《Biology》：Snake Electrocution on Power Distribution Infrastructure in South Korea: Species Composition, Spatiotemporal Patterns, and Spatial Risk Modelling
编辑推荐：
配电基础设施上的蛇类触电致死仍缺乏充分的定量研究。研究人员分析了韩国电力公社（KEPCO）2024年1月至2025年6月的记录，并纳入2025年7月初的3条补充记录。在449起记录事件中，通过照片鉴定出323起事件涉及的324条个体，隶属6个物种。国家濒危物种
配电基础设施上的蛇类触电致死仍缺乏充分的定量研究。研究人员分析了韩国电力公社（KEPCO）2024年1月至2025年6月的记录，并纳入2025年7月初的3条补充记录。在449起记录事件中，通过照片鉴定出323起事件涉及的324条个体，隶属6个物种。国家濒危物种黑锦蛇（Elaphe schrenckii）计202条个体（62.3%）。空间分析使用全部426条地理参考记录。事件在6月达到峰值，且白昼发生频率高于按昼长预期的比例。大邱–庆北地区的事件率为全国其余地区的4.27倍（95% CI：3.53–5.17）。病例–对照逻辑回归模型纳入10个环境变量、189条病例记录和7341根对照电杆。较高的发生几率与森林和农田的联合邻近性、稀疏的电杆网络以及居民点和水道的邻近性相关。在独立省份病例–对照样本中进行外部验证，得到的AUC为0.683（95% CI：0.586–0.771）。在全省完整电杆清单中，排名最高的30%电杆包含了44.8%的事件电杆（95% CI：26.4–64.3%），而随机选择下的预期值为30%。预测性能一般，在投入实际应用前需要进一步评估。
**研究背景与问题**
电力供应基础设施是人类社会的基础，同时与野生动物栖息地广泛重叠。电杆作为人工垂直结构规则分布于开阔景观中，攀爬型哺乳动物和爬行动物将其作为移动通道或探索对象。当动物同时接触带电导体与接地结构，或接触两根不同电位的导体时，由此产生的短路可致死动物并中断供电。鸟类触电已有广泛研究，尤其是猛禽，目前已有方法识别危险电杆并优先进行改造和绝缘处理。然而蛇类触电受到的关注远远不足，尽管蛇类的形态和攀爬能力可使其暴露于配电设备。蛇类能够攀爬电杆等垂直结构到达导线、绝缘子和变压器，其细长身体比紧凑体型更容易桥接接地结构与导体或两根导体。关岛引入的棕树蛇（Boiga irregularis）曾多年反复引发电力设施事故，估计年损失超过450万美元。近期研究表明，非鸟类触电（包括爬行动物和蛇类触电）比此前认识的更为广泛：伊朗公用事业工作人员报告的120起非鸟类触电事件中，蛇类占19.2%。然而，将蛇类触电与景观特征联系起来的空间显式、物种水平分析仍然稀缺。核心原因在于检测困难：电杆上的死蛇很少被巡视人员发现，实际上只有当接触严重到中断供电并派遣维修人员到场时才成为记录。因此，不引发故障的死亡在很大程度上不可见，关于哪些物种被杀、何时发生以及在哪些电杆上发生的定量分析相应稀缺。
韩国提供了填补这一空白的机会，因为蛇类相关故障在全国范围内被记录。在本研究鉴定的物种中，黑锦蛇（Elaphe schrenckii）利用森林、农田、居民点和水道构成的镶嵌景观，因此可能在农村地区遇到电力基础设施。它是该国最大的蛇类之一，总长可达200 cm，被指定为《野生动物保护和管理法》下的II级濒危物种。蛇类生活史对成年死亡率增加敏感，因为性成熟晚且年繁殖产出有限，因此持续存在的基础设施相关成年死亡源具有保护意义，即使记录个体数量不大。同时，每一次死亡对公用事业及其客户而言都是一次停电，这使得电杆触电成为一个双边冲突而非纯粹的生态问题。尽管如此，尚无研究在物种水平上量化韩国的蛇类触电或描述其发生电杆的环境背景。
配电网络上的触电在空间上不应是随机的，因为蛇类在景观中并非随机分布。温带农业区的大型游蛇科物种将活动集中在结构对比鲜明的栖息地交界处。毗邻农田的森林边缘支持高密度的小型啮齿动物和地面筑巢鸟类，这些是该类物种的主要猎物，此类生态过渡带是高猎物密度和动物移动集中的区域——河岸植被充当移动走廊。韩国蛇类道路死亡研究表明，与线性基础设施的遭遇集中在这些栖息地与结构相邻的地方，而非按其面积比例分布。因此，位于此类环境中的电杆应比连续森林内、远离隐蔽物的开阔农田中或密集城市网络中的电杆更频繁地被遇到和攀爬。第二个非排他性预期是热力性的：蛇类利用人工结构进行体温调节，因此接收更多太阳辐射的电杆可能被优先使用。
研究目标有三：第一，量化断电确认的触电事件的物种组成，以检验记录格局是否与受影响物种的生态和形态特征一致——特别是与活跃觅食者的广泛移动以及攀爬光滑圆柱结构所需的行为库和体型一致。由于研究区域内各物种的丰度未知，该目标为描述性，不允许估计物种特异性触电风险。第二，描述记录事件的季节和昼夜分布。第三，采用病例–对照设计检验电杆上记录的触电是否与森林和农田的联合邻近性、水道的邻近性以及电杆网络配置相关。研究人员未测量绘制的森林–农田边界，因此这是对两种覆盖类型均靠近电杆的景观环境的检验，而非边缘效应本身，并评估了所得风险模型的空间可迁移性及其作为优先进行实地评估的电杆初筛工具的价值。
**主要关键技术方法**
研究人员使用韩国电力公社（KEPCO）管理的事件处理记录，提取2024年1月1日至2025年6月30日18个月窗口的数据，保留分类为蛇类接触的案例，共449起事件。物种由爬行动物学家根据尸体照片鉴定，依据区域蛇类区系的主要诊断特征。空间分析使用426条地理参考记录。在Daegu–Gyeongbuk地区（761,520根电杆）建立病例–对照逻辑回归模型，纳入10个环境变量（栖息地结构、网络配置、地形和能量条件四个域），189条病例记录和7341根对照电杆。环境变量包括森林和农田联合邻近性（FF_PROX）、森林覆盖率、电杆密度、NDVI、高程、坡度、坡向、年太阳辐射、居民点距离和水道距离。模型在Chungcheongbuk-do（264,036根电杆）进行外部验证。采用Moran's I检验残差空间自相关，使用聚类稳健标准误和自然立方样条进行敏感性分析。模型应用于Chungbuk完整电杆清单以评估捕获率。
**研究结果**
**物种组成与状况**：323起可鉴定物种的事件涉及6个物种的324条个体。黑锦蛇（Elaphe schrenckii）202条（62.3%），草原锦蛇（E. dione）97条（29.9%），红链蛇（Lycodon rufozonatus）18条（5.6%）；这三种游蛇科物种合计占鉴定个体的97.8%。虎斑颈槽蛇（Rhabdophis tigrinus）5条（1.5%），两种蝰科物种——岩蝮（Gloydius saxatilis）和乌苏里蝮（G. ussuriensis）各1条（0.3%）。41条个体显示可能近期进食的腹部特征，18条显示可能妊娠的特征（其中1条有部分产出的卵）。一对显示可见的生殖器关联，与交配一致。
**时间格局**：事件在整个18个月提取窗口内均有记录。在活动季节（4月至10月），频率强烈非均匀（χ2=490.6，df=6，p<0.001），6月标准化残差强烈为正（+16.0），5月和7月为正，4月和8月以后为负。在可鉴定物种的事件中，233/322（72.4%，95% CI 67.1–77.2）发生在白昼，而这些事件日期和地点的平均白昼比例为60.1%，观察数高于预期（精确Poisson-binomial检验，单侧p=2.9×10??）。在白昼内，事件并非均匀分布于日出和日落之间（Kolmogorov–Smirnov D=0.194，p=2.4×10?1?）。
**区域变异**：Daegu–Gyeongbuk占最多（212起，47.2%），其次为Gwangju–Jeonnam（52起）、Northern Gyeonggi（45起）、Gyeongnam（40起）和Chungbuk（32起）。调整电杆数量后，Daegu–Gyeongbuk事件率最高，为每10万根电杆27.84起，是全国其余地区的4.27倍（95% CI 3.53–5.17，p<0.001）。Northern Gyeonggi也升高（19.56/10万；率比2.01，95% CI 1.45–2.74，p<0.001）。
**病例与对照电杆的环境特征**：189条病例记录（184根电杆）与7341根无报告事件电杆的比较显示，FDR调整后10个变量中有7个存在显著差异。按效应量排序为：森林和农田联合邻近性（|r|=0.213）、水道距离（0.155）、电杆密度（0.151）、NDVI（0.139）、高程（0.130）、坡度（0.110）和森林覆盖率（0.099）。病例电杆的森林和农田联合更近（中位数65.7 m vs. 103.0 m），也更靠近水道（522.7 m vs. 753.0 m），位于电杆密度较低的区域（71.0 vs. 78.0 km?2），森林覆盖率更高（24.8% vs. 14.6%），NDVI更高（0.5 vs. 0.4），高程更高（115.0 m vs. 92.0 m），地面更陡（5.2° vs. 4.3°）。
**逻辑回归**：10个变量中有6个在多变量模型中显著。触电几率随电杆密度（OR=0.40，95% CI 0.26–0.61）、森林和农田联合邻近性（0.47，0.32–0.69）、居民点距离（0.55，0.43–0.71）、森林覆盖率（0.68，0.53–0.87）和水道距离（0.80，0.68–0.94）增加而降低，随最近电杆距离增加而升高（1.16，1.04–1.28）。高程、年太阳辐射、坡度和NDVI不显著。最大VIF为2.62，每变量事件数为18.9。对于联合邻近性，FF_PROX从0增至100 m对应OR为0.51，从100 m增至200 m对应OR为0.76。
**空间依赖与函数形式**：拟合模型的Pearson残差在所有6种权重规格下均显示显著正空间自相关（Moran's I在+0.044至+0.090之间；置换p=0.001）。在5、10和20 km分辨率下使用空间网格聚类稳健标准误重新计算推断，保留了相同的6个显著变量。6个连续预测变量偏离logit尺度上的线性。在将所有6个非线性预测变量作为样条输入的敏感性模型中，联合邻近性、电杆密度、居民点距离、水道距离和最近电杆距离保持显著，高程通过其非线性项变得显著，森林覆盖率失去显著性（p=0.068）。
**模型验证与空间可迁移性**：表观AUC为0.701（95% CI 0.671–0.731），五折交叉验证AUC为0.683，空间块交叉验证AUC为0.654。将Daegu–Gyeongbuk拟合的模型不变地应用于Chungbuk验证集（31根电杆上的32条病例记录和260根无报告事件电杆），得到AUC为0.683（95% CI 0.586–0.771）。应用于Chungbuk完整电杆清单（262,647根电杆），AUC为0.620（bootstrap 95% CI 0.531–0.704）。捕获率——给定最高排名子集中包含的记录事件电杆比例——在最高排名1%内为3.4%（95% CI 0.1–17.8），5%内为3.4%（0.1–17.8），10%内为13.8%（3.9–31.7），20%内为27.6%（12.7–47.2），30%内为44.8%（26.4–64.3），50%内为65.5%（45.7–82.1），而随机选择下预期分别为1%、5%、10%、20%、30%和50%。每个阈值的置信区间均包含随机选择基准。
**讨论与结论**
研究人员讨论了三方面内容。第一，关于哪些蛇被触电及原因：三种游蛇科物种占记录个体的97.8%，而蝰科很少出现，这与这些类群在移动行为、攀爬能力和体型上的差异一致，尽管缺乏各物种丰度或暴露的独立估计，无法将观察到的组成转换为物种特异性风险。形态和运动能力指向同一方向：蛇类通过手风琴式或树栖运动攀爬垂直结构，两者均需要足够长的身体跨越连续附着点以及支撑悬臂式前身的肌肉组织。三种游蛇科物种体型差异很大，L. rufozonatus为中型物种，其出现在样本中表明桥接电杆安装设备的能力不仅限于最大的蛇类。攀爬的直接动机无法从数据中确定，数据由已死亡动物的死后记录组成。鸟类在电杆安装设备上筑巢或栖息是可能的吸引物，啮齿动物在结构中避难也是，在日照金属上进行体温调节是另一种可能性。1月至3月的四次事件值得简要评论，因为它们不在简单的地表活动解释预期之内。所有四次均在白昼记录，1月记录来自南部海岸的Busan–Ulsan。两种解释与登记册内容一致：蛇可能在异常温暖的日子在地表活动，或在电杆安装设备内越冬的动物可能与带电部分接触。第二，关于触电的景观背景：显著变量共同描述了一种景观环境——森林和农田的联合邻近性是最清晰的单一结果，FF_PROX从0增至100 m对应OR约0.5（保持其他变量不变），该关联在所检查的敏感性规格以及聚类稳健和样条规格下持续存在。森林覆盖率在未调整和调整比较之间保留反向符号，原因仍未解决。两个网络变量从工程角度指向同一结论：电杆网络稀疏处触电几率更高，这与事件发生在网络更稀疏分布的部分一致。居民点关联的方向值得评论，因为这不是简单偏远性解释所预测的。第三，关于报告、预测性能和局限性：由于事件仅在接触产生故障时进入记录，数据集描述的是断电确认的触电，而非电力基础设施上蛇类死亡的全部范围。物种仅对449起事件中的323起可鉴定，鉴定比例在10个地区间从44.2%到100%不等，超过随机预期，因此将空间和区域分析限制在物种鉴定事件会引入空间结构化缺失。九条记录带有指示不同或不确定原因的现场笔记。无法确定将停电原因编码为蛇类接触的程序在研究期间是否保持不变。预测性能一般，研究人员认为这是模型实际应用的主要约束。残余空间自相关存在于拟合模型中。设备配置可能很重要，是未来与公用事业合作的优先事项。第四，关于保护和管理意义：对于本数据集中代表的断电确认触电事件，野生动物死亡和供电中断发生在同一电杆上。这种一致性是研究管理相关性的基础：证明对蛇类接触有效的缓解措施可在同一电杆上同时有利于野生动物保护和供电可靠性。研究人员未评估任何此类措施的有效性、幅度或成本效益。模型可作为实地评估探索性优先排序的可能辅助工具，而非直接分配改造的基础。针对鸟类开发的缓解措施——带电组件的绝缘覆盖物、防栖息装置和增加相间距——在鸟类背景下已确立，但对沿电杆攀升的蛇类可能有效也可能无效。解决接近设备路径的装置，如光滑电杆护罩，针对的是攀爬路线而非栖息表面，可能更直接相关。从保护角度看，62.3%的鉴定个体为国家指定濒危物种黑锦蛇这一发现值得注意，因为它表明配电基础设施在广泛区域内与受保护物种的栖息地相交。然而，没有各物种丰度和暴露的数据，无法确定该物种是否不成比例地面临风险，或仅仅是触电记录地区最常遇到的大型游蛇科物种。
研究结论：韩国电杆上断电确认的蛇类触电在物种组成、季节和区域上表现出显著变异。三种游蛇科物种占324条鉴定个体的97.8%，62.3%为黑锦蛇，一种国家濒危物种。几乎所有事件落在4月至10月之间，6月有明显峰值。1月至3月间有四次事件，其中1月的一次鉴定到物种。相同的季节集中出现在449起事件的完整登记册和物种鉴定子集中，表明它并非仅由照片可用性产生，尽管无法与报告的季节变异分离。调整电杆数量后，Daegu–Gyeongbuk的事件率是全国其余地区的4.27倍（95% CI 3.53–5.17）。在Daegu–Gyeongbuk的病例–对照模型中，森林和农田均靠近、配电网络稀疏部分、居民点附近和水道附近的电杆触电几率更高。联合邻近性的关联在所检查的敏感性规格中持续存在。在独立省份观察到类似的未调整差异。五折交叉验证AUC为0.683，空间块交叉验证AUC为0.654，独立省份Chungbuk的AUC为0.683（95% CI 0.586–0.771）。应用于该省完整电杆清单，排名最高的30%电杆包含44.8%的记录事件电杆，而随机选择下预期为30%。该比例的置信区间（26.4–64.3%）包含随机选择基准，其他阈值亦然。因此，基于模型的优先排序可能有助于探索性选择电杆进行实地评估而非选择处理对象，其操作价值需要进一步评估。完善它需要事件登记册不包含的信息——每根电杆的设备配置、攀爬路线以及在没有记录事件的高排名电杆上的观察——与公用事业合作将是获取这些信息的途径。两个目标是一致的：濒危蛇类被触电的电杆正是供电中断的电杆，因此单一干预可同时服务于野生动物保护和网络可靠性——前提是缓解措施首先被证明对攀爬蛇类有效，而本研究未测试这一点。
