道路网络对南美洲保护区的生态完整性构成严重威胁：基于OpenStreetMap的大尺度评估与 fragmentation（破碎化）分析

本研究针对南美洲保护区内广泛存在的道路网络及其生态威胁展开系统分析。利用OpenStreetMap最新数据，研究人员发现保护区内道路总长达83万公里（相当于地球周长的20倍），导致83%的“无道路区域”被分割成2.55万个破碎斑块。研究揭示了道路密度、 dissection ratio（切割比）和 Effective Mesh Size（有效网格面积）等关键指标在不同生物群系和国家的分布规律，为实施 Kunming-Montreal 全球生物多样性框架中的 Target 14（目标14）提供了重要科学依据。

　　

在南美洲这片拥有全球最丰富生物多样性的土地上，保护区（Protected Areas, PAs）被认为是维持生态完整性和提供生态系统服务的核心策略。目前该大陆约有24%的陆地面积被划为保护区，且根据《生物多样性公约》提出的“30×30”目标，这一比例将在2030年前进一步提升。然而，保护区的设立并不意味着生态安全的绝对保障。人类活动带来的压力持续加剧，其中道路基础设施的扩张正成为威胁保护区生态完整性的关键因素。道路会引发栖息地破碎化、改变土地覆盖、促进非法活动（如盗猎和砍伐），并引入污染物、干扰自然火情制度，导致生态系统健康受损。尽管这些威胁已被广泛记录，但南美洲保护区内道路网络的实际分布范围和空间格局仍缺乏系统评估，这一知识缺口严重制约了保护区的有效空间规划和管理策略的制定。

为此，由 Santiago A. Schauman、Esteban G. Jobbágy、Josep Pe?uelas、William F. Laurance 和 Germán Baldi 组成的研究团队，在《Perspectives in Ecology and Conservation》上发表了一项深入研究。他们利用2025年3月发布的OpenStreetMap（OSM）道路数据、世界保护区数据库（WDPA）以及生态区划数据，系统评估了南美洲保护区内道路网络的分布状况及其生态影响。研究聚焦于三大目标：评估道路网络的空间配置特征；分析道路导致的栖息地 dissection（切割）状况；并比较不同IUCN管理类别保护区的“无道路区域”比例。

研究采用了一系列空间分析指标和专业软件（包括PostGIS v3和ArcGIS Pro 2.8）进行处理。主要技术方法包括：基于1公里缓冲区定义“无道路区域”（roadless area）；计算道路密度（km/100 km2）、 dissection ratio（切割比）、主要道路比例以及进入点密度；利用欧几里得距离工具测算保护区内点到道路的邻近性；并通过 Effective Mesh Size (EMS)（有效网格面积）量化道路导致的栖息地破碎化程度。所有空间分析均在Mollweide投影（EPSG: 54009）下进行，以确保面积准确性及全球可比性。

研究结果揭示出令人震惊的道路分布现状。

“道路网络的范围与空间配置”：

研究人员在南美洲3,837个保护区中共识别出约830,500公里的道路，总长度相当于地球周长的20倍，平均道路密度为19 km/100 km2。尽管应用1公里缓冲区后，约83%的保护区面积在技术上仍属于“无道路”区域，但这些区域被分割成近25,500个离散斑块——比原有保护区数量增加了7倍。其中超过一半（51%）的斑块面积小于1 km2，仅6%大于100 km2。保护区内道路有74%属于“ dissecting roads”（切割型道路，即穿越保护区），26%为“incising roads”（侵入型道路，即终止于保护区内）。主要道路（如motorway、trunk、primary类别）占总长度的11%。从生物群系来看，道路密度最高的是沙漠和旱生灌丛（112 km/100 km2），其无道路区域比例最低（49%）；而地中海森林、林地和灌丛虽然道路密度较低（63 km/100 km2），却拥有最高比例的主要道路、进入点密度和切割比，显示出较强的人类活动渗透。在国家层面，乌拉圭（无道路区域仅42%）、巴拉圭（65%）、哥伦比亚（70%）和阿根廷（77%）的道路影响最为显著。

“道路引起的保护区切割”：

通过比较PA网络的有效网格面积（EMS_PAs）和无道路区域网络的有效网格面积（EMS_{PAs roadless}），研究发现道路导致南美洲整体EMS减少68%。在9个陆地生物群系中，有6个的EMS_{PAs roadless}不足其总土地面积的0.2%。其中沙漠和旱生灌丛的EMS减少达97%，热带和亚热带干燥阔叶林减少80%，山地草原和灌丛减少77%，热带和亚热带草原、稀树草原和灌丛减少76%。这表明即使道路密度不同，道路的空间布局仍可对栖息地连通性造成巨大破坏。国家尺度上，乌拉圭、阿根廷和巴拉圭的EMS_{PAs roadless}仅分别占其国土面积的0.04%、0.10%和0.33%。

“不同IUCN保护区管理类别中的无道路区域”：

总体上，严格保护类别（IUCN I-IV）的保护区无道路区域比例（93%）高于允许可持续利用的类别（V-VI，77%）和未分类保护区（87%）。但在生物群系和国家层面，道路广泛存在于所有管理类别中。例如在泛滥草原和稀树草原生物群系，I-IV类保护区的无道路区域反而低于V-VI类；而在巴西，未分类的保护区（占该国保护区面积的40%）却拥有最高比例的无道路区域。

研究的讨论部分强调，道路网络的广泛存在对南美洲保护区的生态完整性构成严重威胁，特别是在干旱森林、草原、沙漠和稀树草原等生物群系——这些区域不仅生态脆弱，保护覆盖面积也较低。值得注意的是，由于研究中使用的OSM数据仍可能遗漏非正式或非法道路（如热带地区广泛存在的“幽灵道路”），实际道路影响可能被低估。从政策层面看，研究者呼吁将生物多样性保护纳入基础设施规划，并在保护区内设立“无道路区域”法规、拆除非必要道路、建设野生动物走廊等恢复性措施。此外，应重新评估各IUCN类别保护区的道路允许范围，并将内部线性基础设施指标纳入“昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架”的监测体系之中。

该研究不仅揭示了南美洲保护区面临的道路渗透问题，也为全球保护区规划、生物多样性监测和可持续发展政策提供了关键数据支持和理论依据。在道路基础设施持续扩张的背景下，仅扩大保护区面积而不遏制道路蔓延，将难以实现保护生态系统的根本目标。