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1.北京动物园圈养野生动物疾病与二十四节气 气候特征相关性分析
作者：魏婧洁,普天春,张 瑜,张成林,刘学锋,金艺鹏
作者单位：中国农业大学;北京动物园管理处
关键词：圈养野生动物;疾病预防;二十四节气
摘要：为研究二十四节气的气候特征与圈养野生动物疾病发生的相关性，本文以农历二十四节气为时间单位，将1975— 2022年北京动物园圈养野生动物发病资料（共计23 183例）与中国气象信息中心同期节气气象资料相结合，采用分类统计、 圆形分布统计和皮尔逊相关系数分析方法，探究二十四节气气候特征对圈养野生动物疾病发生的影响。结果显示，动物的 发病情况随节气变化较为明显，呈多峰型分布，发病最高峰为夏至，次高峰为谷雨和秋分。各类疾病在小满、夏至、小暑、大 暑、处暑、秋分、小雪、大寒发病较集中。发病率主要与小满、夏至、小暑、大暑节气的气象因素相关，平均气压与小暑时节的 动物营养代谢疾病和大暑时节的感染性疾病、消化系统疾病的发病率均呈显著负相关性（P < 0. 05），平均气温与夏至时节的 动物呼吸系统疾病、营养代谢疾病和感染性疾病以及小暑时节的动物传染性疾病的发病率呈显著负相关性（P < 0. 05），最高 气温与小暑时节的动物传染性疾病的发病率呈显著负相关性（P < 0. 05），最低气温与夏至时节的动物呼吸系统疾病、营养代 谢疾病的发病率呈显著负相关性（P < 0. 05或P < 0. 01），平均相对湿度与小满时节的生殖系统疾病、夏至时节的感染性疾病 和皮肤病以及小暑时节的传染性疾病的发病率均呈显著正相关性（P < 0. 05）。结果表明，动物疾病的发生在二十四节气中呈 现出一定的分布特征，且结合节气对应的气象因素分析发现，部分疾病的发生情况与平均气压等气象因素存在显著相关性。本 文结果可为圈养野生动物疾病的预防工作提供参考依据，以便更加全面地保障圈养野生动物的生活质量，提高动物福利。
适宜的气候条件是地球生命体赖以生存的前 提，气候环境与生态健康维持着动态平衡。有研究 表明，气候变化通过多种方式影响疾病的传播与发 展［1］ ，现已成为影响人类和动物健康的最大威胁之 一［2-3］ 。我国最早的医学典籍《黄帝内经》中提及了 大量有关时间医学的思想［4］ ，古人以“天人相应”作 为理论基础指出了自然节律的改变会影响生物体 生理、病理活动，并使其呈现出相应的周期节律性， 在疾病发生、发展和转归的全过程中起着重要的 作用［5］ 。
二十四节气是我国古代人民基于对天地阴阳 变化的长期观察和系统总结而形成的时间划分体 系，集中体现了气候变化的自然规律。如今，该体 系不仅广泛应用于气象预测，还在研究生物节律与 机体发病规律等方面发挥着重要作用［6］。研究表 明，节气与多数疾病具有明显的相关性，包括呼吸 系统疾病、运动系统疾病、精神疾病、心脑血管系统 疾病、生殖系统疾病、幼儿先天性疾病等［7-12］ 。张德 山等［13］ 基于北京市观象台60年的气象观测资料，系 统分析了二十四节气期间气温、湿度、降水量和风 速等气象因素的变化特征，结果显示，北京地区四 季分明的气候特征与二十四节气所反映的典型气 候节律高度一致，为本文提供了重要的理论支撑与 数据基础。
北京动物园位于北京市西城区西直门外大街 137号，始建于 1906 年，被誉为百年动物园，是我国 开放最早、规模最大且野生动物种类最多的动物 园。多年来，北京动物园建立了较为完善的野生动 物疾病诊疗体系，积累了大量的圈养野生动物疾病 防治资料，为本文提供了详实的数据。受人工饲养 环境和饲养管理条件等多重因素的影响［14］ ，圈养野 生动物的疾病往往难以及时发现，早期诊断与干预 存在一定困难。因此，采取积极有效的疾病预防措 施显得尤为重要［15］ 。适宜的生活环境是疾病管理 的核心，温度、相对湿度、日照长度和通风情况等因 素 都 对 圈 养 野 生 动 物 疾 病 的 发 生 与 流 行 至 关 重要［16］ 。
本文以二十四节气作为时间单位，根据北京动 物园圈养野生动物疾病的发病情况，探究不同节气 气候特征下动物疾病发病规律。通过节气气候条 件变化，提前做好饲养管理，及时采取措施，减少动 物发病，为北京动物园圈养野生动物疾病的预防提 供依据，为动物园行业防控动物疾病提供借鉴，以 便更加全面地保障圈养野生动物的生活质量、提高 圈养野生动物福利。
1 资料与方法
1. 1 研究资料
动物发病资料来源于1975—2022年 北京动物园所有圈养野生动物发病情况和死亡记 录，共计 23 183例，包括禽类、肉食类、草食类、杂食 类，共 4大类、856种动物。资料中所有动物的发病 情况按照每例次动物疾病发生的时间和临床情况 记录。 北京市西城区1975—2022年气象资料，包括平 均气温、最高气温、最低气温、平均气压、平均相对 湿度，均来源于中国气象信息中心。
1. 2 方法
1. 2. 1 各节气气候特征分析 以二十四节气作为 时间单位，使用 Excel 标注动物发病资料和气象资 料中时间对应的阴历日期。取节气中位天数统计 1975—2022 年各气象因素（包括平均气温、最高气 温、最低气温、平均气压、平均相对湿度）在二十四 节气中的变化趋势。
1. 2. 2 动物疾病发病率的分布特征 根据疾病临 床表现、组织系统或部位（病位分类法）以及初步诊 断引起疾病发生的原因（病因分类法），将动物疾病划分为消化系统疾病、呼吸系统疾病、泌尿系统疾 病、生殖系统疾病、运动系统疾病、眼部疾病、皮肤 病、外伤、感染性疾病、寄生虫病、传染性疾病、营养 代谢疾病和其他系统疾病共13类常见病。
使用 Excel 对不同类别动物、不同个体的年发 病率、各节气的发病率，以及各节气发病动物数量 在全年发病总数中所占比例进行整理。分析节气 气候特征、动物总发病率的年分布特征、不同节气 各类动物发病率变化和动物不同发病系统疾病发 病率的节气变化。筛选出与节气相关性较高的常 见病类型，统计各类疾病在不同节气下的发病 率［17］ ，动物群体的发病率按公式（1）计算。
发病率（%） = 发病动物数量 ÷ 圈养动物总数 量 × 100% （1）
1. 2. 3 圆形分布统计 23 183 例动物疾病高发节 气共分为 10 组数据进行圆形分布统计［18-20］ 。将临 床数据作为统计基础，把北京动物园1975—2022年 的动物发病资料转化为三角函数角度资料。以365 d 作为1个周期对应圆的360°，以立春日（2月4日）作 为 0°，每天等于 0. 98°，每个节气天数组中值的累计 天数按照公式（2）转换成角度，经过计算得出样本 角度均值，用于表示动物发病的集中程度。
α(角度) = 节气组中值累计天数 × 360 ÷ 365（2）
将结果转换成日期，推算动物发病率较高点日 期，以样本角度均值加减角度标准差推算动物发病 率较高的时期，根据圆形分布统计的结果，进一步 统计5种气象因素（平均气温、最高气温、最低气温、 平均气压、平均相对湿度）与 13 种疾病发病率的相 关系数，以及疾病的发生与节气各气象因素的相关 性。用 SPSS进行皮尔逊相关系数分析，P < 0. 05被 认为具有统计学意义，使用 GraphPad Prism 7. 0 进 行数据分析和作图。
1. 2. 4 气 象 因 素 与 动 物 疾 病 发 病 率 相 关 性 分 析 为进一步验证分析结果，根据圆形分布统计结 果筛选出各系统疾病最集中高发的节气的气象因 素（包括平均气温、最高气温、最低气温、平均气压、 平均相对湿度）与相应高发动物疾病的发病率做相 关性分析并完成皮尔逊检验。
2 结果
2. 1 节气气候特征 根据中国气象信息中心提供 的北京市西城区同期气象数据整理可知，北京市西 城区 1975—2022 年全年平均气温最高的节气为夏 至、小暑和大暑（图1A），湿度最高的节气为大暑，其 次为立秋，湿度最低的节气为春分，降水大多集中 在夏至和立秋节气间（图1B），平均气压呈单峰式变 化，波谷出现在夏至、小暑、大暑间（图1C）。
2. 2 动物年总发病率的分布特征 如图 2 所示， 2022 年北京市动物园动物总发病率相较 1975 年降 低，由8. 86%（1975年）降至6. 73%（2022年）。1995— 2010 年 动 物 总 发 病 率 的 波 动 相 对 较 大 ，2010— 2022 年动物的总发病率有轻微波动但总体稳定在 7. 50%以下。
2. 3 不同节气各类动物发病率变化 如图3所示， 动物的发病情况随节气变化较为明显。动物发病 率随节气的变化呈多峰型分布，发病最高峰为夏 至，次高峰为谷雨和秋分。夏至时节发病率最高， 为 0. 75%，大寒时节发病率最低，为 0. 31%，最高发 病率约为最低的 2. 42 倍。清明至秋分时段为发病 率相对较高的节气区间，发病相对较少的节气区间 为立冬前后至春分时段。相邻节气间动物发病率 波动最大为谷雨至立夏时段，相差 0. 25%，其次为 秋分至寒露时段，相差 0. 23%。禽类平均发病率最 高，为 0. 19%，发病禽类数量占所有动物总发病数 量的 38. 33%；其次为草食类动物，平均发病率为 0. 11%，发病动物数量占所有动物总发病数量的 23. 89%。禽类发病率受节气变化的影响更大，而其 他3类动物发病率相对稳定，受节气影响较小。
2. 4 动物不同系统疾病发病率的节气变化 如 图 4 所示，不同系统疾病在各节气的发病率差异较 大、呈多峰式分布。相对高发的疾病为消化系统疾 病和呼吸系统疾病。夏至、寒露是消化系统疾病发 病率最高的节气，分别为 0. 38% 和 0. 37%，次高峰 在清明，为 0. 25%。皮肤病、感染性疾病、生殖系统 疾病和泌尿系统疾病发病率较低，均低于 0. 06%。 其中感染性疾病各节气间发病率差异最大，呈双峰 式分布，发病高峰节气为大暑和霜降；皮肤病发病 率较低但各节气间发病率差异较大，呈多峰式分布， 小寒和大寒时节皮肤病发病率最低；泌尿系统疾病 为发病率最低的疾病，各节气发病率无明显差异。
2. 5 动物发病资料圆形分布统计 1975—2022年 所有动物疾病发病最集中的节气为小暑前后；消化 系统疾病在夏秋季相对易发，发病高峰集中在大 暑；呼吸系统疾病的发病时间相对较长，发病集中 在秋分；营养代谢疾病的发病高峰节气为大寒；皮 肤病集中发生于夏至；寄生虫病集中在小暑前后发 生；生殖系统疾病发病的高峰节气为小满；传染性 疾病、感染性疾病的发病高峰节气为处暑；泌尿系 统疾病的发病时节较分散，相对高发日为小雪节气 前后。根据圆形分布统计结果（附表），各类疾病在
小满、夏至、小暑、大暑、处暑、秋分、小雪和大寒共 8 个节气发病较集中。8 个节气与各系统疾病的发 病率进行相关性分析发现，夏至时节与呼吸系统疾 病、营养代谢疾病、感染性疾病、皮肤病的发生具有 相关性，小暑时节与营养代谢疾病、传染性疾病的 发生具有相关性，大暑时节与感染性疾病、消化系 统疾病的发生具有相关性，小满时节与生殖系统疾 病的发生具有相关性。
2. 6 气象因素与动物疾病发生的相关性 基于 2. 5 结果，进一步与气象因素进行相关性分析发 现，平均气压与动物在小暑时节的营养代谢疾病 和大暑时节的感染性疾病、消化系统疾病发病率均呈显著负相关性（P < 0. 05），即气压越大，对应 的动物疾病在该节气发病率越低。夏至和小暑时 节，气温因素对发病率的影响大多呈负相关性，平 均气温与夏至时节的动物呼吸系统疾病、营养代 谢疾病和感染性疾病以及小暑时节的动物传染 性疾病的发病率
呈显著负相关性（P < 0. 05），最 高气温与小暑时节的动物传染性疾病的发病率 呈显著负相关性（P < 0. 05），最低气温与夏至时 节的动物呼吸系统疾病、营养代谢疾病的发病率呈显著负相关性（P < 0. 05 或 P < 0. 01）。平均相对 湿度与发生于小满时节的生殖系统疾病、夏至时节 的感染性疾病和皮肤病以及小暑时节的传染性疾 病的发病率均呈显著正相关性（P < 0. 05）（表 1）。
3 讨论
北京市地处暖温带，气候为典型的半湿润半 干旱大陆性季风气候，四季温差大、季节转换时气 温变化分明。根据 1975—2022 年北京市西城区 的气象资料统计，气温（包括平均气温、最高气温 和最低气温）、平均相对湿度和平均气压的变化趋势
均与张德山等［13］ 的研究相符，验证了北京地区的 气候特征与二十四节气的典型气候特征高度契合。
本文结果显示，相较于 1975 年，2022 年北京动 物园所有动物的整体发病率下降。1995—2010 年 动物发病率的变化起伏较大，其中多为消化系统疾 病、呼吸系统疾病和皮肤病，这可能与严重急性呼 吸综合征（Severe acute respiratory syndrome，SARS） 和 H5N1 禽流感流行时期园区内频繁消杀，对部分 动物造成生理或心理应激有关。2010—2022 年动 物发病率总体变化趋势平缓，不再有明显波动。发 病率的降低和稳定与多方面因素相关，1975—2022年 北京动物园通过扩建动物笼舍、增加动物运动场面 积、对笼舍进行防暑防寒处理、根据各类动物天性 增加丰容、培训兽医和饲养员以提高饲养管理技术 等［21］ ，逐步改善了动物的生活环境、保障动物健康， 近年来保持着相对稳定且较低的发病率。
动物发病最为集中的节气分别为小满、夏至、 小暑、大暑、处暑、秋分、小雪、大寒，发病情况随节 气变化较为明显，发病率呈多峰型分布。发病最高 峰在夏至、次高峰在谷雨和秋分；禽类为所有动物 中发病率最高且各节气发病率差异最大的群体，可 能与禽类的饲养密度及其特殊的生理构造和免疫 系统相关。消化系统疾病为动物最高发的疾病， 发病率随各节气变化规律明显，可能与不同动物 的消化系统结构和病原体传播途径（病原体可通 过饲料、水源、环境等途径传播）相关。同时，应激
或其他压力因素也可能会影响动物的消化系统 健康。
本文中圆形分布统计结果显示，所有动物疾病 发病最集中的节气为小暑前后，可能与小暑时节较 高的平均气温、湿度和降水量相关。大暑是北京地 区全年平均气温和湿度最高的节气之一，湿热环境 可能导致动物的食物腐败、水源不净、生活环境污 染，从而影响动物消化系统的健康。动物呼吸系统 疾病的高发期主要集中在秋冬和初春季节，这一时 期气温等气象因素波动较大，导致其抵抗力下降。 此外，春秋两季北京地区大量花粉释放，加之季风 带来的空气污染会迅速传播过敏原，进一步加重动 物呼吸系统的负担，这些因素共同作用，使得动物 呼吸系统疾病的发生率显著升高。营养代谢疾病 的发病高峰通常出现在大寒节气，此时气候具有全 年湿度、气温较低的特点。低湿度环境会加速动物 体内水分的蒸发，进而影响体液平衡，干扰机体正 常代谢过程，并降低营养素的利用效率。动物的皮 肤病在惊蛰至寒露期间都有发生，且集中发生于夏 至前后，夏至时雷雨天气时有发生，湿热环境下真 菌、细菌大量生长繁殖，皮肤屏障因潮湿环境受损， 易发生皮肤炎症、瘙痒、过敏。长期湿热条件下动 物体阴阳之气相争，容易阳盛于上、邪并于外［22］ ，可 能会造成症状进一步加剧。寄生虫病多发于湿热 时节，受海洋暖湿气流的影响，北京地区自小暑开 始进入伏天，部分寄生虫在高温、高湿度的环境下 活跃滋生。传染性疾病和感染性疾病的发生均集 中于处暑，即高温炎热的“三暑”中最后一暑，伏天 即将结束，日间温差逐渐升高，蚊虫、跳蚤等疾病传 播媒介活跃，且高温与日间温差易引起动物应激， 难以抵抗病原微生物的侵袭。生殖系统疾病可能 与小满节气气温升高相关。相较于其他疾病，泌尿 系统疾病在二十四节气均可发病。
疾病与气象因素的相关性研究结果显示，气温 因素对动物呼吸系统疾病、营养代谢疾病、感染性 疾病和传染性疾病发生的影响主要集中在夏至和 小暑，且与动物发病率呈负相关性，即气温越高，相 应动物疾病的发病率越低。平均气温和最低气温 主要影响夏至时节的动物呼吸系统疾病、营养代谢 疾病和感染性疾病的发病率，平均气温与最低气温 越高，病原体越不易存活，动物呼吸道疾病和感染 性疾病的发病率越低，同时，充足的日照提高动物 的代谢水平，减少营养代谢疾病的发生。而平均气 温和最高气温则主要影响小暑时节的动物传染性 疾病的发病率，平均气温与最高气温越高，动物的 集群活动越少，传染性疾病病原体的传播概率越 低。平均气压主要影响小暑时节的营养代谢类疾 病以及大暑时节的感染性疾病和消化系统疾病的 发病率，且呈负相关性。平均气压降低，动物血氧 饱和度随之下降，动物为应对低血氧状态被迫降低基础代谢水平，从而引发部分营养代谢疾病。同 时，伴随着大暑时节的高温、高湿气候，形成“桑拿 天气”，动物产生热应激反应，引发消化道症状，病 原体在湿热环境中繁殖引发感染，相应动物疾病的 发病率越高。夏至时节平均相对湿度越高，感染性 疾病和皮肤病的发病率越高；小满时节平均相对湿 度增加伴随生殖系统疾病的发病率上升，二者均呈 正相关性。环境湿度的增加造成病原体繁殖速度 增加，夏至时节气温较高，湿热环境使病原体更易 在动物间接触传播，同时动物皮肤屏障功能被破 坏，造成皮肤病和感染性疾病的发生。动物在小满 前后进入繁殖高峰期，且病原体在环境中存活时间 延长，容易造成生殖系统疾病的发生。
本文对北京动物园圈养野生动物疾病与二十 四节气气候特征的相关性进行了较全面的分析，应 用分类统计、圆形分布统计和皮尔逊相关系数分析 3 种方法，最大程度控制误差，提高了结果的可靠 性。然而，动物疾病的发生受多种因素共同作用 的影响，实际防治工作还需从多个层面入手，包括 增强动物体质，针对不同节气特点，通过控制笼舍 和活动场所的湿度、加强防潮处理、及时更换垫料 等手段，有效降低外部环境因素对动物健康的不 利影响，从而维持动物体与环境之间的动态平衡， 减少疾病的发生，更全面地保障圈养野生动物的 生活质量、提高圈养野生动物福利。本文研究结 果不仅对圈养野生动物的保护具有极大的意义， 同时对保障人类与全生态环境的健康具有重要借 鉴作用。
