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假設 " 我 " 就是這隻想過路的中國林蛙，會遇到什麽樣的艱難險阻呢？
王雲 · 交通運輸部科學研究院研究員
格緻論道 · 灣區第 18 期 | 2022 年 8 月 27 日 廣州
大家好，我是王雲，來自交通運輸部科學研究院。今天想跟大家交流下道路交通中對野生動物的保護。我做這項研究大概 15 年了，當初會選擇這樣一個相對小衆的領域，主要有兩個原因。第一是因爲，我比較喜歡走進大自然，觀察野生動物。更重要的原因是，在我接觸這個領域的時候得到了一些老師的鼓勵和指導，包括道路生态學之父——美國哈佛大學著名教授理查德 · 福爾曼先生。當年他來中國訪問，在臨走的時候對我說：" 你們的研究還是很重要的，從某種程度上來說，中國的發展會影響這個學科未來的發展 "。就是這些鼓勵，驅使我一直從事這項研究。
危險的過路之旅
大家可能會好奇，一個是野生動物，一個是道路交通，看似沒有關系的兩者，會發生什麽樣的聯系呢？請看下面的一些案例。2021 年 8 月，著名演員 " 謝大腳 " 的扮演者于月仙駕車行駛在内蒙古西部阿拉善的一條道路上，不幸與橫穿道路的兩隻駱駝發生了碰撞，最終導緻車毀人亡的慘劇發生。
左圖是損毀的車輛，右圖是被撞死的駱駝。這是道路交通對野生動物産生影響的一個極端案例，既導緻了人員财産損失，動物也因此死亡。下面兩個案例，雖然人和車輛安然無恙，但是動物卻受到了很大的傷害。
左圖是去年 12 月發生在山西省呂梁地區的事故，一隻國家一級保護動物華北豹過路時，不幸被車輛碰撞緻死。
右圖是前兩年在西藏，一頭國家一級保護動物藏野驢過路時被車輛撞死，當時交警開的一個罰單。大家可以猜一下，罰單上寫的撞死野驢要賠多少？居然高達 3.5 萬元，當然真實性還有待考證。
左：道路生态學，2003
右：Ament，2012
以上案例至少說明，道路交通對野生動物的傷害很大。但是從國際上來看，道路交通對野生動物的影響遠遠不止于此，通過右圖可以看出，至少有 5 種影響。
舉個簡單的例子，假如有一群野生動物生活在森林裏，我們突然在這裏修一條道路，将森林一分爲二。首先，這群動物的活動空間會受到擠壓，有一些動物可能就再也過不了公路了，這就是第一種影響——移動路線受阻隔。
也有一些動物比較敢于嘗試新鮮事物，它非要過到公路的另外一側，就不可避免會與我們行駛的車輛碰撞。對這些動物來說，既沒有紅綠燈，也沒有斑馬線，更沒有交警維持交通秩序。所以第二種影響就是，它們可能會長眠在道路上。
第三種影響是動物栖息地損失。本來動物家園是一個整體，由于我們修路，就不可避免破壞一部分生态。
第四種影響是動物栖息地質量下降，這是一種看不見、摸不着的影響。我們在修完路以後，道路兩邊的森林、草地似乎沒有變化，我們也沒有去幹擾它，但是動物會越來越少，甚至不會再來這邊活動了。因爲車輛噪聲、尾氣排放，造成道路兩側的環境不适合動物生存。
隻有最後一種影響是正面的影響。我們在修完路以後，交通部門都會在被幹擾過的地方種植植被，這些植被有時甚至長得比受幹擾之前更好，反而會吸引一些動物前來。
下面是與這五種影響相關的案例。
Ito et al，2013
先來看一個蒙古國研究的案例。在 10 年前，研究人員爲 24 隻蒙古原羚分别佩戴了 GPS 項圈，跟蹤其移動路線。發現在 10 年間，沒有一隻蒙古原羚能成功穿越烏蘭巴托—北京鐵路，說明這條鐵路對蒙古原羚造成了比較嚴重的阻礙。
左：H. Corneliussen
右：Conover et al.，1995；Cook & Daggett，1995；
Groot Bruinderink & Hazebroek, 1996；
L-P Tardiff & Associates Inc. 2003；Huijser et al. 2008
再來看道路緻死，即 " 路殺 " 的案例。關于 " 路殺 " 的研究在國際上，尤其是西方發達國家已經有非常多了。以美國爲例，每年道路交通造成的鹿的死亡數量大概在 100 萬 -200 萬頭，而且還造成了 2.9 萬多人受傷，200 多人死亡，直接經濟損失超過 10 億美元。
上：鬃狼（巴西）、棕鬣狗（南非）
下：小斑虎貓（巴西）、豹（印度）
不僅如此，放眼全球，124 種野生動物種群因此将面臨嚴峻的生存挑戰。研究表明，如果 " 路殺 " 狀況得不到緩解，巴西鬃狼、小斑虎貓、南非棕鬣狗和印度豹将在 50 年之内滅絕。
以下是栖息地損失的案例。左圖是巴基斯坦紅其拉甫國家公園中巴公路的栖息地損失的現象圖，公路在巴基斯坦山區峽谷底部布線。這個區域非常幹旱，食草動物的重要食物來源就是峽谷底部的喬灌木，但山間的道路會侵占一部分植物空間。右圖是栖息地質量下降的案例，這是東北長白山的研究數據，是我們在長白山山區環長白山旅遊公路進行調研後得到的結果。橫坐标是垂直于公路的距離，縱坐标是栖息地組成要素。可以看到，雖然道路對植被寬度的影響可能隻有 20 米，但是車輛産生的噪聲幹擾距離可能會放大到 100 米遠。可見，道路雖然占據地表面積很小，但是它對野生動物栖息地的影響可能會很大。當然，道路對野生動物的正面影響案例也有。
以中國三江源國家公園的這條公路爲例，這條公路修完以後，由于植被恢複的效果很好，植被的高度、蓋度，甚至比路遠側的自然植被更好，進而吸引了很多家養動物、野生動物前來吃草，起到一種正面的吸引作用。可見，道路交通對野生動物的影響還是比較複雜的。那麽在我們國家，道路交通對野生動物的影響程度到底是什麽樣呢？下面，我想介紹我們團隊的兩個研究案例。
假如 " 我 " 是中國林蛙
第一個是東北長白山山區的案例。
長白山保護區：2007-2019，13 條公路
根據過去 13 年來對長白山已經通車的 13 條公路的持續監測，我們發現道路交通緻死的野生動物種類至少達 91 種，數量有 1.3 萬多個，其中約 80% 是一些小型動物，也就是兩栖類動物。我們還預測，如果沒有有效的緩解措施，到 2030 年，可能會超過 3 萬多隻野生動物被 " 路殺 " 緻死。
上：極北鲵、長尾林鸮
下：中國林蛙、極北蝰
上圖是一些現場照片，中國林蛙是緻死數量最多的兩栖類動物。其實 " 路殺 " 緻死的動物裏也包括一些國家級保護物種。我們不希望再看到道路上發生更多慘案，所以采取了一些措施加以改進。
當時我們正好要新建一條公路——鶴大高速公路，就是圖中藍色的線。首先，我們沿着這條線對道路兩側的栖息地做了評估，顔色越深表示兩栖類栖息地質量越好。總體上來說，鶴大高速公路兩栖類的栖息地質量還是比較高的，也得到了現場的調查驗證。
左：中華蟾蜍卵帶
右：中國林蛙卵團
我們在當地發現了大量的兩栖類動物的卵團、卵帶，說明該區域有大量的兩栖類動物在繁殖，所以加以保護很有必要。我們該怎麽保護它們呢？因爲這裏受影響最大的是中國林蛙，所以我們選擇它做實驗主角。假設 " 我 " 就是這隻想過路的中國林蛙，" 我 " 會遇到什麽樣的艱難險阻呢？
第一個阻隔就是，" 我 " 必須穿越道路兩側的隔離栅，好在現在的隔離栅孔徑是比較大的，一般都有 10 — 20 厘米，所以對 " 我 " 來說，鑽過去難度不大。過去以後，" 我 " 會遇到第二重阻隔——公路兩側的排水溝。有時設計人員會把排水溝設計成矩型溝，它的側壁跟坡底是 90 度垂直的。" 我 " 特别害怕，因爲一旦掉下去以後，" 我 " 是上不來的。如果 " 我 " 能幸運地爬過這些排水溝，在公路路面上還會遇到第三重障礙。因爲 " 我 " 的體表是濕潤的，身體是柔軟的，而公路路面是比較幹燥、堅硬的，所以 " 我 " 在路面上爬得非常緩慢。這時如果車輛恰巧經過，很容易把 " 我 " 碾壓緻死。但如果夠聰明，" 我 " 會發現道路兩側有很多小的涵洞能鑽，就不用經過路面了，面臨的風險會小一些。可是，到了涵洞洞口，" 我 " 發現這些涵洞洞口的坡度非常陡，一旦掉下去就爬不上來了，而且這些涵洞又黑又小，不方便移動。通過簡單分析可知，中國林蛙過路時至少面臨 7 種阻隔。我們團隊思考後，準備舉行一場兩栖類的運動會，邀請的選手就是受影響最大的兩類物種——中國林蛙和中華蟾蜍。我們有三個運動項目，" 跳高比賽 "" 爬坡比賽 " 和 " 鑽洞比賽 "。
首先來看 " 跳高比賽 "。參照國際經驗，兩栖類的隔離栅高度一般是 30 厘米— 40 厘米。所以我們設計了 4 個不同高度的競技場，邀請 10 隻中國林蛙，記錄 15 分鍾内跳出隔離栅的數量。
用混凝土磚構建方形跳高競技場
這是比賽現場的照片，中國林蛙還是非常賣力的，都躍躍欲試想要取得好成績。
成績如圖所示，橫坐标是隔離栅的高度，縱坐标是隔離栅對它阻隔的效果。當隔離栅高度超過 37 厘米的時候，阻隔效果比較理想，超過 90% 的中國林蛙跳不出去。保守估計，高于 40 厘米的隔離栅可以阻隔絕大多數兩栖類動物上路，從而避免被車輛壓死。再來看 " 爬坡比賽 "。根據現有的公路設計規範，大部分公路排水溝的坡度，一般是 45 度或 90 度。相對來說，45 度比較緩，而 90 度坡度是不适合兩栖類動物逃生的。
所以我們設計了 3 種角度—— 45 度、60 度和 75 度，同樣我們邀請 10 隻中國林蛙和 10 隻中華蟾蜍參加實驗，限時 15 分鍾。
這是我們現場比賽的照片。可以看到，中華蟾蜍一個個都奮勇争先，非常賣力，都想取得好成績。
比賽結果如圖所示，橫坐标是排水溝的坡度，縱坐标是逃生率。可以看到，當坡度在 45 度時，這兩種兩栖類動物有 90% 左右的幾率可以成功逃脫。而當坡度增加到 60 度或 75 度時，隻有不到 50% 的兩栖類動物可以逃生。所以，排水溝坡度不超過 45 度，是最有利于兩栖類動物逃生的。
最後一個比賽項目是 " 鑽洞比賽 "。長白山山區絕大多數真實涵洞的長度是 10 米長，所以我們 1：1 制作了 6 個涵洞模型。我們主要考慮三種變量——涵洞的形狀、尺寸和材料。形狀有方形和圓形的，尺寸最小爲 0.5 米 -1 米，最大是 1.5 米，材料有金屬、混凝土和土質的。
這是現場的照片。上面三個分别是金屬、土質、混凝土三種材質的涵洞，下圖是 6 個涵洞模型的布設遠景圖。
比賽結果如圖。左圖是穿越不同尺寸涵洞的兩栖類動物的數量，可以看出，中等以上尺寸涵洞的效果更佳。右圖是穿越不同基底材料涵洞的兩栖類動物的數量，可以看到土質材料的效果明顯優于另外兩者。
所以，" 方形 "" 土質基底 "" 尺寸大于 1 米 " 的涵洞最有利于兩栖類動物穿越。
我們将這個結論也用到鶴大高速公路兩栖類動物通道的設計中。左圖是設計并實施完成的兩栖類動物的隔離栅、排水溝和标志牌，右圖是涵洞的出入口。涵洞具體效果如何，我們也在持續監測當中。
大型動物的生命通道
第二個案例是關于大型動物過路的。去過青藏高原的人都知道，我們在路上開車的時候經常能看到野生動物，其中藏羚羊是一種有季節性大規模遷徙習性的野生動物。
左：關磊 攝
右：陳學平 攝
目前我國交通部門以及自然保護區部門，對于藏羚羊過公路采取了一種最原始的 " 人工攔車 " 的辦法。如左圖所示，藏羚羊似乎也挺适應這樣的方式。但這種辦法會阻礙我們正常的交通流量，開車途經時會随時被阻攔。同時，不是所有動物都有藏羚羊的待遇。像右圖顯示，國家一級保護動物藏野驢過公路時是沒有人去照顧它的，這就将面臨與車輛相撞的風險。因此我們團隊就提出一些保護它們安全過路的辦法。
前些年，我們和當地的交通部門合作，在藏羚羊遷徙的廊道上設了一個藏羚羊通道橋。這個橋參考了青藏鐵路的藏羚羊通道，長度達 300 米，高度最高達到了 6 米，超過了國際标準規定的 4 米。
橋建好以後，我們利用紅外相機技術，對 25 座鐵路的中小橋，以及 1 座公路的藏羚羊通道都開展了監測。
這是現場安裝紅外相機的照片，爲了避免人爲破壞，我們每次都會帶着梯子盡量把相機架高一點。在野外，設備的安全是最重要的。
上：藏野驢、藏原羚
下：野牦牛、狼
拍攝的效果非常好，我們拍到很多過路動物，包括國家一級保護動物藏野驢、野牦牛，國家二級保護動物藏原羚、狼、狐狸等。
更讓我們高興的是，藏羚羊遷徙時也會利用動物通道，成群結對，來去自如。還有一個有趣的現象，藏羚羊群喜歡鑽公路橋梁通道最中間的橋孔。原因可能是中間的橋孔最高，方便通過，而且視野是最開闊的。
數據分析也證實了我們的猜想。如左圖顯示，當橋孔的高度超過 5 米以後，通道利用率顯著高于矮橋孔的利用率。右圖是開闊率的示意圖。藏羚羊遷徙隻在固定路段、固定時間才發生。那對于不在這個區域的、不遷徙的藏羚羊來說，通道設計的尺寸又有什麽要求呢？
如左圖顯示，通道的開闊率和藏羚羊對通道的利用率呈顯著的正相關關系。右圖也可佐證左圖，橋涵通道的開闊率比涵洞更高，因此它的利用率也更高。我們進一步分析了藏羚羊穿越現有的 14 座中小橋的數據，我們發現其中有 4 座橋梁是被頻繁穿越的，占到總體穿越率的 80%。
它們的共性在于開闊率不低于 4.2、寬度不小于 6 米、高度都在 3.5 米以上，這個指标很可能就是滿足藏羚羊零散穿越需求的通道尺寸。
基于此，我們對常見的野生動物做了同樣的分析，形成了 " 高寒高海拔地區常見野生動物通道規格推薦值 " 表，這個結論也被納入交通運輸部推薦性行業标準當中。
以上所有的通道都是讓野生動物從公路下方穿越的，那麽有沒有能讓野生動物從公路上面穿越的通道類型？
左：Leonard E. Sielecki
右：J Sartore
答案是有的。其實國際上動物通道的類型非常多，圖示就是加拿大班夫國家公園的上跨式動物通道，這些通道表面覆蓋厚厚的土壤，種植當地的自然植被，已經成爲國家公園裏的一道景觀了。此外還有林冠、樹冠通道，能将道路兩側的樹冠層連通，讓生活在樹上的動物不用下地就能飛躍公路。
圖片來源：神農架國家公園管理局
這是神農架國家公園管理局爲川金絲猴過路設置的林冠通道，效果還是挺好的，我們也希望類似做法能夠在國内推廣。
路遇動物 " 随手拍 "
以上這些措施，都是從交通建設的角度對公路進行優化設計。比起這些，提高大衆對交通沿線野生動物的保護意識更爲重要。
今年（2022 年）我們和光明日報客戶端合作，一起制作和發布了一系列科普小視頻，主題就是" 路遇動物觀察 "，希望能激發網友對交通道路上野生動物的興趣。至今視頻已經有 100 多萬的點擊量和評論量，效果還是不錯的。
左：安卓版
右：蘋果版
但是這些還遠遠不夠，于是我們又開發了一個專業的 " 路遇動物 "APP，希望感興趣的人能夠下載使用。
我們開發這個軟件的目的非常明确：因爲中國疆土廣闊，野生動物種類多、數量大，路網又密。關于現場的一手資料，我們肯定掌握不全。當大家在野外看到野生動物，不管它們是在路上被車輛碰撞，還是在路邊活動，都能通過這個軟件拍照上傳給我們。因爲一手的數據能讓我們知道，如果再在這地方修路，動物通道該修在什麽地方、爲誰修、修成什麽樣。
我們同時開發了一個叫 " 交通動物觀察 " 的網站，這個網站有更多的團隊科研成果介紹，也歡迎大家浏覽。
最後也希望有更多的動物愛好者、志願者能夠加入我們，能夠更多關注交通設施沿線的野生動物保護，因爲保護好這些動物，就是保護我們人類自身的安全。
我的演講到此結束，謝謝大家！
本文經授權轉載自格緻論道講壇（ID：SELFtalks）
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