蘇麗娜，張洪峰，胡 罕，劉 艷，吳曉民*

(1.陜西省動(dòng)物研究所，西安 710032；2.陜西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，西安 710069)

道路繁榮了社會(huì)經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)了商品的流通，拓展了人們交流的空間。但道路建設(shè)和車輛的廣泛使用引發(fā)了一系列環(huán)境和生態(tài)問題，例如修建在石質(zhì)或混凝土地面上的鐵路線，是一種有2個(gè)以上鋼軌的相對(duì)狹長(zhǎng)帶，它改變了所在區(qū)域的景觀格局，盡管方式簡(jiǎn)單但卻影響深遠(yuǎn)。野生動(dòng)物與火車一旦相撞，將引起重大資源損失。由于野生動(dòng)物易于測(cè)量，又有公共及經(jīng)濟(jì)利益者關(guān)注，因而它常常是鐵路對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響的最佳指示者。然而，一些野生動(dòng)物非常適應(yīng)環(huán)境的改變，其種群和行為就不能作為指示道路對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響的唯一指標(biāo)。同樣地，個(gè)別野生動(dòng)物的某些影響與普遍認(rèn)識(shí)也會(huì)矛盾，例如有報(bào)道說麋鹿和狐貍利用鐵路擴(kuò)散和運(yùn)動(dòng)，但其他許多動(dòng)物都是回避鐵路[1]?？梢姡F路對(duì)野生動(dòng)物影響比較復(fù)雜。

鐵路帶來的變化常因景觀自身差異而有所不同：對(duì)石質(zhì)或貧瘠環(huán)境的影響較小，但對(duì)森林或植被良好景觀的影響較大。鐵路既是偷獵者、雜草及生物入侵的通道，又是野生動(dòng)物運(yùn)動(dòng)的屏障。鐵路使自然環(huán)境破碎化，大區(qū)域變成小斑塊，動(dòng)物行為發(fā)生改變，引起一些物種存活率降低。而且當(dāng)一個(gè)物種的減少或增加影響了另一物種時(shí)，就要發(fā)生潛在的級(jí)聯(lián)效應(yīng)。因此，當(dāng)量化鐵路、火車影響及設(shè)計(jì)減緩措施時(shí)，不能只考慮物種，而是要考慮整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。全球鐵路網(wǎng)絡(luò)十分廣泛，截止2015年，全球鐵路大約有1.4億千米，其中，中國(guó)的鐵路里程達(dá)到了12.5萬千米[2]。中國(guó)、印度等許多國(guó)家還在不斷地?cái)U(kuò)大各自的鐵路網(wǎng)，因此急切需要更好地理解鐵路網(wǎng)的生態(tài)效應(yīng)。本研究系統(tǒng)地梳理了國(guó)內(nèi)外鐵路對(duì)野生動(dòng)物的影響，整理歸納了鐵路及火車對(duì)野生動(dòng)物影響研究的現(xiàn)狀及存在問題，并指出了今后的研究思路與發(fā)展方向。

1 鐵路影響野生動(dòng)物的方式與公路相似，但程度不同

鐵路和公路都是地面上的狹長(zhǎng)帶，因此鐵路、火車與公路及車輛對(duì)野生動(dòng)物的負(fù)面影響相似，一方面會(huì)引發(fā)野生動(dòng)物碰撞，另一方面運(yùn)動(dòng)的火車或車輛會(huì)釋放噪音、光及化學(xué)污染物。顯而易見，鐵路及火車存在以下3種影響：最明顯的影響是野生動(dòng)物與火車相撞(wildlife-train collision, WTC)引起的直接死亡，其他2種影響分別是生境改變與生境破碎化和阻礙效應(yīng)[3]。據(jù)最早的道路生態(tài)研究者推測(cè)[4]，與公路一樣，鐵路沿線也出現(xiàn)了這3種影響，但似乎影響程度較輕。然而，這種經(jīng)驗(yàn)法則并不總是正確。在某些情況下，鐵路的影響大于公路；但大多數(shù)情況下，鐵路的影響更難發(fā)現(xiàn)。因此鐵路的影響需要進(jìn)一步檢驗(yàn)。

1.1 野生動(dòng)物與火車相撞

因觸電、鐵路誘捕、撞電線失事、野生動(dòng)物與火車相撞等，鐵路沿線常發(fā)生野生動(dòng)物死亡。在某些情況下，野生動(dòng)物常常被困在兩條鐵軌之間，或者因陽光暴曬、鐵軌和石渣升溫引起過度受熱[5]?；疖嚺c野生動(dòng)物相撞是最常見的死亡原因，已記錄到至少84種動(dòng)物因此而喪生，有亞洲象、箱龜、蜥蜴和鳥等[6]。有時(shí)，火車與動(dòng)物相撞明顯地影響了野生動(dòng)物種群，例如，在阿拉斯加州，野生動(dòng)物與火車相撞使麋鹿種群下降了70%[7]；鐵路和公路并行時(shí)，棕熊與火車相撞比例不小于公路路殺比例。熊與火車相撞的頻率是并行公路的2倍，碰撞成為熊繼偷獵之后的第二大死亡原因[8]。在上述情況下，鐵路對(duì)野生動(dòng)物種群的影響似乎比公路大。這是由于許多野生動(dòng)物能穿過或利用鐵路改變的地帶，導(dǎo)致碰撞風(fēng)險(xiǎn)很高，因此野生動(dòng)物與火車相撞較常見。

1.2 生境改變與生境破碎化

鐵路的建設(shè)及運(yùn)行會(huì)引起生境改變。判斷生境變化程度的方法是基于標(biāo)準(zhǔn)軌距的寬度來計(jì)算，通常以每軌道兩側(cè)15 m來算[9]，但這個(gè)方法過于簡(jiǎn)單，因?yàn)橐恍┮吧鷦?dòng)物回避道路的地方更遠(yuǎn)，如蒙古瞪羚的回避處遠(yuǎn)達(dá)300 m[10]。其二，這個(gè)方法忽視了噪音、人及其他因素的影響。

當(dāng)鐵路引起生境被分隔成更小的斑塊時(shí)，生境破碎化效應(yīng)就產(chǎn)生了，伴隨發(fā)生的是小種群出現(xiàn)、生物多樣性降低。由于原始生境之間的環(huán)境條件改變了，進(jìn)而會(huì)引起不同物種來利用，所以破碎化影響了種群發(fā)展變化。例如動(dòng)物有偏好開闊生境者和偏好封閉生境者之分，野生動(dòng)物與火車相撞比例的增加取決于生境破碎化的程度和位置。

1.3 阻隔效應(yīng)

遷移和擴(kuò)散是一個(gè)物種得以生存的重要?jiǎng)恿?。然而鐵路的存在，不可避免地穿越野生動(dòng)物棲息地，阻隔動(dòng)物穿越鐵路，切割動(dòng)物移動(dòng)路線，使野生動(dòng)物移動(dòng)方向發(fā)生改變，導(dǎo)致其覓食、交配、育幼等活動(dòng)受到限制，進(jìn)而影響該物種種群數(shù)量變化，最終可能威脅到局部種群的生存。可見，鐵路的阻隔效應(yīng)對(duì)野生動(dòng)物及其生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)面影響很大。

鐵路對(duì)野生動(dòng)物阻隔效應(yīng)的發(fā)生與這3個(gè)因素密切相關(guān)：(1)物種特異性與鐵路設(shè)計(jì)(即柵欄、鐵軌和石渣等因素)相互影響；(2)缺少自然覆蓋物(如森林樹冠或其他植被)；(3)躲避其他條件(聲音、光及人等)。據(jù)報(bào)道，一些警惕性高、運(yùn)動(dòng)力有限的動(dòng)物減少了在鐵路附近的運(yùn)動(dòng)，如東部箱龜?shù)纳眢w無法在標(biāo)準(zhǔn)軌距的鐵路上攀爬[5]。其他物種因?yàn)槊媾R捕食、熱休克或其他可感知的風(fēng)險(xiǎn)，盡管從身體條件來看也許能穿過軌道，但并未通過。阻隔效應(yīng)的大小取決于鐵路位置、物種特異性及鐵路交通量。如麋鹿偏好沿著鐵路移動(dòng)，但蒙古瞪羚的身體能跳很高，也能行進(jìn)較大的距離，卻很少穿越鐵路[10]。

事實(shí)上，許多野生動(dòng)物能夠穿越被鐵路改變的土地，但對(duì)那些極其謹(jǐn)慎或移動(dòng)有限的野生動(dòng)物而言，似乎有所例外。據(jù)以往報(bào)道，一些野生動(dòng)物使用鐵路覓食、接近關(guān)鍵資源、遷移和擴(kuò)散。然而，生境利用常常伴隨著車輛與野生動(dòng)物碰撞等其他影響而發(fā)生。因此，生境利用要結(jié)合其他影響來考慮。生境的喪失、破碎化及阻隔效應(yīng)，對(duì)野生動(dòng)物的影響程度似乎與公路不同。在許多情況下，這可能是因?yàn)殍F路軌道比較窄、火車交通量低。另外，火車網(wǎng)不及公路網(wǎng)廣，常與公路廊道并行。然而，每個(gè)已建成或擬建的鐵路都有可能對(duì)野生動(dòng)物產(chǎn)生一系列有害影響，因此應(yīng)徹底評(píng)估鐵路本身及與公路相鄰的鐵路的影響。

2 鐵路對(duì)野生動(dòng)物的影響?yīng)毺?，但并未完全闡明

人們關(guān)于鐵路對(duì)野生動(dòng)物影響的了解，大多數(shù)來自于北美和歐洲、亞洲對(duì)個(gè)別物種的部分研究，如藏羚、鹿、熊和大象等大型哺乳動(dòng)物[6]，這一方面是因?yàn)樗鼈兙哂刑厥獾慕?jīng)濟(jì)價(jià)值或保護(hù)地位，另一方面是因?yàn)槟承┣闆r下它們能對(duì)火車造成重大傷害。目前，中國(guó)等擁有最大鐵路網(wǎng)的國(guó)家，只是剛剛開始調(diào)查鐵路對(duì)野生動(dòng)物的影響[10]。代表性的研究案例有兩個(gè)，一是修建在世界屋脊上的青藏鐵路(格爾木至拉薩段)，專門為青藏高原的珍稀野生動(dòng)物設(shè)計(jì)并修建了33處野生動(dòng)物通道。根據(jù)近年來的觀察[12-14]，藏羚羊等野生動(dòng)物對(duì)動(dòng)物通道的利用率逐年提升，目前保持在穩(wěn)定水平。二是西成高鐵是中國(guó)首條穿越秦巴山區(qū)的高速鐵路，也是世界上首條安裝鳥類防護(hù)網(wǎng)的高速鐵路。在經(jīng)過1年的實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)中, 專家發(fā)現(xiàn)有將近8 000多次朱鹮有效飛躍西成高鐵，但沒有發(fā)現(xiàn)一次撞上防護(hù)網(wǎng)的現(xiàn)象，朱鹮防護(hù)網(wǎng)的設(shè)計(jì)實(shí)施為后續(xù)鐵路項(xiàng)目積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)[15-16]。目前，人們對(duì)鐵路、火車生態(tài)影響的了解是不完整的。未來研究的重要領(lǐng)域包括火車噪音的影響、火車與其他景觀特征交互作用的累積效應(yīng)，尤其應(yīng)關(guān)注那些并行的道路。

鐵路和公路可能有交互作用或累積影響，在大多數(shù)案例研究中并未涉及這一點(diǎn)。在某些獨(dú)特影響上，多個(gè)交通特征的累積影響可能會(huì)加劇其影響或結(jié)果。有研究發(fā)現(xiàn)，相比地理距離和遺傳差異，線性交通設(shè)施(包括公路和鐵路)的數(shù)量加劇了沼澤蛙的繁殖棲息地的隔離[17]。對(duì)一些物種來說，鐵路和公路的累積效應(yīng)導(dǎo)致阻隔效應(yīng)，引起野生動(dòng)物與火車相撞比例增加[18]。例如美國(guó)蒙大納的灰熊，在公路交通量最低但火車交通量最高時(shí)穿越動(dòng)物通道，導(dǎo)致灰熊在鐵路的死亡率高于公路。可見在研究道路影響和緩解措施時(shí)，這些潛在的交互作用需要考慮。然而，當(dāng)運(yùn)輸效率提高時(shí)，生境破碎化會(huì)下降，因此將多個(gè)交通特征聚類分析可能比分開研究更好。并行的多種交通設(shè)施在同一位置設(shè)置集中的柵欄和動(dòng)物通道，使減緩措施設(shè)置比較經(jīng)濟(jì)劃算。然而，當(dāng)野生動(dòng)物穿過多種線性設(shè)施時(shí)，隨著動(dòng)物通道的增長(zhǎng)，通道的有效性可能受到限制。

火車產(chǎn)生的噪音通常頻率高、強(qiáng)度高，且持續(xù)時(shí)間短。在荷蘭，噪音水平及其持續(xù)時(shí)間與鳥類密度的降低有關(guān)，可能會(huì)影響野生動(dòng)物的行為[19]?；疖囋胍舻母蓴_效應(yīng)具有物種特異性，且因聲音特征、速度、火車交通量及其設(shè)計(jì)而變化。高速列車通常在一定的頻率范圍產(chǎn)生高強(qiáng)度噪聲。由于世界各地高鐵的快速擴(kuò)張和普及，研究高鐵噪聲的影響顯得特別重要。

類似于公路，鐵路還能產(chǎn)生間接或次要影響，如人類活動(dòng)增加、偷獵、土地使用變化等相關(guān)干擾。間接影響發(fā)生在鐵路運(yùn)營(yíng)和停止使用后，因此會(huì)很長(zhǎng)時(shí)間上影響野生動(dòng)物。需要研究關(guān)注這些間接的長(zhǎng)期影響，也需要尋找機(jī)會(huì)研究已存在的這類影響。例如巴西和中國(guó)等國(guó)家正在相對(duì)不發(fā)達(dá)的自然景觀中修建新鐵路，將為今后的相關(guān)研究提供良好的契機(jī)。

3 野生動(dòng)物與火車相撞是一個(gè)多因素問題

人們通常認(rèn)為火車聲音大、體型大、移動(dòng)緩慢[20]，所以野生動(dòng)物死于火車令人不可思議，尤其是有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一大群動(dòng)物同時(shí)都死于火車。盡管世界上大部分的鐵路運(yùn)行速度小于200 km·h-1，特別是當(dāng)速度降一個(gè)等級(jí)時(shí)，火車運(yùn)行時(shí)相對(duì)寂靜，通常導(dǎo)致車輛與野生動(dòng)物碰撞。另外，火車不能規(guī)避野生動(dòng)物，也不能迅速停止，可能導(dǎo)致許多在公路上都可避免的碰撞。已有不少研究關(guān)注車輛與野生動(dòng)物碰撞率的量化問題和影響碰撞率的因素[21]，在毗鄰鐵路的棲息地中野生動(dòng)物的豐富度是一個(gè)主要影響因素，因?yàn)橐吧鷦?dòng)物越豐富，接近列車的野生動(dòng)物個(gè)體越多。高質(zhì)量的野生動(dòng)物棲息地和鐵路相交處，常常見到有蹄類動(dòng)物和食肉動(dòng)物在覓食[22]。然而，由于食肉動(dòng)物家域大，沿著鐵路移動(dòng)，一些食肉動(dòng)物經(jīng)常遇見鐵路。另外一些野生動(dòng)物也有類似食肉動(dòng)物的行為，增大了其被撞的可能性。相比食肉動(dòng)物，食草動(dòng)物常常被撞，這可能反映了食草動(dòng)物的相對(duì)豐度高，以及食草動(dòng)物多在鐵路區(qū)域吃草或放牧的現(xiàn)象[23]。例如，當(dāng)火車接近時(shí)，駝鹿逃離軌道，常常引起碰撞事故和個(gè)體死亡[24]。

飼料類食物和其它野生動(dòng)物引誘劑會(huì)增加野生動(dòng)物與火車相撞的比例。飼料類食物包括自然植被、腐肉、飼料，以及在裝載、運(yùn)輸和/或火車出軌時(shí)從車廂中溢出的農(nóng)產(chǎn)品[8,25,26]。橋梁、茂密的植被、鐵路的巖屑及鐵路彎曲度都能降低動(dòng)物的可見距離，從而增加碰撞的風(fēng)險(xiǎn)。反映鐵路設(shè)計(jì)問題的最明顯例子是海龜?shù)难芯浚缭S多海龜無法翻越鐵路[5]。對(duì)于大多數(shù)物種，可能是上述這些因素的綜合作用，共同影響了野生動(dòng)物與火車相撞和死亡率?；疖嚳瓦\(yùn)量可能也是影響野生動(dòng)物與火車相撞的一個(gè)重要因子。在瑞典，鐵路客運(yùn)量為中等強(qiáng)度(日均交通量為每天50～130輛)時(shí)，麋鹿和孢子的事故率最高。然而據(jù)報(bào)道，鐵路的客運(yùn)量越高，沿鐵路擴(kuò)散活動(dòng)的動(dòng)物就越少[26]。之所以如此，根本原因在于較高的客運(yùn)量阻止了野生動(dòng)物跨越鐵路。

4 緩解措施已存在, 但有些措施尚待更多證明

減少鐵路、火車的影響有一系列措施，如避免影響、使影響最小化、緩解及補(bǔ)償影響。它們與公路上使用的一系列措施很相似。然而，大多數(shù)的努力都集中在減少或減輕已有鐵路的影響，其中以野生動(dòng)物與火車相撞(WTC)的影響為主。今后，應(yīng)集中關(guān)注在鐵路規(guī)劃及設(shè)計(jì)中避免影響，盡量使影響最小化，這在高速鐵路網(wǎng)的擴(kuò)張中更需急切考慮。當(dāng)前，主要緩解措施包括野生動(dòng)物交叉結(jié)構(gòu)，棲息地改造，厭惡/驅(qū)逐系統(tǒng)，降低列車速度，補(bǔ)充喂食。植被管理(即收割或修剪可提供飼料或植物)是一種得到很多研究證明的技術(shù)，如植被管理使麋鹿與車輛相撞的比例減少了56%[27-28]。然而植被管理是一種持續(xù)性進(jìn)行的技術(shù)，一旦植被得不到維護(hù)，碰撞率將會(huì)升高[26]。

動(dòng)物通道使野生動(dòng)物安全地通過鐵路。對(duì)大多數(shù)動(dòng)物，它是降低野生動(dòng)物與火車相撞比例和阻礙效應(yīng)的最佳策略之一。許多因素可能影響野生動(dòng)物使用動(dòng)物通道，例如通道大小、通道出口處的植被、柵欄有無及其設(shè)計(jì)。一些動(dòng)物會(huì)使用排水涵洞，表明基本結(jié)構(gòu)可為動(dòng)物提供通道。烏龜和其他小動(dòng)物的簡(jiǎn)單策略有：在鐵路枕木之間挖掘石渣，為動(dòng)物使用軌道下方空間提供低洼地[28]。盡管單獨(dú)使用動(dòng)物通道或柵欄，因效果差，也不被推薦。雖然已明白柵欄和動(dòng)物通道的使用，需要大量的前期投入，但后來證實(shí)它們更有效，且長(zhǎng)期易于維護(hù)。

安裝在火車前面的電子系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)和檢測(cè)到動(dòng)物，或者是安置在鐵路上的一種固定系統(tǒng)裝置可驅(qū)逐動(dòng)物進(jìn)入柵欄區(qū)域，還有在橋上通過基于聲音或光學(xué)感應(yīng)的裝置驅(qū)趕動(dòng)物。隨著其它聽覺威懾手段的使用，出現(xiàn)了“動(dòng)物的習(xí)慣化”現(xiàn)象。其它系統(tǒng)在柵欄間隙處，沿著火車軌道使用充電的護(hù)具，這與公路上野生動(dòng)物采用防護(hù)措施相似?；疖嚪矫嫦嚓P(guān)的解決方法包括：火車針對(duì)人發(fā)出警告信號(hào)，如光或喇叭等，而且火車司機(jī)發(fā)現(xiàn)多種警告信號(hào)同時(shí)使用，常常使野生動(dòng)物遠(yuǎn)離即將靠近的火車，其效果優(yōu)于單獨(dú)使用某一種延長(zhǎng)的警告信號(hào)。今后還需要改進(jìn)信號(hào)，來防止野生動(dòng)物逃下軌道。

從資源有效利用角度看，許多減緩措施只針對(duì)單一物種，多物種的減緩措施還沒有形成。而且，緩解資金的有效使用應(yīng)該瞄準(zhǔn)陸路交通(如鐵路與公路)和工業(yè)上的線性特征(如能源線、管道線)并行的那些廊道。大多數(shù)鐵路、公路、能源線、管道線有各自的地役權(quán)，且被不同機(jī)構(gòu)或公司管理，導(dǎo)致規(guī)劃和減緩工作復(fù)雜化?；谶@一原因，針對(duì)現(xiàn)有及今后的基礎(chǔ)設(shè)施或廊道的減緩措施的集成研究，迫切需要詳盡的規(guī)劃與合作。因此，為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期規(guī)劃且經(jīng)濟(jì)劃算的區(qū)域減緩目標(biāo)，我們很有必要鞏固與政府機(jī)構(gòu)及基礎(chǔ)設(shè)施單位的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。

總而言之，鐵路是一種更有效的交通運(yùn)輸方式，與卡車和小汽車比，它能減少運(yùn)輸過程中的CO2排放，可更有效地緩解運(yùn)輸人與物品引起的交通阻塞。與公路的影響相比，人們對(duì)鐵路如何影響動(dòng)物知之較少，所以需要再一步研究。由于高鐵與普通貨運(yùn)列車在噪音水平、速度和高壓線柵欄常用方法上存在不同，因此高鐵的影響可能會(huì)與之不同。以往研究主要關(guān)注鐵路對(duì)麋鹿、熊和藏羚等大型動(dòng)物的影響，未來研究要超越這一點(diǎn)來發(fā)展，應(yīng)致力于評(píng)估鐵路對(duì)生物多樣性及生態(tài)系統(tǒng)的總體影響。另外，需要關(guān)注鐵路與其他基礎(chǔ)線性設(shè)施的累積效應(yīng)和相互作用。今后，亟需增強(qiáng)野生動(dòng)物與鐵路管理部門的對(duì)話，將野生動(dòng)物保護(hù)納入交通規(guī)劃中。