道路建設對海島的生態(tài)影響及評價方法研究＊

譚勇華，毋瑾超，于 淼，趙慶英

（1.國家海洋局第二海洋研究所 杭州 310012；2.國家海島開發(fā)與管理研究中心 杭州 310012）

道路建設對海島的生態(tài)影響及評價方法研究＊

譚勇華1，2，毋瑾超1，2，于 淼1，2，趙慶英1

（1.國家海洋局第二海洋研究所 杭州 310012；2.國家海島開發(fā)與管理研究中心 杭州 310012）

道路建設對于海島開發(fā)來說破壞性極大，道路網(wǎng)絡會引起生物環(huán)境的殘缺，也會導致本地物種突然滅絕，了解其對海島的生態(tài)影響，并研究探討評價方法，對于保護和修復海島生態(tài)系統(tǒng)，合理利用海島資源具有實際的指導意義和生態(tài)價值。文章分析了道路對海島生態(tài)產(chǎn)生的主要負面影響，結合日本道路建設的生態(tài)影響評價程序與方法，提出了我國海島道路建設生態(tài)影響評價方法研究重點。

道路建設；海島；影響；評價

我國海島分為有居民海島和無居民海島，根據(jù)《中華人民共和國海島保護法》（以下簡稱《海島保護法》）第五十七條規(guī)定，“海島及其周邊海域生態(tài)系統(tǒng)”是指由維持海島存在的島體、海岸線、沙灘、植被、淡水和周邊海域等生物群落和非生物環(huán)境組成的有機復合體。一個能維持人類居住的海島由許多分支體系組成，包括經(jīng)濟、社會、人口統(tǒng)計學、文化、環(huán)境、生態(tài)學，這些分支體系是相互聯(lián)系又相互獨立的。島嶼生物地理學理論的鼻祖Wilson指出：“不管外來環(huán)境或者內部結構如何，這些分支體系之間的相互聯(lián)系決定了海島的性質和可持續(xù)性，如果每個分支體系都能夠合理地運行，就可以獲得可持續(xù)平衡［1］”。

但是，一旦施加在生態(tài)系統(tǒng)、經(jīng)濟或者社會上的外來壓力超過了海島的承受能力，或者使得分支體系無法對這些外來壓力做出反應，這個分支系統(tǒng)就會出現(xiàn)問題。分支體系中的這個平衡會影響或阻礙可持續(xù)發(fā)展，同時也可能導致海島生態(tài)環(huán)境的惡化。就生態(tài)環(huán)境來說，道路對海島的生態(tài)環(huán)境是非常具破壞性的，必須要周密設計，謹慎開發(fā)［1］。本研究聚焦道路對海島生態(tài)的影響，同時對國外成熟經(jīng)驗進行分析研究，確定海島道路的生態(tài)評價需要解決的重點問題。

1 研究現(xiàn)狀

就海島開發(fā)來說，道路建設是必不可少的工程之一。然而道路建設和維護已經(jīng)嚴重影響到海島生態(tài)系統(tǒng)，這在實施生態(tài)環(huán)境保護中成為至關重要的問題。道路對動物及周邊植被的影響，已有學者做過相關的研究，Gutzwiller和Barrow通過經(jīng)典的實驗說明了鳥類群體和道路特性之間的關系［2］，Kuitunen等闡明道路對鳥群的密度分布具有邊緣效應［3］，而Reijnen等研究交通事故對鳥繁殖密度的影響時發(fā)現(xiàn)交通噪音會較低繁殖密度［4］。

道路建設也會大大影響小型動物的密度，根據(jù)Oxley等的研究，由于交通流量大，交通流通速度快，小型哺乳動物的死亡率在增加［5］。Adams和Geis發(fā)現(xiàn)，道路吸引了更多小型的食草哺乳動物，而不是棲身物種［6］。Fahrig等發(fā)現(xiàn)兩棲動物的密度也會隨著交通流量的增加而減少，道路建設使棲息地受到破壞，從而導致青蛙數(shù)量減少［7］。

Vos和Chardon，Trombulak和Frissel評述了道路對陸地生物和水生群落的生態(tài)影響［8－9］。

Forman、Forman和Deblinger對道路影響地帶的廣泛研究后指出，道路系統(tǒng)影響著20%的美國地區(qū)［10－11］。

道路對生態(tài)系統(tǒng)的影響是巨大的，尤其在海島地區(qū)，F(xiàn)orman和Alexander，Seiler，Noss等對海島道路生態(tài)影響進行了研究［11－13］。

Mac Arthur和Wilson是這個領域研究的先驅，提出了決定島嶼面積和物種數(shù)量之間關系的重要理論［1］，表達式為

式中：S代表島嶼上發(fā)現(xiàn)的一種物種的數(shù)量；A代表島嶼的面積；C和Z是估計系數(shù)。C取決于物種和生物地理區(qū)域，Z是一個系數(shù)，對于海島來說，在大部分情況下，Z在0.20和0.35之間變動，該理論一直廣泛用作海島保護、生態(tài)修復以及選劃保護區(qū)等的理論依據(jù)。

與國外海島生態(tài)研究相比，我國對海島生態(tài)影響的研究仍處于起步階段，理論技術研究薄弱，對生態(tài)系統(tǒng)要素的影響和評價研究多停留在理論分析階段，僅進行了少量的綜合性質的應用研究，且目前沒有專門針對海島道路建設對生態(tài)影響研究的報道，類似的研究主要集中在大陸地區(qū)［14－16］。

與內地不同，我國海島地理環(huán)境獨特，相對孤立地散布于海上，島陸之間和島嶼之間的聯(lián)系比較困難；海島的資源短缺，生態(tài)系統(tǒng)十分脆弱；海島自然災害頻繁，環(huán)境資源的承載能力是有限的。從已經(jīng)開發(fā)利用的海島（包括有居民海島）來看，道路隨意拓寬，路面普遍流行水泥或瀝青鋪設，道路的設計缺少生態(tài)溝渠和涵洞等構造設施。致使一些有遷徙習性的動物被阻隔而死亡。

2 道路對海島的生態(tài)學影響

2.1 直接作用

2.1.1 道路致死

海島開發(fā)施工期會造成爬行動物的死亡，如機械的碾壓、原料堆放、現(xiàn)場清理及工程施工等；運營期也會導致爬行動物的死亡，尤其是兩棲類經(jīng)常在濕地與高地之間遷移，且行動緩慢，因此致死率很高。道路致死可在兩個層次上產(chǎn)生影響：一是造成動物的種群數(shù)量下降；二是導致動物種群間的交流或互補性資源間的遷移降低。

2.1.2 阻隔效應

對活動遲緩的爬行類動物來說，阻隔效應尤為嚴重，會將連續(xù)的大種群分割為若干相互隔離的小種群。小種群數(shù)量波動大、滅絕率高，重建又受到道路的分割，嚴重影響種群自然的消長規(guī)律，從而導致滅絕率增加［11］。對林蛙（Rana temporaria）［17］和鋤足蟾（Pelobatesf uscus）［18］的研究表明，由道路阻隔所形成的異質種群的存活力下降。同時，道路的分割也可能造成隔離種群發(fā)生遺傳學變異。例如，道路阻礙了林蛙的基因流動，導致該種群顯著的基因分化［11］。

2.1.3 生境破碎

一方面，道路縱穿生境時，盡管生境的減少量并不大，但其將生態(tài)區(qū)域碎化為更弱的次級單位，使整個生態(tài)區(qū)域易受侵蝕和退化。道路的線狀或網(wǎng)狀分布引起森林、濕地、水域的斑塊化，分割了動物的生境三要素（食物、水和隱蔽場所），不僅使動物的棲息生境減少，而且使斑塊間的隔離增加，導致生境破碎化，致使生境中的動物分布范圍縮小，異地同種基因難以交流，從而阻斷了種群間基因的擴散和遷移，使近親繁殖率增大，種群衰退幾率增加，種群數(shù)量下降乃至滅絕。美國中西部雪豹蛙和蟋蟀蛙（Acris crepitans blanchardi）種群數(shù)量下降的主要原因就是人類活動干擾和生境質量的下降［19］。另一方面，生境破碎產(chǎn)生的邊界，可能為外來種的定居提供適宜的環(huán)境，或者至少擴大了借以侵入斑塊內部的機會。

2.2 間接作用

2.2.1 非生物環(huán)境的影響

2.2.1.1 土壤的影響

道路建設對土壤的破壞作用極大，尤其是被壓實或覆蓋的那部分土壤；道路用地以外的其他土地資源的生產(chǎn)力也會受到影響。

2.2.1.2 水的影響

海島開發(fā)施工期，由于管理不善，施工人員可能將棄土、棄渣、廢油及生活廢棄物等直接排至水中，會對海島的水源造成污染。從而間接影響動物的生長繁殖。

2.2.1.3 大氣的影響

道路施工期，建筑材料中的石灰、水泥、粉煤灰產(chǎn)生的大量粉塵，瀝青熬拌過程中產(chǎn)生的大量瀝青煙都會造成空氣污染。使棲息于自然生境中的動物受到影響，但其影響程度還有待于進一步的量化研究。

2.2.1.4 聲音的影響

道路施工期爆破、機械產(chǎn)生的噪音會對道路附近的動物造成影響，導致其出現(xiàn)回避效應，干擾其正常活動和繁殖。

2.2.1.5 溫度的影響

溫度是動物分布的主要限制因子。道路多用沙石、瀝青或水泥鋪成，裸露的瀝青、水泥路面改變了對陽光的吸收，路面的輻射作用使路面熱容量變小，下墊面溫度升高，使得道路成為一個“熱浪帶”，導致路面與周圍地面的性質差別極大。研究表明，路面的“熱島（heat island）效應”會影響到周圍水體和小氣候的變化，引起動物繁殖場所的水位下降，水體溫差增大，導致動物產(chǎn)卵的死亡率升高［20］。

2.2.2 生物環(huán)境的影響

道路改變了鄰近道路區(qū)域的物理環(huán)境（如土壤的硬度、灰塵量）等，導致植被群落的變化而產(chǎn)生邊緣效應，干擾甚至破壞了動物的棲息環(huán)境，影響其活動規(guī)律，致使種群數(shù)量減少，甚至會影響到整個生物群落。

道路一方面通過改變環(huán)境要素（如上述的土、水、氣、聲、熱等）對植物產(chǎn)生一定的影響；另一方面，道路建設中的臨時占地（如臨時道路、臨時取土場、材料堆放等）以及大量人流的進入，都會使植物群落對環(huán)境的適應和調節(jié)能力降低。此外，施工期和運營期揚塵及其他有害氣體（尤其是瀝青熬煉）會對路旁植被（包括自然植被和人工植被）造成傷害甚至死亡。

3 道路建設生態(tài)影響評價方法研究

3.1 海島道路建設生態(tài)評價存在的問題

目前，隨著《海島保護法》的正式實施，我國已掀起一股海島開發(fā)的熱潮，依據(jù)《海島保護法》的相關條款以及國家海洋局發(fā)布的《無居民海島保護和利用規(guī)劃（大綱）》《無居民海島開發(fā)利用具體方案編制辦法》，開發(fā)利用無居民海島需要對海島進行生態(tài)現(xiàn)狀開展調查，并對開發(fā)利用的影響進行評價分析。對于有居民海島來說，雖然其管理體制與無居民海島有所區(qū)別，但從生態(tài)系統(tǒng)的類型來說，兩者都屬于島嶼生態(tài)的范疇，生態(tài)影響評價的要求應該具有共性。在現(xiàn)階段，由于缺乏理論和實踐指導，海島道路建設生態(tài)環(huán)境影響評價還存在以下一些問題。

（1）由于缺乏可查詢的基礎資料，如海島的動植物名錄、群落特征、瀕危種類、生物生活習性、遷移特點、食物鏈特點以及生態(tài)系統(tǒng)特性等，評價者無法準確地判斷道路建設對生態(tài)環(huán)境影響的關鍵因素，只能停留在宏觀定性的分析上。

（2）針對“生態(tài)”的理解幾乎都是將生態(tài)環(huán)境看成是包羅萬象的，認為理論上的生態(tài)環(huán)境包括生物要素（動植物）、環(huán)境要素（大氣、水、土壤、地質等）、社會要素（人口等），但是評價重點仍是水、氣、聲、渣，生物要素只是定性、籠統(tǒng)地提及。

（3）由于生態(tài)系統(tǒng)牽涉的面比較廣，目前大多數(shù)評價人員還缺乏生態(tài)學的綜合知識，沒有能力從事生態(tài)系統(tǒng)特征、動植物群落、生物習性的調查與分析。

（4）生態(tài)環(huán)境保護措施落后，仍停留在種草植樹、防污和防止水土流失等傳統(tǒng)措施上。

3.2 日本道路建設的生態(tài)影響評價［21－22］

鑒于上述問題，我們研究了日本關于道路建設的生態(tài)環(huán)境影響評價的做法：一方面是因為日本重視生態(tài)環(huán)境保護，生態(tài)評價制度建立較早，經(jīng)過了實踐考驗；另外一方面是因為日本是個島國，我國海島與之有許多共同之處，可以借鑒和學習。

日本于1999年6月正式實施環(huán)境影響評價法，其對生態(tài)影響評價的重點是生態(tài)系統(tǒng)，尤其是對動植物種群的影響，評價的方法也非常具體，可操作性強，其評價程序見圖1。

圖1 生態(tài)系統(tǒng)影響評價程序

3.3 生態(tài)系統(tǒng)影響評價方法

3.3.1 評價范圍

生態(tài)系統(tǒng)的影響評價中，評價對象是具有地域特征的生態(tài)系統(tǒng)以及重要的物種、群落。

3.3.1.1 地域特征的掌握

根據(jù)文獻調查，收集有關地形、水系、植被等資料。掌握自然環(huán)境的類型及主要的動植物群落狀況，生育、生息地的環(huán)境狀況等。

3.3.1.2 項目方法的確定

選定道路建設所影響的生態(tài)環(huán)境類別，確定作為評價對象的生態(tài)系統(tǒng)。在充分掌握地域生態(tài)環(huán)境特征的基礎上列出重點關注的動植物種和群落的名錄，與生物生息環(huán)境相對應的食物鏈特征、生態(tài)系統(tǒng)的典型性、特殊性等。項目調查、預測的方法確定要恰當并且有效。不僅要與所選定的地域生態(tài)系統(tǒng)的特性相對應，還要與重點關注物種、群落的生態(tài)特性相適宜。

3.3.2 調查與預測

3.3.2.1 調查的基本方法

根據(jù)現(xiàn)場勘查，對調查區(qū)域內的微地形、水體、植物群落類型及分布、動物個體及活動痕跡、鳴叫聲等進行調查、確認。

3.3.2.2 調查結果的整理分析

根據(jù)調查結果，對重點關注物種及群落進行重新判定。對于重點關注物種及群落的生息環(huán)境狀況，重點關注物種、群落與其他動植物在食物鏈上的關系以及共生關系加以重新整理。

3.3.2.3 預測方法

首先，對與道路構造相關的生物生息環(huán)境的消失、生存范圍的縮小、重點關注物種及群落遷移路線的空間阻隔程度等要充分掌握。其次，對重點關注物種、群落的生息環(huán)境的變化以及伴隨其變化對地域生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響的程度，進行科學分析并參考類似案例進行定性、定量的預測。

3.3.3 環(huán)境保護措施及評價

3.3.3.1 環(huán)境保護措施

根據(jù)預測的結果，除了沒有環(huán)境影響或影響程度很小的場合之外，要探討切實可行的環(huán)境保護措施。如確保動物遷移采用高架橋、隧道、移植植物群落等措施。

3.3.3.2 評價

如果對地域生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生相關影響，建設項目在可能的范圍內應盡量采取回避措施，或減輕措施，或其他的環(huán)保措施等。應對以上措施的合理可行性加以評價。

4 我國海島道路建設的生態(tài)影響評價方法研究重點

針對海島“科學規(guī)劃、保護優(yōu)先、合理開發(fā)、永續(xù)利用”的原則，結合現(xiàn)有的海島管理制度，海島道路建設生態(tài)影響評價的方法研究應該側重于以下幾個方面。

4.1 項目調查方法研究

生態(tài)現(xiàn)狀調查是實施生態(tài)影響評價的基礎性工作，一般采用現(xiàn)場勘查、資料收集或衛(wèi)星遙感等手段對自然環(huán)境狀況和資源生態(tài)狀況、社會經(jīng)濟狀況進行調查。同時，根據(jù)海島面積的大小確定調查范圍和調查方法。要使評價結論真實可靠，一般必須采取點線，甚至點線面相結合的方法。

4.2 生態(tài)系統(tǒng)指標體系的研究

道路生態(tài)系統(tǒng)評價指標體系的構建是道路生態(tài)影響評價的一個重要內容。現(xiàn)階段指標體系的研究方法一般有調查研究法、目標分解法、多元統(tǒng)計法等。但是這些指標之間往往缺乏必要的聯(lián)系，指標取舍具有較強的主觀性和隨意性，有些指標甚至未加必要的處理就直接采用，有些指標的表達方式復雜而且不可比。

因此我們應該努力構建道路建設生態(tài)系統(tǒng)指標體系，使各指標能從不同的側面和方向來說明問題，同時又要求各個指標互相聯(lián)系，以便從多方面綜合反映評價內容。

4.3 定量評價方法研究

以往的生態(tài)影響評價中對道路建設生態(tài)影響主要以定性描述為主，缺乏精確性和可比性，但量化計算就可以解決這些問題。尤其是道路穿過某些特殊敏感區(qū)的時候，定量方法能較好地評價生態(tài)環(huán)境質量，做出較科學的分析。定量分析的理論依據(jù)主要包括島嶼生物地理學，集合種群理論等。

4.4 綜合評價方法研究

道路建設傳統(tǒng)生態(tài)評價對野生動植物、水土流失等多采用各因子單項評價法，各因子之間缺乏聯(lián)系，也難得出全面的、定量的結果。而綜合評價方法可以有機聯(lián)系各個因子，能很好地反映道路建設的生態(tài)影響程度，以確定必要的減緩不利影響的措施。

5 結論與建議

國外對海島道路生態(tài)影響和評價研究較早，我國對海島生態(tài)影響的研究還處于起步階段，理論技術研究薄弱。總結分析國內外對道路的生態(tài)影響研究成果，本研究認為道路對海島生態(tài)系統(tǒng)的負面影響較大，其影響主要有：直接作用，包括道路致死、阻隔效應、生境破碎、回避效應等；間接作用，包括非生物環(huán)境（土、水、氣、聲、熱等）和生物環(huán)境的影響。這些因素的綜合作用，將會威脅物種長期的存活，從而導致海島種群數(shù)量的嚴重下降。

結合日本的道路建設生態(tài)評價的實踐經(jīng)驗，海島道路建設的生態(tài)評價需要重點從以下幾方面開展研究：項目調查方法研究；生態(tài)系統(tǒng)指標體系的研究；定量評價方法研究；綜合評價方法研究。

對于海島來說，道路建設是海島開發(fā)中對生態(tài)系統(tǒng)破壞較大的工程之一，由于海島生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性和敏感性，在開始道路建設之前，必須要進行實地綜合考察，因為海島（尤其是較小的無居民海島）的生態(tài)系統(tǒng)不允許我們試驗和犯錯。

在規(guī)劃開發(fā)時，必須要考慮并盡量避免對海島生態(tài)系統(tǒng)的影響：盡量避免開發(fā)過程中，道路建設對生態(tài)的破壞；如果一個海島的道路密度太高或者道路太分散了，應該考慮封鎖一些很少用到的或者對生態(tài)系統(tǒng)造成威脅的道路；海島城鄉(xiāng)發(fā)展要有效規(guī)劃，避免太多的道路建設；一些動物遷徙的必經(jīng)區(qū)域，在建造道路時，要首先考慮隧道、涵洞等動物安全通過的生態(tài)構造（遷徙措施）；一旦道路建設變得無法避免，遷徙措施也無法實行或者無法不造成損失，考慮實施生態(tài)補償，使生態(tài)系統(tǒng)保持平衡，如另建濕地、造林等。

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國家海洋局第二海洋研究所基本科研業(yè)務費專項資助項目（JG0909）；國家海島保護與管理專項資助（2011914）.