升。如果科学家不能分离出气候在过去起到的作用,他们就无法预测未来气候会起什么作用。

气候不确定性

建模科学家的“双重难题”的第二部分在于气候模型本身的不确定性。

“变暖的具体地区的数量难于预测。”英国利物浦大学的Andy Morse说。例如,热带相对于纬度更北的地区的变暖可能远远较小。

Morse说,与此同时,政府间气候变化委员会提供的未来降雨量情景比温度情景的可靠性更低。一些人预测降雨会更多,而另一些人预测降雨会更少——但是平均起来可能变化不大。

此外,气候与社会国际研究所的Madeleine Thomson还指出,IPCC的情景仅仅显示了一种长期趋势,在其中可能存在涨落。例如,在长期变暖趋势内部可能存在10年或更长时期的变冷。

而且在许多模型的范围之外可能存在许多其他因素。一个简单而强有力的因素是疾病传播的一个关键参与者不一定有能力到达另一种环境中。Randolph说,北美洲拥有适宜白纹伊蚊生存的环境,但是这个大陆一直没有这种昆虫,直到它们在旧轮胎中搭车从日本到了北美洲。

即便主角存在,而且模型准确地预测了疾病是否会出现,也存在另一层的复杂性:易感性。Thomson问到,这个模型是否评估艾滋病病毒感染水平?后者能让人们更加容易被感染。

而且,模型能够评估使用蚊帐、喷洒杀虫剂和使用药物的保护效果吗?《生态学》杂志的那篇有争议的论文的作者Lafferty甚至认为,如果疟疾向北转移到更发达的、对这种疾病有充分准备的国家,疟疾感染可能会下降。

人口密度也各有不同——有时候一些模型没有考虑到它。许多模型——诸如Randolph等人在《科学》杂志上发表的模型——提出疟疾将从一些地区消失,入侵另一些地区,因此受影响区域的总的变化很小。

但是如果疟疾确实像预测的那样进入非洲高地,它将遇到比在干旱区域人与人的生活距离近最多100倍的人群。“疟疾病例将会显著增长。”Bouma说。

因为过于细微而失去作用

模型能在多大程度上评估使用蚊帐的保护作用?

Flickr/Vestergaard Fransen


一些科学家说完美的模型可能是不存在的,而且甚至也不应该去追求这种模型,与如此之小的一片区域相关可能也没有太大的用处。

如果一个模型中纳入了太多的因素,它将会非常精确,但是太细微了。”美国普林斯顿大学的Andrew Dobson说。

因此,到了模型足以可靠地用于任何用途的时候,是不是就太迟了?Dobson拒绝了这种观念。“永远不会太迟,”他认为。“开发病媒疾病的模型的科学相对较新,而且正在吸引越来越多的科学家。”他说。

一些分析家指出,一个模型是否有力取决于所问的问题。

Thomson说:“我们首先需要知道要回答哪些问题。在长期的全球尺度上,根据IPCC情景预测病媒疾病变化的模型对于提示各国采取措施缓解气候变化有作用。”

如果疟疾传播到非洲高地,它遇到生活密度高至原来的100倍的人们

Flickr/Kakenyi


她希望看到建模手段的两个变化。

“科学家需要就哪些是证据达成一致,并且与气候学家密切合作,从而理解和解释数据。”

她还强调了发展中国家的作用:“国际科学家常常只使用全球气候产品。各国的气象机构和地方科学家常常拥有更好的地方信息。”

至于Wilson,他在论文的结尾处强调了科学家大多同意的问题:气候变化确实正在改变一些传染病的分布和发病率,而且将继续起作用;分离出气候如何影响疾病是一个艰巨的挑战;数据和建模手段必须得到改进;特定疾病的内在因素——诸如进化和免疫——也将起到作用。

他总结说,解决气候变化在改变传染病分布方面起到了多大的作用这一棘手的问题需要两件事:知情的讨论和时间。