2024
一览众山小
团队简介
原文/ IUCN,WCPA, Robert Ament, Anthony Clevenger, Rodney van der Ree
翻译/郑雨涵、萧赛骞、程骊丹
校核/夏阳、程骊丹、相欣奕
排版/胡尚薇 编辑/众山小
作为系列报告的第六部分，本文将详细介绍如何评估线性基础设施的生态影响以及相关缓解措施的有效性，即它们是否发挥了作用并达到了预期目标。通过选择与目标物种最契合的研究、数据收集和分析方法，此类评估将测试缓解设施安装前后对生态系统的影响并进行长期监测。监管机构可将监测结果应用于适应性管理，并不断改进缓解项目及其性能。作者们强调，发展中国家亟需监测交通设施的生态影响，以评估其缓解措施的效果。最后，本文将阐述如何在项目采购和施工阶段缓解其对生物多样性和生态连通性的负面影响。
第八章
监测与评估
▲ 图一、技术人员在哥斯达黎加4号公路上监测野生动物地下通道的有效性。图源：Daniela Araya-Gamboa/Panthera
研究、监测和评估是景观管理与保护的一部分（Nichols & Williams, 2006）。系统全面的监测项目对于评估保护区的管理效果至关重要（Margules & Pressey, 2000）。也应对现有和新建的线性基础设施的影响和缓解措施的有效性进行评估，特别对于在保护区、荒野地区和生态走廊及生态网络之内或附近的项目而言。
一、评估绩效的重要性
评估缓解层级方案中各种方法所采取行动的能效和是否达到预期是一种重要的最佳管理实践。这样的评估可以：（i）评估投入的资源是否达到预期成果；（ii）识别必要的改善措施或采取适应性管理措施以实现更好的绩效；（iii）生成相关的知识以最大化未来项目的成功。在过去20年中，人们对减少与大型野生动物碰撞的各种措施的绩效进行了大量研究 (Rytwinski et al., 2016)，尤其是在温带气候地区和发达国家。然而，在许多发展中国家，目前有更多可持续的交通建设，但不同措施对于一些常见物种的相对效果甚至还不为人所知。
▲ 图二、技术人员在马来西亚的一棵树干上安装野生动物摄像头。图源：Rosli Hasan
评估缓解效果有助于通过适应性管理方法来改进未来缓解措施的规划和设计（CMP, 2020）。随着对不同生态系统和文化背景下多种生物群体采取评估措施，逐渐可靠信息和见解将支持发展稳健的最佳实践技术。尽管澳大利亚、欧洲和北美部分地区的研究和监测为各种措施的有效性提供了优秀的指导（van der Ree et.al.，2015；IENE, 2021；Huijser et.al.，2021），但生物多样性水平高、生态系统复杂且拥有独特动物群的发展中国家迫切需要相应的研究。
二、缓解措施需要确保有效性
缓解措施的主要目标是通过提供安全的动物通道，减少野生动物在线性交通基础设施上的死亡率并促进生态连通性。衡量目标是否达成的标准取决于措施是否旨在减少野生动物的死亡率、修复种群间的功能连通性，或是兼顾两者。人们已经制定了指南以评估缓解措施的效果和对生态保护的价值（van der Grift et al.，2015；van der Grift & van der Ree，2015）。目标范围从旨在造福于单一物种到整个物种群的措施，再到旨在解决生态过程和功能的措施（Clevenger，2005）。然而，野生动物使用动物通道并不意味着这些通道是有效的（Clements，2013）。相反，评估其有效性是复杂的，对于缓解效果和减少影响的理解可能存在差异（van der Grift et al.，2013）。
理想情况下，每项缓解措施的性能目标应该被事先制定好，得到所有利益相关者的认同，具有科学可靠性且可以被衡量。此外，必须提供充足的资金，以确保：
（i）对缓解措施有效性的评估是严谨的；
（ii）相关法律法规应得到执行，以最小化线性交通基础设施对濒危物种和其他受法定保护的自然资源的影响（例如保护老虎的通道、湿地、社区森林、水质等）。
▲ 图三、一只河马在南非巴卢勒自然保护区使用铁路下的通道。这张照片是通过相机陷阱（camera trap）拍摄的。这种方法是一种重要的监测工具，可让管理人员了解野生动物通道的有效性，包括物种多样性和通道的使用情况。同时，也可评估野生动物通道对于物种多样性和使用频率的影响。图源：Hannah de Villiers
三、绩效评估的复杂性
交通建设影响着野生动物的各个生物组织层级，从基因到物种和种群，再到群落和生态系统（Noss，1990）。因此，对绩效的衡量可以从个体层面（如结构使用、扩散）到元群落或生态系统层面（如群落结构、种群动态）的复杂程度不等。每个层面都意味着不同的缓解措施，并需要特定的研究和监测方法。同时，应该在多个组织层次以及各种空间和时间尺度下监测生物多样性（Noss，1990）。例如，对于中小型哺乳动物使用的小型涵洞，评估可能需要不同的监测技术和评估流程，与对过街天桥或其他类型野生动物通道的评估以及对稀有或广泛分布的野生动物的评估有所区别。因此，在确定目标和确定绩效指标时，考虑特定的空间和时间尺度也非常重要。这些因素影响着在种群和生态系统中测量生态连通性的方式，以及为了充分解决性能问题所需的研究成本和持续时间（表1）。
▲ 表1：（从简单到复杂的）野生动物通道缓解目标，目标的生物学组织层级，以及评估有效性所需研究时间和成本
四、研究设计方法
在制定缓解目标后，下一个关键步骤是设计一个应用稳健研究设计、适当的数据收集和分析方法的监测计划。研究框架的设计需要考虑数据收集的持续时间，以充分回答管理问题和应用研究问题。采样应得到充分资源支持，并考虑季节变化、年际变异以及进行健全分析所需的必要样本量。
研究设计应能够在缓解措施安装前后测试预期的变化。关注的影响可能包括死亡率、移动模式和复杂的生态系统过程，例如捕食者-被捕食者关系的变化。有效的措施应当带来积极的改变，如减少死亡率、或在缓解后增加动物的移动和生态连通性。已经发表了几种用于测试这些变化的研究设计，使用控制和处理（缓解）区域（Roedenbecket al.，2007；Rytwinskiet al.，2015；van der Griftet al.，2013）。选择包括：（i）在缓解区域和无缓解区域的地点，在缓解前后进行数据收集；后者被称为对照区域。这种设计通常称为“缓解前-缓解后-对照-影响”（BACI），通常是一种稳健的设计，如果可行的话应始终实施（Rytwinskiet al.，2015），虽然有些线性交通基础设施项目可能受益于其他设计（Thiault et al.，2017）；（ii）在缓解前后进行数据收集，但没有对照区域；和（iii）在缓解后进行数据收集，但有对照区域（Clements，2013）。
▲ 图四、在澳大利亚，野生动物相机和被动式集成传感器（PIT）标签安装在一个树冠天桥的末端。PIT标签读取器是一种用于追踪携带内部微芯片的个体动物运动的技术。图源：Rodney van der Ree
在评估过程中，还要确定是否有其他因素可能影响监测结果，从而影响最终的绩效评估。这些因素可能包括非法狩猎和人类干扰、损坏的围栏导致野生动物进入铁路区域，以及被障碍物堵塞或被人占据的通道（Clements，2013）。必须对这些因素进行监测和管理，以避免对野生动物移动产生负面影响，从而影响评估结果。
▲ 图五、在线性基础设施的路缘或中央分隔带上安装滑翔杆，选址在树之间的空隙超过了滑翔动物的滑翔距离的地方。这个特写展示了滑行杆顶部的横臂或起飞平台，以及用于评估使用情况的相机和太阳能电池板。杆顶部的金属遮盖物和横臂下方的管道为动物提供了避免空中捕食者的庇护。横臂指向基础设施对面的树木，从而缩小要跨越的间隙大小。图源：Rodney van der Ree
监测的持续时间将取决于缓解目标和目标物种的响应时间。可以使用简单的功效分析来确定检测种群死亡率显著变化所需的数据要求（Guillera-Arroita & Lahoz-Monfort，2012）。监测策略还需要充足的时间和数据，以便对野生动物穿越性能进行强有力的推断。重要的是，野生动物需要数年的时间来适应和学会使用野生动物通道（Reede et al.，1975；Gagnon et al.，2011），因此大多数监测应该至少持续4-5年。仍需要更多的设计良好的研究来量化缓解措施的有效性（Rytwinski et al.，2016），尤其是在非洲、亚洲和南美洲。
▲ 图六、世界各地正在部署树栖物种通道。在这里，哥斯达黎加的一名技术人员正在放置相机来监测其有效性和使用情况。图源：Panthera
有关人员可以使用多种方法来评估缓解措施的表现（表2），选择与目标最为契合的方法非常重要。例如，对路边死亡动物的调查可以显示死亡率的变化；追踪方法提供个体行为和移动的信息；基因采样和相机陷阱（适用于具有独特标记的物种）可识别个体和功能性遗传连通性；标记-再捕获方法可用于种群反应的研究。
▲ 表2、评估缓解线性交通基础设施影响有效性的方法
五、交通规划中的适应性缓解
交通建设在全球范围内的快速扩张突出了监测和评估在知情决策中的重要性。监测和评估将有助于未来缓解措施的部署和更好的政策制定(Walters, 1986)。监测结果应在谨慎的适应性管理方法中使用，以便根据现有信息做出明智决策（CMP, 2020）。例如，如果监测结果表明野生动物通道和相关措施（如围栏）无效，则应改进这些设计。同样，施工前收集的有关当地物种出现情况和野生动物活动的数据也应用于确定缓解措施的位置和类型。根据施工前的监测结果对项目设计进行适应性管理，需要野生动物研究的协调员与施工项目的环境经理定期沟通。研究与管理部门随后的密切协调将有助于及时更改项目的设计方案，以反映监测活动的最新结果。除了利用监测和评估结果来指导单个项目外，适应性缓解通过增加对类似措施、相似栖息地和/或不同地点相同物种的实验重复（Rytwinski et al., 2016），可以进行元分析。
▲ 图七、南非巴卢勒自然保护区铁路地下通道施工后对两只蜜獾的监测。图源：Hannah de Villiers
信息框15：使用前后对照影响（Before-After-Control-Impact，简称BACI）研究设计，评估澳大利亚树栖哺乳动物的树冠桥和滑翔杆
关键经验：评估野生动物通道和其他缓解措施的使用和有效性的项目必须具备科学严谨性，以确保所提供的信息是可靠的。
在澳大利亚东南部，针对树栖哺乳动物，首次使用了重复的前后对照影响（BACI）实验设计来评估野生动物通道的有效性。研究主要关注的是蜜袋鼯，一种小型的（约300克）有袋类动物，能够滑翔长达40米。但它的能力有限，无法安全地穿越宽阔的道路。
州交通局与两所大学合作开展了一个项目，通过详细的实地研究确定了树栖哺乳动物之前的基线情况，包括估算维多利亚州北部Hume高速公路沿线多个地点的种群数量和穿越率（van der Ree et al., 2010）、存活率（McCall et al., 2010）以及基因流。在安装了两座树冠桥和三组滑翔杆后，团队重新测量了相同的参数，并在具有和不具有野生动物通道的地点以及缓解前后进行了比较。团队在新南威尔士州的另外五座桥梁和十二组滑翔杆上也进行了类似的测量。
大量的后续研究表示，随着时间的推移，许多物种和个体都使用了这些通道。使用情况因物种和种群密度而异，对于滑翔杆，使用情况与滑翔杆组的长度和数量相关(Soanes et al., 2013; Soanes & van der Ree, 2015)。安装野生动物通道后，基因流显著增加，这表明屏障效应被成功缓解。在超过 13,000 次的树栖哺乳动物检测中，仅观察到一次（未成功的）捕食事件 (Soanes et al., 2018)。
▲ 图八、澳大利亚Hume高速公路上的树栖动物通道。图源：Rodney van der Ree
此项目的亮点在于使用了未安装缓解设施的对照地来提供可靠的比较，并使用了一系列测量数据（如使用量、穿越率、存活率和基因流）来评估这些缓解设施成功与否。交通部门和研究人员应加强合作，开展此类实验，以更好地了解缓解措施的效果，而不仅仅关注动物是否使用野生动物通道以及使用频率。
▲ 图九、澳大利亚Warrenbayne公路上拍摄到的正在使用滑翔杆的鼠袋鼯。图源：Rodney van der Ree
▲ 图十、在澳大利亚，环尾负鼠背着幼崽穿过林冠桥树冠桥。图源：Rodney van der Ree
信息框16：中国西双版纳思小高速公路上的亚洲象通道
关键经验：监测和性能评估对于了解为亚洲象建造的桥梁和隧道的有效性至关重要。
勐养是西双版纳最大的自然保护区，也是中国约一半以上亚洲象的家园，大约有150-180头。森林为亚洲象提供了重要的栖息地、天然食物来源和矿物质。这些动物在保护区两侧活动，经常穿越思小高速公路和213国道。保护区外的农作物进一步吸引了大象接近散布在公路两旁的村庄。
▲ 图十一、横跨中国西双版纳思小高速公路的亚洲象地下通道。图源：Yun Wang
▲ 图十二、中国西双版纳思小高速公路上，指示牌提醒游客注意野生大象的存在，并禁止鸣笛。图源：Yun Wang
思小高速公路建成于2006年，全长97公里，其中18公里穿越了勐养自然保护区。该项目的环境影响评估表明，这条高速公路会分隔栖息地，阻碍大象活动。因为高速的许多路段都要跨越大峡谷，所以评估团队建议采取缓解措施，包括修建高架桥或立交桥在内的野生动物通道。最终，思小高速公路沿途建造了23座桥梁和2条隧道。在高速公路两侧的穿越处，还设置了漏斗型围栏（高1.9米），防止动物进入道路，并引导它们使用野生动物通道。
对这些桥梁和隧道的监测从2006年4月持续到2008年5月。许多通道并未被大象使用，可能是因为它们位于大象的栖息地范围之外。然而，大象使用动物通道的次数略有增加，从2006年的8个野生动物通道中总计76次穿越，到2008年的10个野生动物通道中总计检测到86次穿越。大象们似乎更喜欢沿着它们原先的移动路线设置的穿越设施。然而，它们也会在高速公路表面横穿；这些横穿主要发生在傍晚，导致了几起车辆与大象相撞的事故。
该项目的主要经验包括：应禁止在野生动物通道附近进行砍伐等造成森林破坏的人类活动；野生动物通道应设置在亚洲象原始的迁徙路线和活动通道上；最后，需要在道路建设之前进行谨慎的规划，这需要政府官员、科学家、保护工作者和土地使用规划师之间的合作。
▲ 图十三、一个由中国亚洲象（Elephas maximus）使用的天桥。图源：Yun Wang
本章的关键信息
评估缓解措施成效的研究和监测是基础设施项目的关键，以确保这些措施发挥作用并达到预期目标。
此类评估可以评价资源分配是否合理，是否有必要进行改善以提高绩效，并为未来项目的规划和设计提供参考。
尽管评估效果可能复杂，但已有出色的研究设计和方法可供使用。
发展中国家亟需研究和监测工作来量化线性基础设施的影响，以评估缓解措施的效果。
研究设计应测试缓解措施安装前后的预期变化（通常称为前后对照影响，Before-After-Control-Impact，简称BACI），如死亡率、移动性以及复杂生态系统过程，如捕食者与猎物关系的变化。
监管机构应将监测结果应用于适应性管理，并不断改进项目及其性能。
第九章
公路、铁路与运河的
建设、运营和维护（上）
▲ 图十四、赛加羚羊是中亚的一种极度濒危物种，每年迁徙南北跨度长达1000公里。2015年，哈萨克斯坦、蒙古、俄罗斯和乌兹别克斯坦根据联合国《迁徙物种公约》商定了联合保护措施，以促进该物种的自由迁徙和生存。图源：Nikolay Denisov/ Adobe Stock
在规划、设计和批准阶段敲定的目标和目的是降低长期生态影响的关键，这需要对线性交通基础设施项目的建设、运营和维护进行严格把关。如果公路、铁路和运河建设不当、运营不善或维护不力，就会对保护区、生态连通性和生物多样性造成重大影响。这些长期影响通常未得到妥善解决，因为监管机构和社区的关注点已经转向其他项目或问题上。这种情况在极具争议性的项目中尤为明显，因为那些多年来一直致力于阻止或改变路线以及设计的反对者会觉得，一旦施工开始，斗争就结束了。然而，项目建设正是无法实现项目生态目标的高风险阶段。这是因为，在此期间可能会发生许多意想不到的变化，对详细设计的持续变更可能导致建设不符合标准的缓解措施，或者由于超出时间和成本或缺乏应急资金而完全放弃项目。此外，如果维修不善或维护不当，导致缓解措施失效，则可能会浪费建设成本。在项目规划和设计完成后，与成功和高效的交通系统相关的三个阶段是建设、运营和维护。这些阶段具有不同的目标，并会以不同的方式影响生物多样性和生态连通性(McGuire & Morrall, 2000)。
一、尽量减少和缓解施工对环境的影响
虽然只是暂时的，但由于噪音、重型设备的运行、挖掘和爆破以及人类活动的增加，施工影响仍然可能很大，并影响野生动物的存在、存活和活动。即使是修建地下通道、立交桥和围栏等缓解措施，也会对生态造成重大影响，需要加以考虑。例如，在野生动物通道的围栏和引道坡上，可能需要清除毗邻公路、铁路或运河的大片高质量栖息地。最小化或缓解这些影响的简单步骤包括:
确保招标文件和合同明确规定了所有强制性环境要求和限制，并列明不遵照执行的后果；
施工营地、办公区、仓储区、停车区和相关施工设施设在场外，避开自然植被、生态廊道和其他敏感区域；
用围栏或彩旗将特别关注和敏感的区域划为“禁区”，并确保在施工期间对其进行维护和执行；
确保制定并遵守严格的卫生和废弃物管理协议，并对废弃物进行适当的再利用、回收或处理；
施工开始后，进行严格的监督和正式的绩效审计，并强制执行违规后果；
为施工现场的所有工人和访客制定环境和社会行为准则，包括确保所有工人和访客在开工前接受培训，并根据需要定期复习，解释环境和社会情况与预期，并鼓励工人和访客报告违反准则的情况和对任何重要野生动物的观察；
提供激励措施，鼓励达成出色的环境表现，例如减少对野生动物栖息地的砍伐；
禁止在项目区域内及其附近狩猎、捕鱼、伐木和采集植物，同时只向保安人员发放枪支许可证；
结合季节安排工时，在一年中的敏感时间暂停或减少施工活动，如动物们每年的迁徙期、冬眠期或繁殖期。
关键信息 -- 实地项目的三个阶段
施工 建设基础设施的物理过程。虽然持续时间相对较短，但由于噪音、设备的移动、干扰、工作营地的建立以及原材料的采购和运送，施工活动有可能对栖息地和野生动物及其活动造成重大干扰。
运营 在施工结束后开始，对基础设施的使用，会对周围环境产生噪音、光、化学和其他干扰和影响，并导致建设项目本身的恶化。运营活动包括撒盐除冰、清扫、粉刷线路、割草和修剪邻近的植被。
维护 维持或延长基础设施有效寿命所需的例行和定期活动，包括修补坑洼、重新密封、维修和更换护栏和围栏。此外，还包括对缓解措施进行维护，如修复围栏、清理地下通道等，并开展其他工作来加固野生动物通道 (van der Ree和Tonjes, 2015年)。
二、采购和储存建筑材料
线性交通基础设施的建设通常需要大量的建筑原材料，其中大部分通常需要从采石场购置。就地取材可以减少建筑成本和二氧化碳排放，缩短施工时间。然而，在生态敏感区域开采和加工材料可能会产生重大影响，这应被避免。还很重要的是，应将建筑原材料的来源纳入环境影响评估，以确保充分考虑项目的所有影响。例如，所有采石场和其他来源地都应制定开发和补偿计划，如将采石场改造成湿地生境。另一个很好的做法是将施工期间储存的原材料放置在敏感区域之外，并加以控制，以防止流入水道和其他栖息地并造成侵蚀。
▲ 图十五、在美国华盛顿州斯诺夸尔米山口（Snoqualmie Pass）的90号州际公路上建造立交桥。这座大型立交桥横跨六条车道，是一个分阶段持续多年工程努力的一部分，以修复喀斯喀特山脉的连接性。相关联项目还包括一段330米的高架桥，桥下是湿地和溪流，以及许多扩展的涵洞。监测记录下每年大约有4000次野生动物成功通过。图源：Terry McGuire
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本翻译版本由一览众山小-可持续城市与交通团队创建。本译本非IUCN团队创建，非官方译本。对本译本中的任何内容或错误，IUCN不承担任何责任。
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文献1
1、《在公路、铁路和运河发展中解决生态连通问题》
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