道路交通噪声对野生动物行为的影响距离：一种基于鸟类栖息地选择的声景制图方法

《People and Nature》：Effect distances of road traffic noise on wildlife behaviour: A soundscape mapping approach using bird habitat selection

　　

道路交通噪声是一种普遍存在的环境污染物，在全球范围内对野生动物产生负面影响。尽管相关研究日益增多，但量化噪声影响的空间范围仍显不足。来自社会科学和工程文献的声景制图为描绘噪声影响距离和量化其对野生动物的影响提供了一个有用但鲜少被实施的工具。本研究旨在填补这一空白，通过综合量化道路交通噪声对各种野生动物行为影响的研究数据，创建了首个以野生动物为导向的声景图，重点关注研究最深入的行为——鸟类繁殖栖息地选择。研究人员绘制了以色列全境噪声影响的模拟距离图，同时整合了交通流量数据和栖息地类型信息。根据分析预测，以色列43%的非城市区域将受到道路交通噪声的负面影响，这一比例高于同类研究。更严重的是，以色列23%的保护区暴露在有害噪声中。研究人员进一步强调了不同栖息地类型和保护级别之间影响距离的差异。值得注意的是，在低交通流量情况下，茂密植被栖息地比开阔栖息地经历更长的暴露距离，但在高交通流量情况下则不然。这些发现强调了将基于行为的指标纳入大规模噪声影响评估的重要性。研究人员主张扩展该方法，以涵盖更多的行为反应、噪声源、区域和分类群，最终开发出全面的、数据驱动的影响图。该框架提供了一个可扩展的工具，用于量化噪声污染的影响，并支持基础研究以及制定减轻其生态影响的保护策略。

**论文解读：道路交通噪声对野生动物行为影响距离的声景制图研究**

**研究背景与问题**
道路是塑造当代声景的关键驱动力，它们在连接人类活动中心的同时，也割裂了自然环境。道路带来了多种生态压力源，包括直接死亡、栖息地破碎化和化学污染。其中，噪声是道路相关的最为空间广泛的生态压力源之一，但其空间范围的理解和量化仍然有限。已知道路交通噪声会对野生动物产生生理影响，并引发大空间尺度上的多种行为反应，这些反应可作为感知噪声干扰的指标。尽管已有许多研究使用交通噪声回放进行实验操作，支持了噪声本身对野生动物有实质性影响的观点，但量化这些影响发生的地点和程度，需要理解动物的反应，并探索塑造道路交通噪声产生和传播的机制。目前，在道路生态学领域，交通流量、栖息地类型、对野生动物行为的影响及其空间分布之间的复杂相互作用仍知之甚少。因此，开展此项研究旨在量化道路交通噪声影响野生动物行为的距离，并开发一个基于声景的制图框架，将行为反应与景观特征和道路交通流量相结合。

**研究概述与意义**
本项研究发表在《People and Nature》期刊上，由Yael Lehnardt、Gopal Murali、Uri Roll和Oded Berger-Tal共同完成。研究人员旨在描述并绘制基于已发表野外研究中报告的野生动物行为反应所生成的道路交通噪声声景图。具体目标包括：（a）汇编迄今为止最全面的关于野生动物行为影响的报告距离数据集，并使用这些行为变化作为生态指标来估计道路交通噪声影响野生动物的距离；（b）以鸟类繁殖栖息地选择为案例，模拟交通流量和栖息地类型如何塑造对野生动物行为的影响距离；（c）将这些估计的影响距离与区域地形、栖息地类型和交通流量测量数据整合，绘制出整个国家（以色列）范围内道路交通噪声对野生动物的潜在影响的综合地图。该研究不仅强调了有多少土地面积可能受到道路噪声的影响，尤其关注受保护的栖息地，更重要的是，其目标并非绘制相对简单的噪声传播图，而是绘制和量化预计道路交通噪声会对野生动物行为产生负面影响的区域，这反映了以鸟类为焦点案例的野生动物所感知的声学环境。总体而言，该研究旨在提供一个方法学框架，以帮助减轻噪声污染对野生动物的不利影响。

**关键技术方法**
为从理论上评估道路交通噪声对野生动物产生负面影响的距离，研究人员采用了行为变化作为干扰指标，并综合运用了文献检索、建模和空间显式制图等多种方法。以鸟类繁殖栖息地选择为例，为整个国家绘制了以野生动物为导向的声景图。方法主要分为三步：首先，系统检索了报告道路交通噪声在不同距离上对野生动物行为影响的实证研究文献，构建了行为反应距离列表。其次，建立了一个模型来汇总行为可能受交通噪声影响的距离。该分析针对交通流量和栖息地类型进行，为确保足够的样本量，研究聚焦于文献中报告最多的行为——鸟类繁殖栖息地选择。研究人员使用广义线性混合模型（GLMMs）进行分析，并将交通流量估计值分箱到离散类别中，栖息地则分为茂密植被和开阔景观两类。最后，进行声景制图，将先前研究（来自第二步）中建模得到的行为反应距离信息与道路网络、海拔和栖息地类型数据整合，生成了综合的声景图。具体而言，绘制了以色列非城市区域中鸟类可能暴露于道路交通噪声有害影响的区域。制图过程中，结合了来自以色列国家生态系统评估计划（Hamaarag）等的土地覆盖数据、OpenStreetMap道路地图、SRTM海拔数据以及以色列保护区图层，并进行了视线分析以保守评估受影响的区域。

**研究结果**
1. **文献检索与综合——受影响的行为**：基于对62篇相关论文的综合分析，研究人员将噪声对基本行为的负面影响分为三大类：声音交流、觅食和栖息地选择。这些负面影响的空间范围差异很大，从猫头鹰狩猎效率降低的120米，到主要道路附近蝙蝠活动减少或大熊猫和黑熊栖息地回避的5000米。5000米距离代表了该声源在鸟类和人类最佳听音条件下的最大可听范围。综合结果强调了5000米是影响多种哺乳动物的一个阈值，而对于鸟类，影响距离似乎更短，繁殖栖息地回避现象在距道路3000米处被观察到。影响距离随栖息地类型、交通流量和分析的分类群而变化。
2. **建模的影响距离**：道路交通噪声对鸟类繁殖栖息地选择的影响距离随着交通流量的增加而显著增加，无论是在茂密植被栖息地还是开阔栖息地。模拟的影响距离在最小交通流量时，茂密栖息地大于开阔栖息地；然而，对于较大的交通流量，趋势发生逆转，在最大交通流量类别下，开阔栖息地的影响距离大于茂密栖息地。
3. **声景制图**：利用建模的影响距离、道路基础设施地图、道路交通流量数据和其他空间数据，研究人员计算了鸟类繁殖栖息地选择预计会受到道路交通噪声负面影响的区域。研究发现，以色列43%的非城市栖息地可能受到道路交通噪声的负面影响。对于保护区，暴露于负面噪声污染效应的面积比例较小，为23%。不同栖息地类型之间的影响存在显著差异。茂密植被栖息地严重暴露于道路交通噪声的负面影响之下，暴露比例高达83%。相比之下，虽然大部分非城市区域是开阔栖息地，但其在以色列所有道路噪声污染区域中所占份额较小，尽管如此，该比例仍超过总面积的36%。保护区的暴露情况遵循总体趋势：与开阔栖息地保护区相比，更多茂密植被保护区暴露于噪声影响。

**讨论与结论**
道路交通噪声是一种广泛存在的污染物，即使在偏远的自然环境中也会对野生动物产生负面影响。然而，对受道路交通噪声影响区域的量化一直有限，并且缺乏描绘野生动物声景的制图方法。本研究的文献检索列出了受道路交通噪声负面影响的多种野生动物行为，其中一些负面影响延伸至距道路5公里处，这强调了道路交通噪声污染造成的深远危害。综合结果凸显了在评估非城市环境中噪声污染对野生动物的影响距离时，需要考虑多种因素，因为影响距离会根据具体条件而有很大差异。物种特异性、环境特异性以及交通流量都是重要因素。检查广泛的行为模式可以增强我们对噪声污染影响的理解，并有助于为自然保护工作提供信息。

本研究独特地结合了关于道路噪声对野生动物行为影响的实证数据、空间数据和交通流量，绘制了首张针对鸟类的大尺度声景图。分析显示，以色列43%的非城市区域暴露于可能对鸟类繁殖栖息地选择产生负面影响的噪声水平，这一比例明显高于人类人口密度低得多的美国本土（22%）。如此高的比例要求采取有针对性的保护措施，以减少道路交通噪声对非城市环境的有害影响。本研究提出的声景图可以通过描绘接收者（野生动物）的视角，补充简单的声传播图的使用，从而强调并量化噪声对特定物种或行为的影响。

研究也存在一些局限性。例如，纳入分析的文献数量相对有限；影响距离的计算基于文献报告的距离而非直接的噪声测量；未充分考虑噪声影响的时空变异性；也未纳入影响程度（效应大小）或交通构成（车辆类型）的详细分析。未来的研究方向包括利用现有物种丰富度或密度数据集、被动声学监测以及结合噪声传播图与运动或物种存在数据来扩展知识。

**结论部分翻译**：
总体而言，我们的研究结果强调了道路交通噪声对野生动物普遍且重大的生态影响。除了对感觉生态学领域做出贡献外，本研究提出了一个评估噪声污染生态影响和支持设计减少其不利影响的保护策略的实用框架。通过将行为反应指标与空间和栖息地信息相结合，我们可以更好地理解并随后应对道路交通噪声带来的生态挑战。为了应对这些挑战，保护工作应侧重于减少道路噪声传播的策略。特别是，保护保护区和具有高生态价值的区域免受噪声污染对于维持生态完整性至关重要。安装隔音屏障、战略性植被种植以及将噪声影响评估纳入新基础设施的环境规划等措施有助于减轻这些影响。对于未来的工作，我们建议为各种分类群创建详细的噪声图和声景图。此类地图可以帮助决策者和保护主义者确定应优先考虑噪声防治工作的关键区域。此外，制图工作可能会揭示研究空白，突出未被充分研究的物种群或行为。尽管具有挑战性，但减少现有道路的噪声应成为保护政策的优先事项。有针对性的研究结合基于科学的保护策略，有助于在不断增加的道路发展中更好地保护野生动物和维护生物多样性。