动物友好基础设施 ②｜动物友好路线：建设更贴近自然的交通系统

原文/ IUCN,WCPA, Robert Ament, Anthony Clevenger, Rodney van der Ree

翻译/夏阳、高可越、刘巧丽、张沁雨

校核/萧赛骞、孙艺芸、高可越

排版/方睿  编辑/众山小

公路、铁路和运河对野生动物、保护区和

生态连通性的影响

▲ 图一、在南非的巴卢莱自然保护区，非洲狮正在铁路轨道上休憩。图源：Pete Eastwood/Hannah de Villiers

无论是在未受干扰的或是以人类活动为主的景观中，公路、铁路、运河的建设与运营都对野生动物、保护区和其它自然区域产生了一系列不同的影响（Dogherty et al., 1995; van der Ree et al., 2015a; Bordade-Água et al. 2017)。这些影响包括栖息地丧失和破碎化，动物迁移受阻以及动物死亡增加。下文将详细描述这三种交通方式对保护区、相关栖息地以及野生动物的分布和数量产生的不同影响。

由于将原生的自然环境建设成路面、泥土、轨道、铁路线、运河以及进行后续的线路清理作业，线性交通基础设施从最初的建设到随后的扩建和运营维护阶段，都将导致野生动物栖息地的丧失。对栖息地丧失最为敏感的往往是迁徙能力有限、分布密度较低、或繁殖率较低的野生动物。基础设施建设的影响还包括爆破、器械和打桩产生的噪音以及夜间照明，以及一些场地外的影响，例如来自用于采石、采砂和水泥生产的采石场的影响。

公路、铁路、运河等基础设施会造成尤为严重的负面影响，引发一系列持续性的环境问题(Laurance et al.,2015)。在完整的森林地区，这些基础设施的建设会是滋生非法伐木、狩猎、采矿和定居等不法行为的温床(Figure 4; Laurance et al., 2014;Pedlowski et al., 2005)。这些基础设施对野生动物和生态环境的有害影响，往往也会因为法律制定与政策执行的局限性而加剧。例如，在巴西亚马逊的森林地区，合法道路与非法道路的比例为1:3，95%的森林砍伐发生在距离道路5.5千米的范围内(Barber et al., 2014)。因此，在偏远和未受干扰的生态系统中存在的未经规划的非法道路和其它基础设施泛滥问题，正是当下热带地区面临的最严重的环境保护问题。在极端情况下，修建的道路和铁路有可能会导致所经过的保护区被降级、缩减或取消保护地位(Mascia &Pailler 2011; Qin et al., 2019)。

▲ 图二、在亚马逊地区扩建的公路沿线，典型的鱼骨状分布的森林砍伐面积。图源Grégoire Dubois

▲ 图三、交通建设往往通过提供更容易获得自然资源的途径，加剧环境的开发和退化，从而对生态景观造成“潘多拉魔盒”效应。图源：Julie Johnson / Madison Mayfield, Center for Large Landscape Conservation

▲ 图四、在最近清理出的一条道路上，两人躲在挖掘机后，一头亚洲象正在靠近。图源：Gary Tabor

▲ 图五、在南非，一只薮猫正在过马路。那些喜欢遮蔽或被认为害羞、或难以捉摸的动物，比如许多野生猫科动物，在接近公路、铁路或运河时，会经历屏障效应。噪音、振动和车辆运动的变化可以决定屏障效应的严重程度。图源：Robert Ament

栖息地质量对保护区的长期管理尤为重要，但在交通建设的附近往往会下降。道路会产生边缘效应，这是一种物理和生物变化，通常与线性空地的边缘突变有关，例如，改变微气候可能会增加边缘栖息野生动物的数量，或减少内部物种的丰度(Murcia，1995)。铁路与公路具有类似的边缘效应，通常会增加沿边缘繁殖的植物物种的数量，包括促进入侵植物物种的传播。运河的建造和管理通常是为了控水和供水，运河的路线和边缘效应可能对栖息地质量产生不同影响，并影响地表水和地下水库的供应，这取决于季节性降雨和管理制度。

交通噪音、照明和来自车辆和火车的化学污染会使某些地区不适合部分生物生存，例如污染对原生森林植物的影响，或由于感官干扰导致受影响物种的行为避让，从而降低栖息地的质量(Benitez-Lopezd et al., 2010; Parris,2015; Blackwell,2015)。车辆和火车噪音的生态影响可以延伸数百米、进入邻近的栖息地，人们越来越认识到到它对野生动物种群的显著影响，特别是对鸟类和两栖动物。(Cooke等，2020)。噪音影响的程度取决于经过的车辆和火车的类型、数量和速度，同时也受地形和道路或铁路设计的综合影响(Ware  et al., 2015)。虽然城市地区的人造光源量最大，但在自然地区，即使是相对少量的照明也会对光敏感的野生动物产生重大影响(Longcore &Rich，2004)。公路、铁路和运河也通过改变整个景观的水流、化学物质和沉积物以及增加侵蚀和山体滑坡来影响景观的水文、地貌和化学特征。影响因降雨、土壤稳定性和地形而异，每种物理变化都会影响洪泛平原的功能和水生系统的状况。

结构生态连通性是衡量栖息地可通过程度的一种指标，受到很多对于生物在环境中移动至关重要的景观要素影响，比如栖息地斑块的物理特征、布局和受到的干扰(Hiltyd et al., 2019)。野生动物的持续繁衍依赖于功能连通性，即基因、配子、繁殖体或个体在陆地上的实际移动情况(Rudnick et al., 2012)。当重要栖息地内部和之间的区域没有屏障时，功能连通性的水平就会很高，允许野生动物满足其生物需求。交通建设导致的连通性降低和活动受限可能会使野生动物死亡率升高、适应性和繁殖率降低，最终导致种群减少以及总体上更低的群体生存力。这些有害影响凸显了维持、加强和修复野生动物通道的必要性，以维持基因交流。

大容量、高速的公路和铁路可能对动物活动和种群交流构成相当大的障碍。一些研究表明，即便是次级高速公路和未铺装的道路也会完全或部分阻碍动物的活动。即使是交通量低的狭窄道路也可能成为重大障碍，并导致两栖动物和爬行动物等对此敏感的物种死亡。一般来说，这种屏障效应随着道路宽度、交通量和速度，以及噪音、振动和栖息地改变而增加（图六）。

野生动物因交通设施而避开栖息地间隙是连通性丧失的主要原因，对某些物种来说，避开实际的路面也可能造成相同结果(Ford & Fahrig, 2008;D’amico et al.,2016)。运河可能是动物活动的重大屏障，特别是如果它们不会游泳，或者有湍急的水流或陡峭的堤岸。在日益缺水的世界中，运河作为一种重要基础设施，对野生动物和生态连通性的影响值得更多关注。最近有记录显示，在人类足迹较高的地区，哺乳动物的全球活动范围减少了一半到三分之一(Tuckerd et al., 2018)。公路、铁路和通航水道也对人类足迹指数做出了重要贡献，因此是野生动物迁徙、种群持续性和生态系统过程变化的主要驱动因素。

碰撞造成的死亡是交通工具和火车对野生动物造成的最明显、也可以说是最重大的影响。

▲ 图六、影响屏障效应对物种的干扰程度及其在线性基础设施中自由移动的因素。

▲ 图七、随着交通建设上方林冠连通性的日益缺乏，树栖物种在被迫穿越地面时面临死亡的风险。在哥斯达黎加的布劳里奥卡里略国家公园，一只白脸卷尾猴在32号公路上不幸丧生。图源：Daniela Araya-Gamboa / Panthera

同样，许多物种在试图穿越运河或取水饮用时在运河里溺亡。这对种群数量产生直接影响，并可能对稀有、低密度或繁殖力低的野生动物的长期生存造成严重影响。在白天或在黎明和黄昏时间段，有较高的交通量，也意味着在此时间段频繁活动的物种通常比夜间活动的物种更易发生碰撞。例如，在亚洲部分地区，白天活动的叶猴容易受到道路死亡的影响(Areendan & Pasha, 2000;Rajvanshi et al., 2001)，澳大利亚东南部的东部灰袋鼠与火车碰撞的最易于黎明和黄昏发生(Visintin et al., 2018)。然而，在道路上捕食的夜行动物，比如猫头鹰，即使交通量相对较低，也会有很高的死亡率。在铁路上，物种移动的速度和一些物种沿着铁路旅行的习性也会影响死亡率和穿越成功率(Hels & Buchwald, 2001;Dorsey et al., 2015)。以运河为例，如果野生动物进入运河而无法爬出来，它们就会被困住。许多野生动物在试图穿越各种景观运河时溺亡，其中许多未被发现(Rautenstrauch & Krausman 1989; Peris & Morales 2004;Albanesi et al., 2016)。野生动物死亡率直接影响种群规模和灭绝风险，也会造成整体的屏障效应并导致遗传多样性丧失(Jackson & Fahrig 2011; Ascensao et al., 2013)。

▲ 图八、幼年大角羊习惯生活在美国西部的一条公路上。在冬季，撒盐的道路吸引了寻找矿物质的动物，但也增加了它们受到交通撞击的风险。图源：Adobe Stock

▲ 图九、非洲野狗在南非巴勒勒自然保护区使用铁路线作为移动通道。图源：Hannah de Villiers

▲ 图十、在几内亚的博苏，一群西部黑猩猩正在穿过一条马路。在西非，主要道路对黑猩猩种群的负面影响可以在两边延伸超过17公里。图源：Kimberley Hockings

▲ 图十一、公路对于环境的影响。

图源：Julie Johnson / Madison Mayfield, Center for Large Landscape Conservation

▲ 图十二、铁路对于环境的影响。

图源：Julie Johnson / Madison Mayfield, Center for Large Landscape Conservation

▲ 图十三、运河对于环境的影响。

图源：Julie Johnson / Madison Mayfield, Center for Large Landscape Conservation

改善线性交通基础设施可持续性的立法、政策和规划（上）

▲ 图十六、一只雄性驯鹿穿过阿拉斯加州北极国家野生动物保护区的一条河谷，该地区是地球上受干扰最少的生态系统之一。图源：Joris Beugels/Unsplash

法律、法规、政策和指导方针对于改善线性交通基础设施在保护区和生态廊道的内外部生态可持续性至关重要，以确保生态网络发挥最大功能。合理的指导方针可以为倡导者、监管机构和金融投资者提供框架，以评估潜在影响，做出明智的规划和设计决策，并批准和资助符合严格标准的项目。应当通过立法和政策来支持最佳实践的应用，要求交通项目的规划、设计和运营始终保持高标准，这些标准可适用于新项目以及现有基础设施的改造。各级政府都应优先制定和采用这些政策和指导方针，并确保其定期更新，提供可靠的、以科学为基础的证据和理解。

▲ 图十七、上游规划中可以考虑的空间土地利用层面的多样性示例，包括生态、社会和经济因素。图源：Wildlife Conservation Trust

可靠而全面的信息有助于确定拟议基础设施项目的社会、环境和经济成本与效益。对项目的传统成本和效益的经济价值（如建筑成本和改善的出行时间）以及环境成本（如生态系统服务的损失）进行透明的核算，可确保利用所有可用信息做出决策。综合规划还涉及量化可能受项目影响的生态系统服务，这也应成为评估过程中不可或缺的一部分 (Mandle et al., 2016)。在这种情况下，生态系统服务仅指“人们从生态系统中获得的益处”(MEA, 2005)，基础设施从生态系统服务中获得的益处可包括沉积物滞留和洪水调节等，这可以大幅降低洪水、滑坡和侵蚀的风险。评估特定地点为发展带来的关键效益及其生态系统服务价值（如空气和水净化及栖息地），可为基础设施规划提供依据。鉴于基础设施通常与其他形式的人为集约化（包括农业、采矿和定居）相关联，此类评估是土地利用规划的基础 (Laurance et al., 2009)。将生态连通性纳入交通建设的规划过程可帮助维持生态系统功能、减少野生动物车辆碰撞事件并保护生物多样性。

根据IPCC第六次报告，极端气候与天气事件的强度和频率不断增加，例如干旱、洪水、气旋、热浪和火灾，这对基础设施造成了严重影响，“如果设计标准不考虑气候变化条件，基础设施的脆弱性将不断加剧” (IPCC, 2021)。为了降低风险，政府正在增加和扩充气候变化适应计划和政策，其中部分内容是为了保护对交通系统的长期投资。如果深入考虑，建设具有韧性的基础设施系统可以降低气候脆弱性，以应对气候变化带来的持续且灾难性的影响，例如极端天气事件 (Gariano & Guzzetti, 2016)。因此，基于生态系统的适应方法应成为交通建设发展的基石，以保护自然、人类和基础设施。其他重要考虑因素涉及新建或扩建基础设施的过程可能会加速气候变化，例如土地利用和土地清理 (Reymondin et al., 2014)。

▲ 图十八、被洪水淹没的公路和铁路交叉口。建设韧性基础设施可以降低脆弱性，以应对气候变化带来的持续且灾难性的影响。图源：Adobe Stock

有关气候风险的信息必须纳入金融机构、交通规划组织和承包公司的决策中。评估气温和降水的变化如何增加洪水和山体滑坡的风险，从而威胁基础设施和金融投资至关重要。此外，进行此类评估并将其纳入环境影响评估，可为基础设施项目的选址提供信息，以避开保护区和其他高风险自然区域，并保护其他有助于降低极端天气事件发生频率和严重程度的区域。在考虑生态连通性和基础设施发展时，也应该考虑气候风险因素，因为生物多样性必然会受到全球气候变化的影响。

缓解层级方案（图十九）是环境影响评估流程（见第4章）的关键，也是实现规划和设计基础设施的理想结果的关键，可以更好地保护保护区、生态连通性、生物多样性和生态系统服务。该层级方案是一个简单的框架，帮助评估和解决基础设施的影响，最初的重点是避免，如果不可能，则方法依次为最小化、缓解、恢复，最后是补偿（或抵消）残余影响。全球在命名和确切术语方面存在一些差异，一些司法管辖区将最小化和缓解合并为同一方法，而其他则包括减少、纠正或修复。例如，在新西兰，该方法被称为“影响管理层级方案”(CSBI, 2015)，而美国环境质量委员会则将该层级作为其“缓解”定义的一部分(Protection of Environment, 2023)。

▲ 图十九、应用缓解层级方案的不同方法。图源：Julie Johnson / Madison Mayfield, courtesy Center for Large Landscape Conservation

缓解层级方案是国际金融公司绩效标准6：生物多样性保护和生物自然资源可持续管理的核心(IFC, 2012)。该绩效标准已被许多开发银行和其他金融机构以及政府和私营企业采纳为决策框架。根据IFC绩效标准6采用缓解层级方案时，可将实现生态价值无净损失(NNL) 作为最低标准，或将实现价值净增益作为理想目标。近年来，生物多样性净收益(BNG) 已成为许多国家，尤其是英国的最终目标。当单独或同时应用以下方法时，有助于以具有成本效益的方式及时实施项目，并带来可衡量的积极保护成果。

避免(Avoid)开发的影响是缓解层级方案中最重要的第一种方法。通过防止影响来避免采取行动或部分行动是保护生物多样性最有效的方式。这种方法可以通过空间调整来实现，例如将活动或基础设施的选址远离重要栖息地。避开生物多样性敏感区域的基础设施项目可能比最直接的路线更长，但它们对昂贵的缓解措施或其他补偿方法的需求较少，对生态的总体影响较低。位于保护区外的替代性路线以及对生态廊道的避免也是对可施工性、经济性、环境影响和当地居民受益对最佳考虑。即使基础设施已经重新选址，也必须考虑缓解层级方案中的其他方法，因为可能仍然存在需要最小化、缓解、修复或补偿（或抵消）的影响。

最小化(Minimise)适用于当影响无法被完全避免的情况。与避免类似，最小化是一种预防性方法，通过积极的措施限制行动的程度或规模。该方法可能包括在建设过程中采取短期行动以减少土壤侵蚀，或在运营期间采取更长期的努力以减少污染物造成的污染。最小化通常是在环境管理计划（EMP）下进行的，旨在减少项目的环境足迹。EMP涉及减少环境破坏相关的指令，例如保护靠近道路的树冠或缩短建设期。

只有在已经采取了真正的避免和最小化措施后，才会采取缓解(Mitigate)方法。缓解层级方案通常是技术或建设策略，旨在逐渐缓和、减少或消除无法避免的影响。基础设施项目中常用的缓解措施包括：噪音和光线屏障，以防止影响扩散至相邻的栖息地；装有定向防护栏的野生动物地下通道和天桥，以提供生态连通性并减少野生动物与车辆碰撞（WVC）；以及运河中的逃生坡道，以防止野生动物溺水。

修复(Restore)指的是针对基础设施建设占地范围内或其附近无法避免的影响所采取的行动，以实现生物多样性价值或生态系统服务的无净损失。修复措施涉及修复和复原生态系统结构（如重新造林）或修复生态系统功能（如功能生态连通性）。修复旨在扭转栖息地退化的趋势，通常发生在基础设施项目的现场或附近。如果能长期保持和监测成熟、实用的技术，修复工作就能取得最大成效 (IFC, 2012)。然而，单独采取修复措施很难实现符合生物多样性标准的无净损失 (IFC, 2012)。因此，实现无净损失的目标通常需要采取补偿措施。

▲ 图二十、一群平原斑马正在内罗毕-蒙巴萨铁路下方觅食。穿越内罗毕国家公园的铁路设计允许野生动物在铁轨下移动，但并未考虑避开保护区。因此，建设、维护和铁路效应（如噪音、振动和运动）的影响现在已经普遍存在。图源：Martin / Adobe Stock

补偿（或抵消）通过替换或替代基础设施项目占地范围之外的资源或环境来解决无法避免、最小化、缓解或修复的影响。抵消应当是可衡量的，并且明显倾向于实现生物多样性和生态系统服务的无净损失。抵消通常被描述为: i) 修复抵消，即修复退化的栖息地、生态系统或生态系统功能，或 ii) 保护抵消，即在生物多样性面临丧失时维持其生存 (CSBI, 2015)。补偿通常涉及支付用于抵消的款项，例如资助和实施保护区的管理计划，支持加强生物多样性保护的研究，或加强执法活动和基础设施。

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